গ্রাফাইট এবং হীরার বহু-স্ফটিকীয় ব্রেজিং

(1) ব্রেজিং-এর বৈশিষ্ট্য: গ্রাফাইট এবং ডায়মন্ড পলিক্রিস্টালাইন ব্রেজিং-এর সাথে জড়িত সমস্যাগুলি সিরামিক ব্রেজিং-এ সম্মুখীন হওয়া সমস্যাগুলির মতোই। ধাতুর তুলনায়, সোল্ডার গ্রাফাইট এবং ডায়মন্ড পলিক্রিস্টালাইন পদার্থে সহজে প্রবেশ করতে পারে না, এবং এর তাপীয় প্রসারণ গুণাঙ্ক সাধারণ কাঠামোগত উপকরণগুলির থেকে অনেক আলাদা। এই দুটিকে সরাসরি বাতাসে উত্তপ্ত করা হয়, এবং তাপমাত্রা 400 ℃ অতিক্রম করলে জারণ বা কার্বনাইজেশন ঘটে। অতএব, ভ্যাকুয়াম ব্রেজিং পদ্ধতি অবলম্বন করা উচিত, এবং ভ্যাকুয়ামের মাত্রা 10-1pa-এর কম হওয়া উচিত নয়। যেহেতু উভয়ের শক্তি বেশি নয়, ব্রেজিং-এর সময় তাপীয় পীড়ন থাকলে ফাটল দেখা দিতে পারে। কম তাপীয় প্রসারণ গুণাঙ্কযুক্ত ব্রেজিং ফিলার মেটাল নির্বাচন করার চেষ্টা করুন এবং শীতলীকরণের হার কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করুন। যেহেতু এই ধরনের পদার্থের পৃষ্ঠতল সাধারণ ব্রেজিং ফিলার মেটাল দ্বারা সহজে সিক্ত হয় না, তাই ব্রেজিং করার আগে গ্রাফাইট এবং ডায়মন্ড পলিক্রিস্টালাইন পদার্থের পৃষ্ঠতলে সারফেস মডিফিকেশনের (ভ্যাকুয়াম কোটিং, আয়ন স্পাটারিং, প্লাজমা স্প্রেয়িং এবং অন্যান্য পদ্ধতি) মাধ্যমে ২.৫ ~ ১২.৫ মাইক্রোমিটার পুরু W, Mo এবং অন্যান্য মৌলের একটি স্তর জমা করে তাদের সাথে সংশ্লিষ্ট কার্বাইড গঠন করা যেতে পারে, অথবা উচ্চ সক্রিয়তার ব্রেজিং ফিলার মেটাল ব্যবহার করা যেতে পারে।

গ্রাফাইট এবং ডায়মন্ডের বিভিন্ন গ্রেড রয়েছে, যেগুলো কণার আকার, ঘনত্ব, বিশুদ্ধতা এবং অন্যান্য দিক থেকে ভিন্ন হয় এবং এদের ব্রেজিং বৈশিষ্ট্যও আলাদা। এছাড়াও, যদি পলিক্রিস্টালাইন ডায়মন্ড উপাদানের তাপমাত্রা ১০০০ ℃ অতিক্রম করে, তবে পলিক্রিস্টালাইন ক্ষয়ের হার কমতে শুরু করে এবং তাপমাত্রা ১২০০ ℃ অতিক্রম করলে এই ক্ষয়ের হার ৫০%-এর বেশি কমে যায়। অতএব, ডায়মন্ড ভ্যাকুয়াম ব্রেজিং করার সময়, ব্রেজিং তাপমাত্রা অবশ্যই ১২০০ ℃-এর নিচে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে এবং ভ্যাকুয়ামের মাত্রা ৫ × ১০⁻² Pa-এর কম হওয়া উচিত নয়।

