সুপারঅ্যালয়গুলির ব্রেজিং

সুপারঅ্যালয়গুলির ব্রেজিং

(1) ব্রেজিং বৈশিষ্ট্য অনুসারে সুপারঅ্যালয়গুলিকে তিনটি শ্রেণীতে ভাগ করা যায়: নিকেল ভিত্তিক, লোহা ভিত্তিক এবং কোবাল্ট ভিত্তিক। উচ্চ তাপমাত্রায় এদের ভালো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। ব্যবহারিক উৎপাদনে নিকেল ভিত্তিক অ্যালয় সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়।

সুপারঅ্যালয়ে ক্রোমিয়ামের (Cr) পরিমাণ বেশি থাকে এবং উত্তপ্ত করার সময় এর পৃষ্ঠে Cr2O3 অক্সাইডের একটি স্তর তৈরি হয়, যা অপসারণ করা কঠিন। নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয়ে অ্যালুমিনিয়াম (Al) এবং টাইটানিয়াম (Ti) থাকে, যা উত্তপ্ত করলে সহজেই জারিত হয়। তাই, ব্রেজিং করার সময় উত্তপ্ত করার ফলে সুপারঅ্যালয়ের জারণ প্রতিরোধ বা হ্রাস করা এবং অক্সাইডের স্তর অপসারণ করাই প্রধান সমস্যা। যেহেতু ফ্লাক্সে থাকা বোরাক্স বা বোরিক অ্যাসিড ব্রেজিং তাপমাত্রায় মূল ধাতুর ক্ষয় ঘটাতে পারে, তাই বিক্রিয়ার পরে অধঃক্ষিপ্ত বোরন মূল ধাতুর মধ্যে প্রবেশ করতে পারে, যার ফলে আন্তঃকণা অনুপ্রবেশ ঘটে। উচ্চ Al এবং Ti যুক্ত ঢালাই করা নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয়ের ক্ষেত্রে, উত্তপ্ত করার সময় অ্যালয়ের পৃষ্ঠে জারণ এড়াতে ব্রেজিং করার সময় গরম অবস্থায় ভ্যাকুয়ামের মাত্রা 10-2 ~ 10-3pa-এর কম হওয়া উচিত নয়।

সলিউশন স্ট্রেংথেনড এবং প্রেসিপিটেশন স্ট্রেংথেনড নিকেল বেস অ্যালয়গুলির ক্ষেত্রে, অ্যালয়ের উপাদানগুলির সম্পূর্ণ দ্রবণ নিশ্চিত করার জন্য ব্রেজিং তাপমাত্রা সলিউশন ট্রিটমেন্টের হিটিং তাপমাত্রার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হওয়া উচিত। ব্রেজিং তাপমাত্রা খুব কম হলে, অ্যালয়ের উপাদানগুলি সম্পূর্ণরূপে দ্রবীভূত হতে পারে না; ব্রেজিং তাপমাত্রা খুব বেশি হলে, বেস মেটালের দানা বড় হয়ে যাবে এবং হিট ট্রিটমেন্টের পরেও উপাদানের বৈশিষ্ট্য পুনরুদ্ধার হবে না। কাস্ট বেস অ্যালয়গুলির সলিড সলিউশন তাপমাত্রা বেশি, তাই খুব বেশি ব্রেজিং তাপমাত্রার কারণে সাধারণত উপাদানের বৈশিষ্ট্য প্রভাবিত হয় না।

কিছু নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয়, বিশেষ করে প্রেসিপিটেশন স্ট্রেংথেনড অ্যালয়গুলিতে, স্ট্রেস ক্র্যাকিং বা পীড়ন ফাটলের প্রবণতা থাকে। ব্রেজিং করার আগে, প্রক্রিয়াকালীন সৃষ্ট পীড়ন সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করতে হবে এবং ব্রেজিং করার সময় তাপীয় পীড়ন সর্বনিম্ন রাখতে হবে।

