हॉट वर्किंग

धातु को गर्म करने के लिए फोर्ज फायर

धातु विज्ञान में, तप्त कार्य उन प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है जहां धातुएं अपने पुनर्संरचना (धातुकर्म) तापमान से ऊपर विरूपण (इंजीनियरिंग) करती हैं। पुनर्क्रिस्टलीकरण तापमान से ऊपर होने के कारण विरूपण के दौरान सामग्री को पुन: क्रिस्टलीकृत होने की अनुमति मिलती है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि पुनर्क्रिस्टलीकरण सामग्री को तनाव से सख्त होने से बचाता है, जो अंततः उपज शक्ति और कठोरता को कम और लचीलापन को उच्च रखता है। यह ठंडा काम करना के विपरीत है।

गर्म धातु से रोलिंग (धातुकर्म), लोहारी , बाहर निकालना और ड्राइंग (विनिर्माण) सहित कई प्रकार के कार्य किए जा सकते हैं।

तापमान

गर्म कामकाजी तापमान की निचली सीमा इसके पुन: क्रिस्टलीकरण तापमान से निर्धारित होती है। एक दिशानिर्देश के रूप में, किसी सामग्री के गर्म कार्य तापमान की निचली सीमा उसका गलनांक 60% है (पूर्ण तापमान पैमाने पर (बहुविकल्पी))। तप्त कर्म की ऊपरी सीमा विभिन्न कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है, जैसे: अत्यधिक ऑक्सीकरण, अनाज की वृद्धि, या अवांछनीय चरण परिवर्तन। व्यवहार में सामग्रियों को आमतौर पर पहले ऊपरी सीमा तक गर्म किया जाता है ताकि बलों का निर्माण यथासंभव कम रखा जा सके और वर्कपीस को गर्म करने के लिए उपलब्ध समय की मात्रा को अधिकतम किया जा सके।

किसी भी तप्त कार्य प्रक्रिया का सबसे महत्वपूर्ण पहलू वर्कपीस के तापमान को नियंत्रित करना है। वर्कपीस में दी गई 90% ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। इसलिए, यदि विरूपण प्रक्रिया काफी तेज है तो वर्कपीस का तापमान बढ़ना चाहिए, हालांकि, व्यवहार में आमतौर पर ऐसा नहीं होता है। अधिकांश गर्मी वर्कपीस की सतह के माध्यम से कूलर टूलींग में खो जाती है। इससे वर्कपीस में तापमान में उतार-चढ़ाव होता है, आमतौर पर गैर-समान क्रॉस-सेक्शन के कारण जहां पतले सेक्शन मोटे सेक्शन की तुलना में ठंडे होते हैं। अंततः, इससे ठंडी, कम लचीली सतहों में दरारें पड़ सकती हैं। समस्या को कम करने का एक तरीका टूलींग को गर्म करना है। टूलींग जितना अधिक गर्म होगा, उसमें से उतनी ही कम गर्मी नष्ट होगी, लेकिन जैसे-जैसे टूलींग का तापमान बढ़ता है, टूल का जीवन कम हो जाता है। इसलिए टूलींग तापमान से समझौता किया जाना चाहिए; आमतौर पर, गर्म काम करने वाले टूलींग को 500-850°F (325-450°C) तक गर्म किया जाता है।

Lower limit hot working temperature for various metals

Metal	Temperature
Tin	Room temperature
Steel	2,000 °F (1,090 °C)
Tungsten	4,000 °F (2,200 °C)

फायदे और नुकसान

फायदे ये हैं:*उपज शक्ति में कमी, इसलिए काम करना आसान है और कम ऊर्जा या बल का उपयोग होता है

• लचीलापन में वृद्धि
• ऊंचा तापमान प्रसार को बढ़ाता है जो रासायनिक असमानताओं को दूर या कम कर सकता है
• विरूपण के दौरान छिद्र आकार में कम हो सकते हैं या पूरी तरह से बंद हो सकते हैं
• स्टील में, कम तापमान पर पाए जाने वाले लोहे के माइक्रोस्ट्रक्चर के मजबूत शरीर-केंद्रित-क्यूबिक एलोट्रोप्स के बजाय कमजोर, नमनीय, फेस-केंद्रित-क्यूबिक ऑस्टेनाईट austenite माइक्रोस्ट्रक्चर विकृत हो जाता है।

आमतौर पर प्रारंभिक वर्कपीस जो हॉट वर्क किया जाता है वह मूल रूप से कास्टिंग था। कास्ट आइटमों की माइक्रोस्ट्रक्चर, माइक्रोस्ट्रक्चर के दृष्टिकोण से, इंजीनियरिंग गुणों को अनुकूलित नहीं करती है। हॉट वर्किंग से वर्कपीस के इंजीनियरिंग गुणों में सुधार होता है क्योंकि यह सूक्ष्म संरचना को बारीक गोलाकार आकार के स्फटिक से बदल देता है। ये दाने सामग्री की ताकत, लचीलापन और कठोरता को बढ़ाते हैं।

समावेशन (अशुद्धियों) को पुन: व्यवस्थित करके इंजीनियरिंग गुणों में भी सुधार किया जा सकता है। ढली हुई अवस्था में समावेशन बेतरतीब ढंग से उन्मुख होते हैं, जो सतह को काटते समय दरारों के लिए एक प्रसार बिंदु हो सकते हैं। जब सामग्री को गर्म किया जाता है तो समावेशन सतह के समोच्च के साथ बहने लगते हैं, जिससे स्ट्रिंगर बनते हैं। कुल मिलाकर तार एक प्रवाह संरचना बनाते हैं, जहां गुण एनिस्ट्रोपिक (दिशा के आधार पर भिन्न) होते हैं। स्ट्रिंगर सतह के समानांतर उन्मुख होने से यह वर्कपीस को मजबूत करता है, खासकर फ्रैक्चरिंग के संबंध में। स्ट्रिंगर दरार-निवारक के रूप में कार्य करते हैं क्योंकि दरार स्ट्रिंगर के माध्यम से फैलना चाहेगी न कि उसके साथ।

नुकसान ये हैं:*धातु और आसपास के वातावरण के बीच अवांछनीय प्रतिक्रियाएं (वर्कपीस का स्केलिंग या तेजी से ऑक्सीकरण)

• थर्मल संकुचन और असमान शीतलन से विकृति के कारण कम सटीक सहनशीलता
• अनाज की संरचना विभिन्न कारणों से पूरी धातु में भिन्न हो सकती है
• किसी प्रकार की हीटिंग इकाई की आवश्यकता होती है जैसे गैस या डीजल भट्टी या इंडक्शन हीटर, जो बहुत महंगा हो सकता है

प्रक्रियाएँ

• रोलिंग (धातुकर्म)
  • हॉट रोलिंग
• धातु का घूमना
• बाहर निकालना
• लोहारी
• ड्राइंग (धातुकर्म)
• रोटरी भेदी

संदर्भ

ग्रन्थसूची

• Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.