(2) ব্রেজিং ফিলার মেটালের নির্বাচন প্রধানত এর ব্যবহার এবং পৃষ্ঠতল প্রক্রিয়াকরণের উপর ভিত্তি করে করা হয়। যখন তাপ-প্রতিরোধী উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়, তখন উচ্চ ব্রেজিং তাপমাত্রা এবং ভালো তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন ব্রেজিং ফিলার মেটাল নির্বাচন করা উচিত; রাসায়নিক ক্ষয়-প্রতিরোধী উপাদানের জন্য, কম ব্রেজিং তাপমাত্রা এবং ভালো ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন ব্রেজিং ফিলার মেটাল নির্বাচন করা হয়। পৃষ্ঠতল মেটালাইজেশন প্রক্রিয়াকরণের পর গ্রাফাইটের জন্য, উচ্চ নমনীয়তা এবং ভালো ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন বিশুদ্ধ তামার সোল্ডার ব্যবহার করা যেতে পারে। রূপা-ভিত্তিক এবং তামা-ভিত্তিক সক্রিয় সোল্ডারের গ্রাফাইট এবং হীরার প্রতি ভালো ভেদ্যতা এবং প্রবাহমানতা রয়েছে, কিন্তু ব্রেজ করা জোড়ের কার্যকারী তাপমাত্রা ৪০০℃ অতিক্রম করা কঠিন। ৪০০℃ থেকে ৮০০℃ তাপমাত্রার মধ্যে ব্যবহৃত গ্রাফাইট উপাদান এবং হীরার সরঞ্জামের জন্য, সাধারণত সোনা-ভিত্তিক, প্যালাডিয়াম-ভিত্তিক, ম্যাঙ্গানিজ-ভিত্তিক বা টাইটানিয়াম-ভিত্তিক ফিলার মেটাল ব্যবহার করা হয়। ৮০০℃ থেকে ১০০০℃ তাপমাত্রার মধ্যে ব্যবহৃত জোড়ের জন্য, নিকেল-ভিত্তিক বা ড্রিল-ভিত্তিক ফিলার মেটাল ব্যবহার করা উচিত। যখন ১০০০ ℃-এর উপরে গ্রাফাইট উপাদান ব্যবহার করা হয়, তখন বিশুদ্ধ ধাতব ফিলার মেটাল (Ni, PD, Ti) অথবা মলিবডেনাম, Mo, Ta এবং কার্বনের সাথে কার্বাইড গঠন করতে পারে এমন অন্যান্য উপাদানযুক্ত সংকর ফিলার মেটাল ব্যবহার করা যেতে পারে।

পৃষ্ঠতলীয় প্রক্রিয়াকরণ ছাড়া গ্রাফাইট বা হীরার ক্ষেত্রে, সারণী ১৬-তে উল্লিখিত সক্রিয় ফিলার ধাতুগুলো সরাসরি ব্রেজিংয়ের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এই ফিলার ধাতুগুলোর বেশিরভাগই টাইটানিয়াম-ভিত্তিক বাইনারি বা টারনারি সংকর ধাতু। বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম গ্রাফাইটের সাথে তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে, যা একটি খুব পুরু কার্বাইড স্তর তৈরি করতে পারে, এবং এর রৈখিক প্রসারণ সহগ গ্রাফাইটের থেকে বেশ ভিন্ন, যার ফলে সহজেই ফাটল ধরে, তাই এটি সোল্ডার হিসেবে ব্যবহার করা যায় না। টাইটানিয়ামের সাথে ক্রোমিয়াম (Cr) এবং নিকেল (Ni) যোগ করলে এর গলনাঙ্ক কমে যায় এবং সিরামিকের সাথে এর ভেদ্যতা বাড়ে। টাইটানিয়াম (Ti) একটি টারনারি সংকর ধাতু, যা প্রধানত টাইটানিয়াম-জিরকোনিয়াম (Ti-Zr) দ্বারা গঠিত এবং এর সাথে ট্যান্টালাম (TA), নাইওবিয়াম (Nb) এবং অন্যান্য মৌল যোগ করা হয়। এর রৈখিক প্রসারণ সহগ কম, যা ব্রেজিং পীড়ন কমাতে পারে। প্রধানত টাইটানিয়াম-কপার (Ti-Cu) দ্বারা গঠিত টারনারি সংকর ধাতু গ্রাফাইট ও স্টিলের ব্রেজিংয়ের জন্য উপযুক্ত এবং এর জোড়ের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশি থাকে।