(2) নিকেল বেস অ্যালয় ব্রেজিং করার জন্য সিলভার বেস, বিশুদ্ধ তামা, নিকেল বেস এবং সক্রিয় সোল্ডার ব্যবহার করা যেতে পারে। যখন জোড়ের কার্যকরী তাপমাত্রা বেশি না হয়, তখন সিলভার বেস উপাদান ব্যবহার করা যেতে পারে। বিভিন্ন ধরণের সিলভার বেস সোল্ডার রয়েছে। ব্রেজিং গরম করার সময় অভ্যন্তরীণ চাপ কমানোর জন্য, কম গলনাঙ্কের সোল্ডার বেছে নেওয়া সবচেয়ে ভালো। সিলভার বেস ফিলার মেটাল দিয়ে ব্রেজিং করার জন্য Fb101 ফ্লাক্স ব্যবহার করা যেতে পারে। সর্বোচ্চ অ্যালুমিনিয়ামযুক্ত প্রেসিপিটেশন স্ট্রেংথেনড সুপারঅ্যালয় ব্রেজিং করার জন্য Fb102 ফ্লাক্স ব্যবহার করা হয় এবং এর সাথে 10% ~ 20% সোডিয়াম সিলিকেট বা অ্যালুমিনিয়াম ফ্লাক্স (যেমন fb201) যোগ করা হয়। যখন ব্রেজিং তাপমাত্রা 900 ℃ ছাড়িয়ে যায়, তখন fb105 ফ্লাক্স নির্বাচন করতে হবে।

ভ্যাকুয়াম বা সুরক্ষিত পরিবেশে ব্রেজিং করার সময়, ব্রেজিং ফিলার মেটাল হিসেবে বিশুদ্ধ তামা ব্যবহার করা যেতে পারে। ব্রেজিং তাপমাত্রা হলো ১১০০ ~ ১১৫০ ℃, এবং এতে জোড়টিতে স্ট্রেস ক্র্যাকিং তৈরি হবে না, তবে কার্যকরী তাপমাত্রা ৪০০ ℃ অতিক্রম করবে না।

নিকেল-ভিত্তিক ব্রেজিং ফিলার মেটাল সুপারঅ্যালয়গুলিতে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়, কারণ এর উচ্চ তাপমাত্রায় ভালো কার্যক্ষমতা রয়েছে এবং ব্রেজিংয়ের সময় কোনো স্ট্রেস ক্র্যাকিং হয় না। নিকেল-ভিত্তিক সোল্ডারের প্রধান সংকর উপাদানগুলি হলো Cr, Si, B, এবং অল্প পরিমাণে সোল্ডারে Fe, W ইত্যাদিও থাকে। ni-cr-si-b এর তুলনায়, b-ni68crwb ব্রেজিং ফিলার মেটাল বেস মেটালে B-এর আন্তঃকণা অনুপ্রবেশ কমাতে পারে এবং গলনাঙ্কের ব্যবধান বাড়াতে পারে। এটি উচ্চ-তাপমাত্রার কার্যকারী অংশ এবং টারবাইন ব্লেড ব্রেজিং করার জন্য একটি ফিলার মেটাল। তবে, W-যুক্ত সোল্ডারের তরলতা খারাপ হয়ে যায় এবং জোড়ের ফাঁক নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন হয়ে পড়ে।

অ্যাক্টিভ ডিফিউশন ব্রেজিং ফিলার মেটালে সিলিকন (Si) মৌল থাকে না এবং এর চমৎকার জারণ ও ভলকানাইজেশন প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। সোল্ডারের প্রকারভেদ অনুযায়ী ব্রেজিং তাপমাত্রা ১১৫০ ℃ থেকে ১২১৮ ℃ পর্যন্ত নির্বাচন করা যায়। ব্রেজিং-এর পর, ১০৬৬ ℃ ডিফিউশন ট্রিটমেন্টের মাধ্যমে বেস মেটালের মতো একই বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন ব্রেজড জয়েন্ট পাওয়া যায়।

(3) নিকেল বেস অ্যালয়ের ব্রেজিং প্রক্রিয়ায় প্রতিরক্ষামূলক বায়ুমণ্ডল চুল্লিতে ব্রেজিং, ভ্যাকুয়াম ব্রেজিং এবং ক্ষণস্থায়ী তরল ফেজ সংযোগ পদ্ধতি গ্রহণ করা যেতে পারে। ব্রেজিং করার আগে, স্যান্ডপেপার পলিশিং, ফেল্ট হুইল পলিশিং, অ্যাসিটোন স্ক্রাবিং এবং রাসায়নিক পরিষ্কারের মাধ্যমে পৃষ্ঠতল থেকে গ্রীজ এবং অক্সাইড অপসারণ করতে হবে। ব্রেজিং প্রক্রিয়ার প্যারামিটার নির্বাচন করার সময়, এটি মনে রাখতে হবে যে ফ্লাক্স এবং বেস মেটালের মধ্যে শক্তিশালী রাসায়নিক বিক্রিয়া এড়াতে উত্তাপের তাপমাত্রা খুব বেশি হওয়া উচিত নয় এবং ব্রেজিংয়ের সময় কম হওয়া উচিত। বেস মেটালে ফাটল রোধ করার জন্য, কোল্ড প্রসেসড অংশগুলিকে ওয়েল্ডিংয়ের আগে স্ট্রেস রিলিফ করতে হবে এবং ওয়েল্ডিং উত্তাপ যতটা সম্ভব অভিন্ন হতে হবে। প্রেসিপিটেশন স্ট্রেংথেনড সুপারঅ্যালয়গুলির জন্য, অংশগুলিকে প্রথমে সলিড সলিউশন ট্রিটমেন্ট করতে হবে, তারপর এজিং স্ট্রেংথেনিং ট্রিটমেন্টের চেয়ে সামান্য বেশি তাপমাত্রায় ব্রেজিং করতে হবে এবং অবশেষে এজিং ট্রিটমেন্ট করতে হবে।

