کون سی مواد کی خصوصیات کام شافٹ کو پائیدار بناتی ہیں؟

کیم شافٹ کی پائیداری کی تعریف کرنے والی بنیادی مکینیکی خصوصیات

زیادہ رابطہ دباؤ کے تحت سختی اور سطحی یکسانیت

کیم شافٹ کی عمر واقعی اس بات پر منحصر ہوتی ہے کہ مواد کتنی سختی کا ہے، کیونکہ اسے ان بہت بڑے رابطے کے دباؤ کا مقابلہ کرنا ہوتا ہے جو 1500 میگا پاسکل سے بھی زیادہ ہو سکتے ہیں۔ سطح کو درست بنانا بھی اہم ہے۔ جب صنعت کار اس کو درست طریقے سے کندھا اور پالش کرنے میں وقت لگاتے ہیں تو وہ ان ننھی دراروں کو تشکیل پانے سے روک دیتے ہیں جو ورنہ wear کے مسائل کو تیز کر دیتی ہیں۔ زیادہ تر انجینئرز اس بات سے متفق ہیں کہ سختی کو تقریباً 55 سے 65 HRC کے درمیان برقرار رکھنا بہترین نتائج دیتا ہے، کیونکہ یہ wear کے خلاف اچھی حفاظت فراہم کرتا ہے جبکہ اس کی مضبوطی اتنی بھی ہوتی ہے کہ اچانک ٹوٹنے کا خطرہ نہیں رہتا۔ ج forged آلائی سٹیل کے اجزاء عام طور پر ان حالات میں استثنائی کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں اور سینکڑوں ملین والو لفٹس کے بعد بھی مستحکم رہتے ہیں۔ کچھ ورکشاپوں نے اس کی تبدیلی سے پہلے 500 ملین سائیکلوں سے زیادہ حاصل کرنے کی اطلاع دی ہے، البتہ اصل نتائج آپریٹنگ کنڈیشنز پر منحصر ہوتے ہیں۔

مستقل بلند RPM کے آپریشن کے لیے تھکاوٹ کی مزاحمت

جب انجن 6,000 RPM سے زیادہ کی رفتار سے ہزاروں تناؤ کے سائیکلوں کے ذریعے چلتے ہیں، تو انہیں واقعی ایسے مواد کی ضرورت ہوتی ہے جو وقت کے ساتھ تھکاوٹ کے مقابلے میں مزاحمت کر سکیں۔ اجزاء کو طاقتور والو سپرنگز سے آنے والی تمام جھکاؤ کی قوتوں کو برداشت کرنا ہوتا ہے، بغیر کسی دراڑ کے تشکیل پانے کے۔ مواد کے پورے حجم میں مسلسل مائیکرو سٹرکچر حاصل کرنا بھی بہت اہم ہے، خاص طور پر جب ویکیوم میں پگھلائے گئے سٹیل کے ساتھ کام کیا جا رہا ہو۔ ایسے سٹیل کے اندر چھپے ہوئے نقص کم ہوتے ہیں، جو دباؤ کے تحت مسئلہ بن سکتے ہیں۔ اہم اعداد و شمار کو دیکھنا کہانی کو واضح کرتا ہے: تھکاوٹ کی طاقت کم از کم تقریباً 800 MPa ہونی چاہیے، اور ٹوٹنے کی مضبوطی (فریکچر ٹافنس) 90 MPa مربع جڑ میٹر سے زیادہ ہونی چاہیے۔ ان خصوصیات کے موجود ہونے پر، اجزا 250,000 میل سے زیادہ فاصلہ طے کرنے تک قابل اعتماد طریقے سے کام کرتے رہ سکتے ہیں۔

اعلیٰ درجے کے کیم شافٹ کے مواد اور ان کے حقیقی دنیا کے استعمال میں کارکردگی کے موازنے

گولی شکل کا ڈکٹائل کاسٹ آئرن بمقابلہ ایلوئے سٹیل: پہناؤ، مضبوطی اور لاگت کا توازن

کیم شافٹس کے لیے صحیح مواد کا انتخاب کرتے وقت پہننے کے مقابلے، ساختی طاقت اور معاشی اعتبار سے معقول چیزوں کے درمیان ایک متوازن نقطہ تلاش کرنا ضروری ہوتا ہے۔ نوڈولر کاسٹ آئرن، جسے ایس جی آئرن بھی کہا جاتا ہے، اپنی بہترین وائبریشن ڈیمپنگ خصوصیات اور دیگر بہت سے متبادل مواد کے مقابلے میں بہتر تھکاؤ برداشت کی صلاحیت کی وجہ سے نمایاں ہے، جسیں وہ عام طور پر بڑے پیمانے پر تیار کردہ انجن میں استعمال کیا جاتا ہے۔ اس مواد کے اندر موجود منفرد کروی گرافائٹ ساخت کی وجہ سے دباؤ کو مخصوص مقامات پر جذب کیا جا سکتا ہے، جس کی وجہ سے تیل کی لوبریکیشن کی حالتوں میں لوبلز پر پہننے کا دباؤ کم ہوتا ہے۔ ان افراد کے لیے جنہیں مزید مضبوط کارکردگی کی خصوصیات کی ضرورت ہو، ایلوئے اسٹیل جیسے 4140 کافی زیادہ کشیدگی کی طاقت اور سطحی سختی فراہم کرتے ہیں۔ اس کی وجہ سے انجن ڈیزائنرز والو اسپرنگز کو زیادہ سختی سے دبانے اور عمل کے دوران تیز ریمپ ریٹس حاصل کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ تاہم، ان اسٹیل کے اختیارات کے ساتھ کچھ قربانیاں بھی جُڑی ہوئی ہیں۔ انہیں زیادہ پیچیدہ مشیننگ عمل اور وسیع گرمی کے علاج کی ضرورت ہوتی ہے، جو عام طور پر ان کی تیاری کے اخراجات کو ڈھالنے کے طریقوں کے مقابلے میں 30 سے 50 فیصد تک بڑھا دیتی ہے۔