সারণি ১৬: গ্রাফাইট এবং ডায়মন্ডের সরাসরি ব্রেজিং-এর জন্য ব্যবহৃত ব্রেজিং ফিলার মেটালসমূহ

(3) ব্রেজিং প্রক্রিয়া গ্রাফাইটের ব্রেজিং পদ্ধতিকে দুটি ভাগে ভাগ করা যায়, একটি হলো পৃষ্ঠ ধাতবকরণের পরে ব্রেজিং, এবং অন্যটি হলো পৃষ্ঠ প্রক্রিয়াকরণ ছাড়া ব্রেজিং। যে পদ্ধতিই ব্যবহার করা হোক না কেন, জোড়া লাগানোর আগে ঝালাই করা বস্তুকে পূর্ব-প্রক্রিয়াজাত করতে হবে, এবং গ্রাফাইট উপাদানের পৃষ্ঠের দূষক পদার্থ অ্যালকোহল বা অ্যাসিটোন দিয়ে মুছে পরিষ্কার করতে হবে। পৃষ্ঠ ধাতবকরণ ব্রেজিং-এর ক্ষেত্রে, প্লাজমা স্প্রেয়িং দ্বারা গ্রাফাইটের পৃষ্ঠে Ni, Cu-এর একটি স্তর অথবা Ti, Zr বা মলিবডেনাম ডিসিলিসাইডের একটি স্তর প্রলেপ দিতে হবে, এবং তারপর ব্রেজিং-এর জন্য তামা-ভিত্তিক ফিলার মেটাল বা রূপা-ভিত্তিক ফিলার মেটাল ব্যবহার করতে হবে। সক্রিয় সোল্ডার দিয়ে সরাসরি ব্রেজিং বর্তমানে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পদ্ধতি। সারণি ১৬-তে প্রদত্ত সোল্ডার অনুযায়ী ব্রেজিং তাপমাত্রা নির্বাচন করা যেতে পারে। সোল্ডারটি ব্রেজ করা জোড়ের মাঝখানে বা এক প্রান্তের কাছাকাছি আটকানো যেতে পারে। উচ্চ তাপীয় প্রসারণ সহগযুক্ত ধাতু দিয়ে ব্রেজিং করার সময়, একটি নির্দিষ্ট পুরুত্বের Mo বা Ti মধ্যবর্তী বাফার স্তর হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। ট্রানজিশন লেয়ারটি ব্রেজিং হিটিংয়ের সময় প্লাস্টিক ডিফরমেশন তৈরি করতে পারে, তাপীয় চাপ শোষণ করতে পারে এবং গ্রাফাইটের ফাটল রোধ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, গ্রাফাইট এবং হ্যাস্টেলয়েন উপাদানের ভ্যাকুয়াম ব্রেজিংয়ের জন্য ট্রানজিশন জয়েন্ট হিসেবে Mo ব্যবহার করা হয়। গলিত লবণের ক্ষয় এবং বিকিরণের বিরুদ্ধে ভালো প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন B-pd60ni35cr5 সোল্ডার ব্যবহার করা হয়। ব্রেজিং তাপমাত্রা ১২৬০ ℃ এবং এই তাপমাত্রা ১০ মিনিট ধরে রাখা হয়।