১) সুরক্ষামূলক বায়ুমণ্ডল চুল্লিতে ব্রেজিং করার জন্য উচ্চ বিশুদ্ধতার শিল্ডিং গ্যাস প্রয়োজন। যেসব সুপারঅ্যালয়ে অ্যালুমিনিয়াম (Al) এবং টাইটানিয়াম (Ti)-এর পরিমাণ ০.৫%-এর কম থাকে, হাইড্রোজেন বা আর্গন ব্যবহার করার সময় সেগুলোর শিশিরাঙ্ক অবশ্যই -৫৪℃-এর নিচে হতে হবে। যখন অ্যালুমিনিয়াম (Al) এবং টাইটানিয়াম (Ti)-এর পরিমাণ বেড়ে যায়, তখন উত্তপ্ত করার সময় অ্যালয়ের পৃষ্ঠে অক্সিডেশন ঘটে। এক্ষেত্রে নিম্নলিখিত ব্যবস্থাগুলো অবশ্যই নিতে হবে; অল্প পরিমাণে ফ্লাক্স (যেমন fb105) যোগ করে ফ্লাক্সের সাহায্যে অক্সাইডের স্তরটি অপসারণ করতে হবে; যন্ত্রাংশের পৃষ্ঠে ০.০২৫ ~ ০.০৩৮ মিমি পুরু একটি প্রলেপ দিতে হবে; যে উপাদানটি ব্রেজ করা হবে তার পৃষ্ঠে আগে থেকেই সোল্ডার স্প্রে করতে হবে; অল্প পরিমাণে গ্যাস ফ্লাক্স, যেমন বোরন ট্রাইফ্লুরাইড, যোগ করতে হবে।

২) ভ্যাকুয়াম ব্রেজিং উন্নত সুরক্ষা প্রভাব এবং ব্রেজিং-এর গুণমান অর্জনের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। সাধারণ নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয় জোড়ের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য সারণি ১৫ দেখুন। যেসব সুপারঅ্যালয়ের w(AL) এবং w(TI) ৪%-এর কম, সেগুলোর পৃষ্ঠে ০.০১ ~ ০.০১৫ মিমি নিকেলের একটি স্তর ইলেক্ট্রোপ্লেট করা ভালো, যদিও বিশেষ প্রিট্রিটমেন্ট ছাড়াই সোল্ডারের ওয়েটিং নিশ্চিত করা যায়। যখন w(AL) এবং w(TI) ৪%-এর বেশি হয়, তখন নিকেল আবরণের পুরুত্ব ০.০২ ~ ০.০৩ মিমি হওয়া উচিত। খুব পাতলা আবরণের কোনো সুরক্ষা প্রভাব থাকে না, এবং খুব পুরু আবরণ জোড়ের শক্তি কমিয়ে দেয়। যে অংশগুলো ঝালাই করা হবে, সেগুলো ভ্যাকুয়াম ব্রেজিং-এর জন্য বাক্সেও রাখা যেতে পারে। বাক্সটি গেটার দিয়ে পূর্ণ করা উচিত। উদাহরণস্বরূপ, Zr উচ্চ তাপমাত্রায় গ্যাস শোষণ করে, যা বাক্সের ভিতরে একটি স্থানীয় ভ্যাকুয়াম তৈরি করতে পারে, ফলে অ্যালয় পৃষ্ঠের অক্সিডেশন প্রতিরোধ করে।

সারণি ১৫: সাধারণ নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয়গুলির ভ্যাকুয়াম ব্রেজড জোড়ের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য

