নিকেল-টাইটানিয়াম বসন্ত উত্পাদন প্রক্রিয়া

নি-তি ঝর্ণা নিকেল-টাইটানিয়াম আকৃতি মেমরি অ্যালয় (SMA) এর বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা কার্যকরী উপাদান। এগুলি চিকিৎসা, মহাকাশ, ইলেকট্রনিক্স এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উত্পাদন প্রক্রিয়ার জন্য রচনা, মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির কঠোর নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন। মূল প্রক্রিয়াটি পাঁচটি মূল ধাপের চারপাশে কেন্দ্রীভূত: উপাদান প্রস্তুতি - গঠন - তাপ চিকিত্সা - পোস্ট-প্রসেসিং - কর্মক্ষমতা পরীক্ষা। নির্দিষ্ট প্রক্রিয়া এবং মূল প্রযুক্তিগুলি নিম্নরূপ:

মূল কাঁচামাল প্রস্তুতি: নিকেল-টাইটানিয়াম অ্যালয় রড/ওয়্যার প্রস্তুতি

নিকেল-টাইটানিয়াম স্প্রিংসের মূল কর্মক্ষমতা নির্ভর করে নিকেল-টাইটানিয়াম খাদের সংমিশ্রণের অভিন্নতার উপর (নিকেল সামগ্রী সাধারণত 50.5% থেকে 51.2% (পারমাণবিক অনুপাত) হয় এবং আকৃতির মেমরি এবং অতি স্থিতিস্থাপকতা নিশ্চিত করার জন্য অবশ্যই নিয়ন্ত্রিত হতে হবে)। এই পর্যায়টি প্রক্রিয়াটির ভিত্তি।

কাঁচামাল অনুপাত এবং গলিত

উচ্চ-বিশুদ্ধতা কাঁচামাল ব্যবহার করা হয়: টাইটানিয়াম স্পঞ্জ (বিশুদ্ধতা ≥99.7%) এবং ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল (বিশুদ্ধতা ≥99.9%)। পরিকল্পিত রচনাটি সঠিকভাবে ওজন করা হয়েছে (নিকেল বিষয়বস্তুর বিচ্যুতির কারণে ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রা প্রবাহ এড়াতে সহনশীলতা অবশ্যই ±0.1% পারমাণবিক অনুপাতের মধ্যে হতে হবে)।

গলানো প্রক্রিয়া: ভ্যাকুয়াম ইন্ডাকশন মেল্টিং (VIM) বা ভ্যাকুয়াম আর্ক মেল্টিং (VAR) হল মূলধারার পদ্ধতি। এক বা দুটি অপসারণ পদক্ষেপ উপাদান পৃথকীকরণ দূর করে, যার ফলে একটি অভিন্ন নিকেল-টাইটানিয়াম মাস্টার অ্যালয় ইংগট (সাধারণত 50-150 মিমি ব্যাস)।

মূল নিয়ন্ত্রণ: মিশ্র জারণ রোধ করতে গলিত ভ্যাকুয়াম অবশ্যই ≥1×10⁻³Pa হতে হবে; মোটা ঢালাই কাঠামোর গঠন এড়াতে শীতল করার হার অবশ্যই 50-100°C/মিনিট এ নিয়ন্ত্রণ করতে হবে।

প্লাস্টিক প্রক্রিয়াকরণ: খাদ রড/তার তৈরি করা

নিকেল-টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি ঘরের তাপমাত্রায় খারাপ প্লাস্টিকতা প্রদর্শন করে, স্প্রিং ব্ল্যাঙ্ক তৈরি করতে গরম কাজ এবং ঠান্ডা কাজের সমন্বয় প্রয়োজন (রড বা তার, যার ব্যাস স্প্রিং স্পেসিফিকেশন দ্বারা নির্ধারিত হয়। মেডিকেল স্প্রিং তার 0.1 মিমি ছোট হতে পারে):