প্রাকৃতিক হীরা সরাসরি b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 এবং অন্যান্য সক্রিয় সোল্ডারের সাথে ব্রেজিং করা যায়। ব্রেজিং অবশ্যই ভ্যাকুয়াম বা স্বল্প আর্গন সুরক্ষার অধীনে করতে হবে। ব্রেজিং তাপমাত্রা ৮৫০ ℃ এর বেশি হওয়া উচিত নয় এবং একটি দ্রুততর হিটিং রেট নির্বাচন করা উচিত। ইন্টারফেসে একটি অবিচ্ছিন্ন টিক লেয়ার তৈরি হওয়া এড়াতে ব্রেজিং তাপমাত্রায় হোল্ডিং টাইম খুব বেশি দীর্ঘ হওয়া উচিত নয় (সাধারণত প্রায় ১০ সেকেন্ড)। হীরা এবং অ্যালয় স্টিল ব্রেজিং করার সময়, অতিরিক্ত তাপীয় চাপের কারণে হীরার কণার ক্ষতি রোধ করতে ট্রানজিশনের জন্য প্লাস্টিক ইন্টারলেয়ার বা লো এক্সপ্যানশন অ্যালয় লেয়ার যোগ করা উচিত। আল্ট্রা প্রিসিশন মেশিনিংয়ের জন্য টার্নিং টুল বা বোরিং টুল ব্রেজিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তৈরি করা হয়, যেখানে স্টিলের বডির উপর ২০ ~ ১০০ মিলিগ্রাম ছোট কণার হীরা ব্রেজ করা হয় এবং ব্রেজিং জয়েন্টের শক্তি ২০০ ~ ২৫০ এমপিএ পর্যন্ত পৌঁছায়।

পলিক্রিস্টালাইন ডায়মন্ড শিখা, উচ্চ কম্পাঙ্ক বা ভ্যাকুয়ামের মাধ্যমে ব্রেজিং করা যায়। ডায়মন্ড সার্কুলার স ব্লেড দিয়ে ধাতু বা পাথর কাটার জন্য উচ্চ কম্পাঙ্ক ব্রেজিং বা ফ্লেম ব্রেজিং পদ্ধতি অবলম্বন করা উচিত। কম গলনাঙ্কের Ag Cu Ti সক্রিয় ব্রেজিং ফিলার মেটাল নির্বাচন করতে হবে। ব্রেজিং তাপমাত্রা ৮৫০ ℃-এর নিচে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে, উত্তাপের সময় খুব বেশি দীর্ঘ হওয়া উচিত নয় এবং ধীর শীতলীকরণ হার অবলম্বন করতে হবে। পেট্রোলিয়াম এবং ভূতাত্ত্বিক ড্রিলিংয়ে ব্যবহৃত পলিক্রিস্টালাইন ডায়মন্ড বিটগুলির কাজের পরিবেশ প্রতিকূল এবং এগুলি বিশাল অভিঘাত ভার বহন করে। নিকেল-ভিত্তিক ব্রেজিং ফিলার মেটাল নির্বাচন করা যেতে পারে এবং ভ্যাকুয়াম ব্রেজিংয়ের জন্য ইন্টারলেয়ার হিসাবে বিশুদ্ধ তামার ফয়েল ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, কাটিং দাঁত তৈরি করার জন্য 35CrMo বা 40CrNiMo স্টিলের ছিদ্রের মধ্যে ৩৫০ ~ ৪০০ ক্যাপসুল Ф ৪.৫ ~ ৪.৫ মিমি স্তম্ভাকার পলিক্রিস্টালাইন ডায়মন্ড ব্রেজিং করা হয়। ভ্যাকুয়াম ব্রেজিং পদ্ধতি অবলম্বন করা হয়, এবং ভ্যাকুয়ামের মাত্রা 5 × 10-2 Pa-এর কম নয়, ব্রেজিং তাপমাত্রা 1020 ± 5 ℃, ধারণকাল 20 ± 2 মিনিট, এবং ব্রেজিং জোড়ের শিয়ার শক্তি 200mpa-এর বেশি।

ব্রেজিং করার সময়, অ্যাসেম্বলি এবং পজিশনিং-এর জন্য যথাসম্ভব ওয়েল্ডমেন্টের নিজস্ব ওজন ব্যবহার করতে হবে, যাতে ধাতব অংশটি উপরের অংশে থাকা গ্রাফাইট বা পলিক্রিস্টালাইন উপাদানকে চাপ দেয়। পজিশনিং-এর জন্য ফিক্সচার ব্যবহার করার সময়, ফিক্সচারের উপাদানটি এমন হতে হবে যার তাপীয় প্রসারণ সহগ ওয়েল্ডমেন্টের অনুরূপ।