I. बड़े पैमाने पर उत्पादन के दौरान संकुचन के कारण छिद्रता 40% तक पहुंच गई, राइज़र स्लीव का विस्तार करने का प्रयास विफल रहा।

यह केस स्टडी QT600-10 प्लैनेट कैरियर कास्टिंग पर केंद्रित है। इस पार्ट का आकार वर्गाकार है, जिसके चारों कोनों पर बेयरिंग बॉस लगे हैं और केंद्र में एक आंतरिक टूथ बोर है। ट्रांसमिशन सिस्टम के लिए एक महत्वपूर्ण डक्टाइल आयरन कंपोनेंट होने के नाते, इसकी आंतरिक घनत्व की सीमा बहुत सख्त है।

प्रोटोटाइप परीक्षण उत्पादन के दौरान, भीतरी दांत के छेद की निचली सतह पर केवल मामूली संकुचन छिद्र दिखाई दिए, जिन्हें मैन्युअल रूप से छानकर डिलीवरी की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता था। छोटे बैच में बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू होने के बाद, दोष तेजी से बढ़ने लगे, जिससे संकुचन छिद्र के कारण अस्वीकृति दर 40% तक पहुंच गई। मशीनिंग के बाद बड़ी संख्या में ढलाई में आंतरिक गुहाएं पाई गईं और दोष पहचान में विफल रहीं।

तकनीकी टीम ने फीडिंग क्षमता बढ़ाने के लिए सबसे पहले उद्योग में प्रचलित सुधार के पारंपरिक तरीकों को अपनाया। उन्होंने मूल साइड राइज़र स्लीव्स का व्यास 90 मिमी से बढ़ाकर 105 मिमी कर दिया, गेटिंग एंट्री की दिशा को समायोजित किया और विभिन्न तापमान श्रेणियों में ढलाई का परीक्षण किया। डेढ़ महीने तक बार-बार किए गए ढलाई परीक्षणों और सिमुलेशन सत्यापन के बाद भी, सिकुड़न के कारण होने वाली छिद्रता में कोई खास सुधार नहीं दिखा। इसके अलावा, ठोसकरण प्रवाह में रुकावट भी आई, जिससे हॉट स्पॉट को पिघले हुए लोहे की आपूर्ति नहीं हो सकी। परियोजना को एक बार ग्राहक दावों और ऑर्डर रद्द होने का खतरा भी मंडरा रहा था।

II. दोष का मूल कारण: अपर्याप्त राइज़र स्लीव क्षमता समस्या नहीं है; फीडिंग पाथ पहले से ही जम जाता है

ठोसकरण सिमुलेशन और ढलाई विच्छेदन विश्लेषण के आधार पर, तकनीकी टीम ने कोर विफलता के कारण की पुष्टि की। समस्या राइज़र स्लीव्स में अपर्याप्त पिघला हुआ लोहा संग्रहित होना नहीं थी, बल्कि समय से पहले ठोसकरण और फीडिंग पथ का अवरोध था।

ढलाई प्रक्रिया इस नियम के अनुसार ठंडी होती है: पतले भाग पहले जमते हैं जबकि मोटे गर्म भाग बाद में जमते हैं। सांचा भरने के बाद, पतले भाग तेजी से ऊष्मा का अपव्यय करते हैं और प्राथमिकता से एक ठोस परत बनाते हैं, जिससे राइज़र स्लीव्स और गर्म भागों को जोड़ने वाला मार्ग सीधे अवरुद्ध हो जाता है। यदि राइज़र स्लीव्स के अंदर पिघला हुआ लोहा शेष भी रहता है, तो उसे मोटे गर्म भागों तक नहीं पहुँचाया जा सकता, जिससे फीडिंग सिस्टम पूरी तरह से अप्रभावी हो जाता है।

1. दीवार की मोटाई के अनुपात के आधार पर जोखिम मूल्यांकन: जब दीवार की मोटाई का अनुपात 1.5 से कम होता है, तो ढलाई लगभग एक साथ जमती है और सिकुड़न के कारण छिद्र बनने का जोखिम कम होता है। 1.5 से 3 का अनुपात मध्यम जोखिम दर्शाता है, और निर्बाध फीडिंग पथ सुनिश्चित करना आवश्यक है। यदि अनुपात 3 से अधिक हो जाता है, तो पतले भाग पूरी तरह और तेजी से जम जाते हैं जबकि मोटे भागों में अभी भी तरल धातु मौजूद रहती है, जिससे सिकुड़न के कारण छिद्र बनने का जोखिम बहुत अधिक हो जाता है। ऐसे मामलों में चिल या राइज़र स्लीव लेआउट को फिर से डिज़ाइन करना अनिवार्य है।