সুপারঅ্যালয়ের ব্রেজ করা জোড়ের মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং শক্তি ব্রেজিং গ্যাপের সাথে পরিবর্তিত হয়, এবং ব্রেজিংয়ের পরে ডিফিউশন ট্রিটমেন্ট জোড়ের গ্যাপের সর্বোচ্চ অনুমোদিত মানকে আরও বাড়িয়ে দেয়। ইনকোনেল অ্যালয়কে উদাহরণ হিসেবে নিলে, b-ni82crsib দিয়ে ব্রেজ করা ইনকোনেল জোড়ের সর্বোচ্চ গ্যাপ ১০০০ ℃ তাপমাত্রায় ১ ঘণ্টা ধরে ডিফিউশন ট্রিটমেন্টের পর ৯০ মাইক্রোমিটার পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে; তবে, b-ni71crsib দিয়ে ব্রেজ করা জোড়গুলোর ক্ষেত্রে, ১০০০ ℃ তাপমাত্রায় ১ ঘণ্টা ধরে ডিফিউশন ট্রিটমেন্টের পর সর্বোচ্চ গ্যাপ প্রায় ৫০ মাইক্রোমিটার হয়।

৩) ট্রানজিয়েন্ট লিকুইড ফেজ কানেকশন পদ্ধতিতে ফিলার মেটাল হিসেবে ইন্টারলেয়ার অ্যালয় (প্রায় ২.৫ ~ ১০০ মাইক্রোমিটার পুরু) ব্যবহার করা হয়, যার গলনাঙ্ক বেস মেটালের চেয়ে কম। অল্প চাপে (০ ~ ০.০০৭ এমপিএ) এবং উপযুক্ত তাপমাত্রায় (১১০০ ~ ১২৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস), ইন্টারলেয়ার উপাদানটি প্রথমে গলে যায় এবং বেস মেটালকে আর্দ্র করে। উপাদানগুলোর দ্রুত ব্যাপনের কারণে, জোড়ের স্থানে আইসোথার্মাল সলিডিফিকেশন ঘটে এবং জোড়টি গঠিত হয়। এই পদ্ধতিটি বেস মেটাল পৃষ্ঠের সামঞ্জস্য বিধানের প্রয়োজনীয়তা এবং ওয়েল্ডিং চাপ ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। ট্রানজিয়েন্ট লিকুইড ফেজ কানেকশনের প্রধান প্যারামিটারগুলো হলো চাপ, তাপমাত্রা, হোল্ডিং টাইম এবং ইন্টারলেয়ারের গঠন। ওয়েল্ডমেন্টের সংযোগকারী পৃষ্ঠকে ভালো সংস্পর্শে রাখার জন্য কম চাপ প্রয়োগ করতে হয়। হিটিং তাপমাত্রা এবং সময় জোড়ের কার্যকারিতার উপর ব্যাপক প্রভাব ফেলে। যদি জোড়টিকে মূল ধাতুর মতোই শক্তিশালী করার প্রয়োজন হয় এবং এটি মূল ধাতুর কার্যকারিতাকে প্রভাবিত না করে, তবে উচ্চ তাপমাত্রা (যেমন ≥ ১১৫০ ℃) এবং দীর্ঘ সময় (যেমন ৮ ~ ২৪ ঘণ্টা) এর সংযোগ প্রক্রিয়ার প্যারামিটার গ্রহণ করা হবে; যদি জোড়ের সংযোগের গুণমান হ্রাস পায় বা মূল ধাতু উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে না পারে, তবে নিম্ন তাপমাত্রা (১১০০ ~ ১১৫০ ℃) এবং স্বল্প সময় (১ ~ ৮ ঘণ্টা) ব্যবহার করা হবে। মধ্যবর্তী স্তরের মূল উপাদান হিসেবে সংযুক্ত মূল ধাতুর গঠনকে গ্রহণ করতে হবে এবং এর সাথে বিভিন্ন শীতলকারী উপাদান, যেমন B, Si, Mn, Nb, ইত্যাদি যোগ করতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, Udimet সংকর ধাতুর গঠন হলো ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, এবং ক্ষণস্থায়ী তরল দশার সংযোগের জন্য মধ্যবর্তী স্তরের গঠন হলো b-ni62.5cr15co15mo5b2.5। এই সমস্ত উপাদান Ni Cr বা Ni Cr Co সংকর ধাতুর গলনাঙ্ক সর্বনিম্ন পর্যায়ে নামিয়ে আনতে পারে, কিন্তু B-এর প্রভাব সবচেয়ে সুস্পষ্ট। এছাড়াও, B-এর উচ্চ ব্যাপন হার আন্তঃস্তরীয় সংকর ধাতু এবং মূল ধাতুকে দ্রুত সমসত্ত্ব করতে পারে।