گرینیولر آئرن بہت اچھا کام کرتا ہے جب تک کہ تقریباً 7,000 RPM کے نشان تک نہ پہنچ جائے، جس کے بعد یہ تمام گھومنے والی حرکت کی وجہ سے تناؤ کے علامات ظاہر کرنا شروع کر دیتا ہے۔ مِشْرَب فولاد (الائی سٹیل) ہلکے وزن کے اجزاء کے لیے زیادہ مناسب ہوتا ہے جو بہت تیزی سے گھومتے ہیں، لیکن اس کا ایک نقص یہ ہے کہ انہیں بنانے کے دوران ضروری طور پر احتیاط سے حرارتی علاج (ہیٹ ٹریٹمنٹ) کی ضرورت ہوتی ہے، ورنہ وہ دباؤ کے تحت غیر متوقع طور پر دراڑیں پیدا کر سکتے ہیں۔ جب کمرشل وہیکل آپریشنز میں رقم سب سے اہم ہو، تو اس وقت بھی ایس جی آئرن (SG iron) کی لمبی عمر اور ابتدائی لاگت کے مقابلے میں اب بھی بہتر نتائج دیتا ہے۔ اسی لیے ریس کاروں اور فورسڈ انڈکشن سسٹم والے انجن عام طور پر اضافی اخراجات کے باوجود مہنگے سٹیل کے اختیارات کو ترجیح دیتے ہیں، کیونکہ یہ دیگر موجودہ بازاری مواد کے مقابلے میں خراب ہونے سے پہلے تقریباً 15 سے 20 فیصد زیادہ لوڈ برداشت کر سکتے ہیں۔

کیمشافٹ کی مائیکرو سٹرکچر اور عمر کو بہتر بنانے کے لیے حرارتی علاج کی حکمت عملیاں

انڈکشن ہارڈننگ اور آسٹیمپرنگ: سطحی سختی کو بڑھانا جبکہ مرکزی مضبوطی کو برقرار رکھنا

درست حرارتی علاج حاصل کرنا، سطحی سختی اور مرکزی لچک کے درمیان مطلوبہ توازن حاصل کرنے کے لیے تمام فرق کو بنا دیتا ہے۔ انڈکشن ہارڈننگ کے ذریعے ہم خاص طور پر لووب کی سطحوں کو نشانہ بناسکتے ہیں، جس میں الیکٹرو میگنیٹک میدانوں کے ذریعے انہیں تقریباً 900 درجہ سیلسیس تک گرم کیا جاتا ہے۔ اس سے ایک بہت ہی پائیدار مارٹینسائٹ لیئر تشکیل پاتی ہے جس کی سختی راک ویل اسکیل پر 50 سے زیادہ ہوتی ہے، اور اس کے نتیجے میں روایتی فرنیس کے طریقوں کے مقابلے میں بہت کم ڈسٹارشن (تشوہ) پیدا ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ آسٹیمپرنگ بھی اس عمل کے ساتھ ہاتھ میں ہاتھ ڈال کر کام کرتی ہے۔ اس میں مواد کو ایک ایسو تھرمل تبدیلی کے دوران تقریباً 250 سے 400 درجہ سیلسیس کے درجہ حرارت پر مرکزی حصے کو ٹیمپر کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں پورے مواد میں شدید مارٹینسائٹ کی بجائے مضبوط بائنائٹ ساختیں تشکیل پاتی ہیں۔

یہ دو مرحلہ طریقہ کار دو باہم وابستہ فائدے فراہم کرتا ہے:

• سخت شدہ سطح لفٹرز اور فالوزرز کے براہ راست رابطے کے دباؤ کو روکتی ہے
• لچکدار، بائنائٹ مرکز بلند RPM کے عمل کے دوران سائیکلک بینڈنگ اور ٹارشنل لوڈز کو جذب کرتا ہے
  نتیجہ خیز دباؤ والے باقیاتی تناؤ، ASM انٹرنیشنل کی 2023ء کی دھاتیاتی رہنمائی کے مطابق، تھکاوٹ کے دراڑوں کے پھیلنے کو 30% تک کم کردیتے ہیں۔ کنٹرول شدہ ٹھنڈا کرنے کی شرحیں مزید مائکرو ساختی غلطیوں—جیسے غیر جامد مارٹینسائٹ—کو روکتی ہیں جو حرارتی آپریٹنگ رینجز کے دوران مستقلیت کو متاثر کرتی ہیں۔