2. धातु संकुचन के विभिन्न चरण: तरल संकुचन 1.5% से 2% तक होता है। पिघला हुआ लोहा अच्छी तरह से तरल बना रहता है और आसानी से डाला जा सकता है। ठोसकरण संकुचन 3% से 4% तक पहुँच जाता है, जो संकुचन छिद्रता का मुख्य कारण है। इस अवस्था में, पिघला हुआ लोहा अर्ध-ठोस हो जाता है और उसकी तरलता बहुत कम हो जाती है, जिससे डालना अत्यंत कठिन हो जाता है। ठोस संकुचन लगभग 1% होता है। ढलाई पूरी तरह से जम चुकी होती है और डालना अब संभव नहीं होता।

3. सामग्री के गुणों में अंतर: QT600-10 नमनीय लोहे में पर्लाइट की मात्रा अधिक होती है। संकुचन की भरपाई के लिए ग्रेफाइट अवक्षेपण से होने वाला इसका आयतन विस्तार, QT500-7 जैसे निम्न श्रेणी के नमनीय लोहे की तुलना में कमजोर होता है। इस सामग्री के लिए फीडिंग पथ की सुगमता और फीडिंग समय सीमा पर सख्त आवश्यकताएं होती हैं, और निम्न श्रेणी के नमनीय लोहे के लिए विकसित प्रक्रियाओं को सीधे तौर पर नहीं अपनाया जा सकता है।

III. साइड राइज़र स्लीव के विस्तार को त्यागें; केंद्रीय ऊष्माक्षेपी राइज़र स्लीव को अपनाएं

तकनीकी टीम ने केवल राइज़र स्लीव्स को बड़ा करने के पारंपरिक विचार को त्याग दिया और फीडिंग मार्गों को फिर से डिज़ाइन किया। अनुकूलित समाधान केंद्रीय आंतरिक दांत के बोर को भरना और केंद्रीय ऊष्माक्षेपी राइज़र स्लीव्स का उपयोग करना है।

1. पिघले हुए लोहे के परिवहन के दौरान ऊष्मा हानि को कम करने और फीडिंग दूरी को काफी कम करने के लिए राइजर स्लीव्स को सीधे गर्म स्थानों के ऊपर रखा जाता है;

2. लंबे, संकरे पार्श्व भोजन मार्गों को समाप्त कर दिया जाता है, जिससे भोजन चैनलों के समय से पहले जमने के कारण होने वाली रुकावट से मौलिक रूप से बचा जा सकता है;

3. ऊष्माक्षेपी पदार्थ लगातार ऊष्मा छोड़ते रहते हैं जिससे राइजर स्लीव के अंदर पिघले हुए लोहे के तरल अवस्था में रहने का समय बढ़ जाता है, और इस प्रकार जमने की पूरी प्रक्रिया के दौरान गर्म स्थानों के लिए पिघले हुए लोहे की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित होती है।

सिमुलेशन परिणामों से यह सिद्ध होता है कि यह प्रक्रिया स्थिर अनुक्रमिक ठोसकरण स्थापित कर सकती है और आंतरिक दांत के बोर के निचले भाग पर संकुचन छिद्रण को पूरी तरह से समाप्त कर सकती है। इसके बाद किए जाने वाले परीक्षण उत्पादन से स्क्रैप दर में प्रभावी रूप से कमी आएगी और बड़े पैमाने पर उत्पादित पुर्जों की आंतरिक गुणवत्ता स्थिर होगी।

लंबे समय से, कई फाउंड्री सिकुड़न छिद्रता होने पर राइज़र स्लीव को बड़ा करने की प्रवृत्ति रखती हैं। इस विधि से पिघले हुए लोहे की खपत बढ़ जाती है, लेकिन अक्सर यह दोषों को दूर करने में विफल रहती है और उत्पादन लागत को बढ़ा देती है। सिकुड़न छिद्रता की समस्या होने पर, उद्यमों को सबसे पहले यह आकलन करना चाहिए कि क्या फीडिंग पथ समय से पहले जम जाएंगे। तर्कसंगत अनुक्रमिक ठोसकरण को लक्षित करते हुए, राइज़र स्लीव की स्थिति को समायोजित करके, फीडिंग पथ को छोटा करके और चिल का उचित उपयोग करके प्रक्रिया अनुकूलन प्राप्त किया जा सकता है, बजाय इसके कि राइज़र स्लीव को अंधाधुंध बड़ा किया जाए। यह पद्धति विशेष रूप से QT600-10 जैसे उच्च-शक्ति वाले नमनीय लोहे के संचरण भागों के लिए उपयुक्त है, जिससे उद्यमों को परीक्षण सामग्री की बर्बादी को कम करने, सुधार चक्रों को छोटा करने और बड़े पैमाने पर उत्पादन की गुणवत्ता को स्थिर करने में मदद मिलती है।