হট ফোরজিং/হট রোলিং: অ্যালয় পিন্ডটি 800-950°C (β ফেজ অঞ্চলে, নিকেল-টাইটানিয়াম অ্যালয়েসের উচ্চ-তাপমাত্রা স্থিতিশীল পর্যায়) উত্তপ্ত হয়। তারপর 20-50 মিমি ব্যাসের রডগুলিতে ফোরজিং বা ঘূর্ণায়মান করা হয়, ঢালাই কাঠামো ভেঙ্গে এবং শস্যের আকার পরিমার্জন করা হয়।

কোল্ড ড্রয়িং/কোল্ড রোলিং: গরম-কাজ করা রডগুলি ধীরে ধীরে টার্গেট ব্যাসের সাথে ঠান্ডা টানা (বা ঠান্ডা-ঘূর্ণিত) হয়, প্রতিটি বিকৃতি 5%-15% পর্যন্ত নিয়ন্ত্রিত হয় (অতিরিক্ত একক বিকৃতির কারণে ভঙ্গুর ফাটল এড়াতে)। মধ্যবর্তী অ্যানিলিং (700-800°C, 10-30 মিনিট) কাজ শক্ত হওয়া দূর করতে এবং প্লাস্টিকতা পুনরুদ্ধার করতে দুটি পর্যায়ের মধ্যে সঞ্চালিত হয়।

পৃষ্ঠ চিকিত্সা: ঠান্ডা কাজ করার পরে, পিকলিং (নাইট্রিক অ্যাসিড এবং হাইড্রোফ্লোরিক অ্যাসিডের মিশ্রণ) করা হয় যাতে পৃষ্ঠের অক্সাইড স্কেল অপসারণ করা হয় এবং পরবর্তী গঠনের সময় চাপের ঘনত্ব এড়াতে পৃষ্ঠের মসৃণ ফিনিস (Ra ≤ 0.8μm) নিশ্চিত করা হয়।

বসন্ত গঠন: কোর শেপ ম্যানুফ্যাকচারিং

বসন্তের গঠন (সংকোচন, টান, টর্শন) এবং নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন গঠন প্রক্রিয়া নির্বাচন করা হয়। মূলটি হল স্থিতিশীল বসন্ত জ্যামিতি নিশ্চিত করা এবং পরবর্তী তাপ চিকিত্সার পরে উল্লেখযোগ্য বিকৃতি রোধ করা।

উইন্ডিং (মূলধারার প্রক্রিয়া)

সরঞ্জাম: একটি সিএনসি স্প্রিং উইন্ডিং মেশিন ব্যবহার করা হয়, যা সঠিকভাবে ঘুরার গতি (50-200 আরপিএম), পিচ (0.1-5 মিমি) এবং বাঁকের সংখ্যা (1-100) নিয়ন্ত্রণ করে। এটি নিয়মিত স্প্রিংসের জন্য উপযুক্ত, যেমন নলাকার এবং শঙ্কু আকারের।

ছাঁচ: বসন্তের অভ্যন্তরীণ ব্যাসের উপর ভিত্তি করে একটি ম্যান্ড্রেল নির্বাচন করা হয় (নিকেল-টাইটানিয়াম অ্যালয়েসের সাথে আনুগত্য এড়াতে বেশিরভাগ উচ্চ-গতির ইস্পাত বা কার্বাইড দিয়ে তৈরি)। উইন্ডিং এর সময়, ম্যান্ড্রেলের গতি অবশ্যই তারের ফিডের গতির সাথে মিলবে যাতে আলগা বা ওভারল্যাপিং কয়েল রোধ করা যায়।

মূল পরামিতি: অত্যধিক উত্তেজনা এড়াতে 10 থেকে 50 MPa (তারের ব্যাস অনুযায়ী সামঞ্জস্য) এর মধ্যে উইন্ডিং টেনশন নিয়ন্ত্রণ করা হয় যা অত্যধিক ঠান্ডা শক্ত হয়ে যেতে পারে এবং পরবর্তী তাপ চিকিত্সার ফলাফলগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে।

বিশেষ গঠন প্রক্রিয়া (জটিল কাঠামো)

বিশেষ আকৃতির স্প্রিংসের জন্য (যেমন পরিবর্তনশীল ব্যাস এবং পরিবর্তনশীল পিচ স্প্রিংস), লেজার কাটিং ব্যবহার করা হয় (প্রথম, নিকেল-টাইটানিয়াম অ্যালয় শীট/টিউবকে একটি ফাঁকা অবস্থায় প্রক্রিয়া করা হয়, এবং তারপরে ±0.01 মিমি নির্ভুলতার সাথে একটি ফাইবার লেজার ব্যবহার করে বসন্তের আকৃতি কাটা হয়)।

মাইক্রোস্প্রিংস (যেমন যেগুলি মেডিকেল ভাস্কুলার স্টেন্টে ব্যবহৃত হয়) মাইক্রো-ইলেক্ট্রোফর্মিং বা নির্ভুল ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ (নিকেল-টাইটানিয়াম পাউডার মেটালার্জি খালি প্রয়োজন) ব্যবহার করে উত্পাদিত হয়, তবে এটি আরও ব্যয়বহুল এবং উচ্চ-নির্ভুলতা প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত।

মূল তাপ চিকিত্সা: আকৃতি মেমরি/অতি স্থিতিস্থাপকতা প্রদান

নিকেল-টাইটানিয়াম স্প্রিংসের মূল বৈশিষ্ট্য (আকৃতি মেমরি প্রভাব, সুপার স্থিতিস্থাপকতা, ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রা) তাপ চিকিত্সার মাধ্যমে অর্জন করা হয়। এই পর্যায়টি প্রক্রিয়াটির মূল এবং তাপমাত্রা, ধরে রাখার সময় এবং শীতল হারের কঠোর নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন।

সমাধান চিকিত্সা: অভ্যন্তরীণ স্ট্রেস থেকে মুক্তি দেয় কম্পোজিশনকে একজাত করে

উদ্দেশ্য: ঠান্ডা কাজের সময় উত্পন্ন অভ্যন্তরীণ চাপগুলি দূর করে এবং পরবর্তী বার্ধক্যজনিত চিকিত্সার ভিত্তি স্থাপন করে খাদ উপাদানগুলির (Ni এবং Ti) অভিন্ন বিতরণ নিশ্চিত করে।

প্রক্রিয়া পরামিতি: 900-1050°C (β ফেজ অঞ্চলে) গরম করা, 10-60 মিনিট ধরে রাখা (বিলেটের আকারের উপর ভিত্তি করে সামঞ্জস্য করা, তারের জন্য কম ধরে রাখার সময় এবং রডের জন্য দীর্ঘ সময় ধরে), তারপরে জল নিভিয়ে দেওয়া (কুলিং রেট ≥100°C/s) যাতে TiNbri₂ ফেজের βNbrii₂ ফেজের পচন রোধ করা যায়।

বার্ধক্যের চিকিৎসা: ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণ করা

উদ্দেশ্য: বার্ধক্যের মাধ্যমে, সূক্ষ্ম গৌণ পর্যায়গুলি (যেমন Ti₂Ni) ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, খাদটির ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রা সামঞ্জস্য করে (Af: অস্টেনাইট ফিনিশ তাপমাত্রা, সাধারণত -50°C এবং 100°C এর মধ্যে নিয়ন্ত্রিত হয়, প্রয়োগের উপর নির্ভর করে; উদাহরণস্বরূপ, মেডিকেল স্প্রিংসের জন্য Af সাধারণত 37°C এবং মানুষের শরীরের শক্তির তাপমাত্রা প্রায় 37°C এর কাছাকাছি থাকে), অতি স্থিতিস্থাপকতা

প্রক্রিয়া পরামিতি: 400-550°C (α'β দ্বৈত-ফেজ অঞ্চলে) গরম করা, 30-180 মিনিট ধরে রাখা, তারপরে বায়ু বা চুল্লি শীতল করা (ঠাণ্ডার হার অবক্ষেপিত পর্যায়ের আকারকে প্রভাবিত করে; বায়ু শীতলকরণ সূক্ষ্ম অবক্ষেপ এবং উচ্চ শক্তি তৈরি করে)।

উদাহরণ: বসন্ত যদি ঘরের তাপমাত্রায় অতি স্থিতিস্থাপকতা প্রদর্শন করতে হয়, তাহলে Af তাপমাত্রা ঘরের তাপমাত্রার নিচে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত (যেমন, Af = -10°C); যদি "নিম্ন-তাপমাত্রার বিকৃতি-উচ্চ-তাপমাত্রা পুনরুদ্ধার" আকৃতির মেমরি প্রভাবটি আকাঙ্ক্ষিত হয়, তাহলে Af কে লক্ষ্য পুনরুদ্ধারের তাপমাত্রা (যেমন, 60°C) নিয়ন্ত্রণ করা উচিত।

গঠন: বসন্ত জ্যামিতি ফিক্সিং

ঘুরার পরে, বসন্ত একটি শেপিং ছাঁচে (সাধারণত 150-300°C তাপমাত্রায় 10-30 মিনিটের জন্য) নিম্ন-তাপমাত্রার মধ্য দিয়ে যায়। এটি বসন্তের জ্যামিতিক পরামিতি ঠিক করা, যেমন পিচ এবং বাঁক সংখ্যা, পরবর্তী ব্যবহারের সময় হামাগুড়ি রোধ করতে। এটি বিশেষত নির্ভুল চিকিৎসা স্প্রিংসের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য।

পোস্ট-প্রসেসিং: নির্ভুলতা এবং পৃষ্ঠের গুণমান উন্নত করা

এই পর্যায়টি প্রাথমিকভাবে গঠন এবং তাপ চিকিত্সার পরে স্পষ্টতা বিচ্যুতি এবং পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলিকে সম্বোধন করে, এটি নিশ্চিত করে যে বসন্ত সমাবেশ এবং অপারেশনাল প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

ট্রিমিং এবং ফিনিশিং শেষ করুন

ঘুরার পরে, বসন্তের প্রান্তে burrs বা অসমতা থাকতে পারে। ±0.1 মিমি এর মধ্যে স্প্রিং মুক্ত উচ্চতা ত্রুটি বজায় রেখে শেষ পৃষ্ঠের সমতলতা (লম্বতা ত্রুটি ≤ 0.5°) নিশ্চিত করতে নির্ভুলতা গ্রাইন্ডিং হুইল কাটিং (রড স্প্রিংসের জন্য) বা লেজার ট্রিমিং (তারের স্প্রিংসের জন্য) ব্যবহার করে ছাঁটাই করা প্রয়োজন।

পৃষ্ঠ শক্তিশালীকরণ এবং সুরক্ষা

সারফেস পলিশিং: ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পলিশিং (ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে ফসফরিক অ্যাসিড এবং সালফিউরিক অ্যাসিডের মিশ্রণ ব্যবহার করে) বা যান্ত্রিক পলিশিং (একটি ডায়মন্ড গ্রাইন্ডিং হুইল ব্যবহার করে) পৃষ্ঠের রুক্ষতা Ra ≤ 0.2μm পর্যন্ত কমাতে ব্যবহার করা হয়, ব্যবহারের সময় যোগাযোগের অংশগুলিতে পরিধান কমাতে হয় (উদাহরণস্বরূপ, মানুষের চিকিত্সা এড়াতে হবে)।

জারা বিরোধী আবরণ: ক্ষয়কারী পরিবেশে ব্যবহার করা হলে (যেমন সমুদ্র বা চিকিৎসা তরল), একটি টাইটানিয়াম নাইট্রাইড (TiN) আবরণ (ভৌত বাষ্প জমার মাধ্যমে) বা পলিটেট্রাফ্লুরোইথিলিন (PTFE) আবরণ ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াতে প্রয়োজন। (দীর্ঘমেয়াদী নিমজ্জনের সময় NiTi খাদগুলি নিকেল আয়ন মুক্তির জন্য সংবেদনশীল; আয়ন মুক্তি অবশ্যই ≤ 0.1 μg/cm²/day এ নিয়ন্ত্রণ করতে হবে।)

পরিষ্কার এবং শুকানো

পৃষ্ঠের তেল এবং পলিশের অবশিষ্টাংশ অপসারণ করতে অতিস্বনক পরিষ্কার (একটি নিরপেক্ষ ডিগ্রীজিং এজেন্ট, 40-60°C 10-20 মিনিটের জন্য) ব্যবহার করুন। তারপরে, একটি ভ্যাকুয়াম শুকানোর ওভেনে শুকিয়ে নিন (30 মিনিটের জন্য 80-120 ডিগ্রি সেলসিয়াস) যাতে পৃষ্ঠের অক্সিডেশন রোধ হয়।

কর্মক্ষমতা পরীক্ষা: পণ্যের যোগ্যতা নিশ্চিত করা

NiTi স্প্রিংস বহুমাত্রিক কর্মক্ষমতা পরীক্ষার মধ্য দিয়ে যায়। মূল পরীক্ষার আইটেমগুলি নিম্নরূপ:

সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতিতে প্রক্রিয়া পার্থক্য

নিকেল-টাইটানিয়াম স্প্রিংসের জন্য বিভিন্ন ক্ষেত্রের বিভিন্ন কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, লক্ষ্যযুক্ত প্রক্রিয়া সমন্বয় প্রয়োজন:

চিকিৎসা (যেমন, ভাস্কুলার স্টেন্ট, অর্থোডন্টিক আর্চওয়্যার স্প্রিংস): নিকেল আয়ন দ্রবীভূতকরণের কঠোর নিয়ন্ত্রণ (TiN আবরণের সংযোজন), ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রা (Af ≈ 37°C), এবং উচ্চ ছাঁচনির্ভর নির্ভুলতা (লেজার কাটিং এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পলিশিং) প্রয়োজন;

মহাকাশ (যেমন, স্যাটেলাইট ডিপ্লয়মেন্ট মেকানিজম স্প্রিংস): উন্নত উচ্চ এবং নিম্ন তাপমাত্রা প্রতিরোধের প্রয়োজন (উচ্চ-তাপমাত্রার স্থিতিশীলতা বাড়ানোর জন্য বার্ধক্যের তাপমাত্রা 500-550°C পর্যন্ত বৃদ্ধি করা হয়েছে), ≥ 1×10⁵ চক্রের ক্লান্তি জীবন প্রয়োজনের সাথে;

ইলেকট্রনিক্স (যেমন, সংযোগকারী যোগাযোগের স্প্রিংস): উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা প্রয়োজন (ঘরের তাপমাত্রা অতি স্থিতিস্থাপকতা, Af ≤ 25°C), পৃষ্ঠে রূপালী প্রলেপ প্রয়োজন (পরিবাহিতা বাড়ানোর জন্য), এবং মাইক্রো-ওয়াইন্ডিং মেশিন (তারের ব্যাস ≤ 0.2 মিমি) ছাঁচনির্মাণের জন্য ব্যবহার করা হয়।

সারসংক্ষেপে, নিকেল-টাইটানিয়াম স্প্রিং উত্পাদন প্রক্রিয়া হল "উপাদান বিজ্ঞান নির্ভুলতা উত্পাদন তাপ চিকিত্সা প্রকৌশল" এর সংমিশ্রণ। মূল বিষয় হল উপাদানের আকৃতির মেমরি বৈশিষ্ট্য, যান্ত্রিক স্থায়িত্ব এবং জ্যামিতিক নির্ভুলতার মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখা প্রতিটি ধাপে প্যারামিটার নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে বিভিন্ন পরিস্থিতিতে কার্যকরী প্রয়োজনীয়তা মেটাতে।