পাইপলাইনে জলের হাতুড়ি প্রভাব অনুকরণ করার সময়, ঢালাই ইস্পাত ভালভগুলি ঢালাই লোহার ভালভের চেয়ে বেশি প্রতিরোধী কেন?

ঢালাই লোহার ভালভের তুলনায় জলের হাতুড়ি প্রভাবের "আয়রন বল স্ট্রাইক" সিমুলেশনের অধীনে ঢালাই ইস্পাত ভালভের উচ্চতর স্থিতিস্থাপকতা উপাদান বিজ্ঞান, মাইক্রোস্ট্রাকচারাল ডিজাইন এবং যান্ত্রিক আচরণের বহুমুখী ইন্টারপ্লে থেকে উদ্ভূত হয়। এখানে খেলার প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি গভীর ডুব দেওয়া হল:

1. উপাদান রচনা এবং তাপ চিকিত্সা
কাস্ট স্টিলের মিশ্র রসায়ন-সাধারণত কার্বন (0.2-0.5%), ম্যাঙ্গানিজ, ক্রোমিয়াম এবং মলিবডেনাম সহ- শক্ততা বাড়ানোর জন্য ইঞ্জিনিয়ার করা হয়েছে। এই উপাদানগুলি:

কার্বন: কঠোরতা বাড়ায় কিন্তু ভঙ্গুরতা এড়াতে কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা হয়।
ম্যাঙ্গানিজ: শস্য পরিশোধন এবং সালফাইড অন্তর্ভুক্তি আকৃতির প্রচার করে, নমনীয়তা উন্নত করে।
ক্রোমিয়াম/মলিবিডেনাম: উচ্চ তাপমাত্রায় ম্যাট্রিক্সকে স্থিতিশীল করুন এবং আন্তঃগ্রানুলার ক্ষয় প্রতিরোধ করুন, জলের হাতুড়ির পরিস্থিতির জন্য গুরুত্বপূর্ণ যেখানে স্থানীয় গরম হতে পারে।
তাপ চিকিত্সা যেমন স্বাভাবিককরণ বা নিভে যাওয়া-এবং-টেম্পারিং মাইক্রোস্ট্রাকচারকে আরও অপ্টিমাইজ করে, শক্তি এবং দৃঢ়তাকে ভারসাম্যপূর্ণ করে। ঢালাই লোহা, এই সংকর ধাতু এবং তাপ চিকিত্সার অভাব সহজাতভাবে ভঙ্গুর থাকে।

2. মাইক্রোস্ট্রাকচারাল শ্রেষ্ঠত্ব
শস্যের আকার: ঢালাই ইস্পাতের সূক্ষ্ম, ইকুয়াক্সড শস্য (নিয়ন্ত্রিত দৃঢ়করণের কারণে) প্রভাবের সময় চাপকে আরও সমানভাবে বিতরণ করে, ক্র্যাক নিউক্লিয়েশন প্রতিরোধ করে।
ত্রুটি প্রশমন: উন্নত ঢালাই কৌশল (যেমন, হারিয়ে যাওয়া-ফোম ঢালাই) পোরোসিটি এবং অন্তর্ভুক্তি হ্রাস করে, যা ঢালাই আয়রনে চাপ ঘনীভূতকারী হিসাবে কাজ করে।
ফেজ ডিস্ট্রিবিউশন: কাস্ট স্টিলের পার্লিটিক-ফেরিটিক ম্যাট্রিক্স (টেম্পার্ড ভেরিয়েন্টে বেনাইট সহ) একটি নমনীয়-ভঙ্গুর সমন্বয় অফার করে, যখন ঢালাই লোহার ফ্ল্যাকি গ্রাফাইট ম্যাট্রিক্সের ধারাবাহিকতাকে ব্যাহত করে, ভঙ্গুরতা বৃদ্ধি করে।

3. প্রভাবের অধীনে ফ্র্যাকচার মেকানিক্স
ঢালাই ইস্পাত: লোহার বলের প্রভাবের অধীনে, উপাদানটি মাইক্রোভয়েড সংমিশ্রণের মাধ্যমে নমনীয় ফ্র্যাকচারের মধ্য দিয়ে যায়। প্রভাবিত অঞ্চলের চারপাশে প্লাস্টিকের বিকৃতি স্থানচ্যুতি পাইলআপ এবং স্ট্রেন শক্ত হওয়ার মাধ্যমে শক্তি শোষণ করে, ক্র্যাশ এনার্জি শোষণ করার জন্য একটি গাড়ির বাম্পার ক্রাম্পিংয়ের মতো।
কাস্ট আয়রন: ভঙ্গুর ট্রান্সগ্রানুলার ক্লিভেজের মাধ্যমে ব্যর্থ হয়। গ্রাফাইট ফ্লেক্স দুর্বল ইন্টারফেস তৈরি করে, যার ফলে 5,000 মিটার/সেকেন্ডের বেশি গতিতে দ্রুত ফাটল ছড়িয়ে পড়ে — একটি হাতুড়ি দিয়ে একটি চীনামাটির বাসন প্লেট ফাটানোর অনুরূপ।

4. এনার্জি ডিসিপেশন ডাইনামিক্স
ঢালাই ইস্পাত: প্রভাব শক্তি প্লাস্টিকের কাজের মাধ্যমে একটি বৃহত্তর আয়তনে ছড়িয়ে পড়ে (যেমন, বাঁকানো, জালির কাঠামোর প্রসারিত)। এই "শক্তি ছড়ানো" সর্বোচ্চ চাপের ঘনত্ব কমিয়ে দেয়।
ঢালাই আয়রন: ন্যূনতম প্লাস্টিকের বিকৃতি সহ, প্রভাব বিন্দুতে শক্তি স্থানীয়করণ করা হয়। একবার ফ্র্যাকচার টাফনেস থ্রেশহোল্ড লঙ্ঘন হয়ে গেলে, উপাদানটি বিপর্যয়মূলকভাবে ব্যর্থ হয়, সঞ্চিত স্ট্রেন শক্তিকে বিস্ফোরকভাবে ছেড়ে দেয়।

5. বাস্তব-বিশ্ব প্রাসঙ্গিকতা
তেলের পাইপলাইন বা বাষ্প ব্যবস্থায়, জলের হাতুড়ি 100 বারের বেশি চাপের স্পাইক তৈরি করে। একটি ঢালাই ইস্পাত ভালভ এই ধরনের লোডের অধীনে স্থিতিস্থাপকভাবে বিকৃত করতে পারে, প্রভাবের পরে তার আকৃতি পুনরুদ্ধার করতে পারে, যেখানে একটি ঢালাই লোহার ভালভ ভেঙে যায়, যার ফলে পাইপলাইন ফেটে যায়। এই কেন ব্যাখ্যা ঢালাই ইস্পাত ভালভ গুরুত্বপূর্ণ পরিষেবার জন্য ASME B31.3-এ বাধ্যতামূলক।

6. পরীক্ষামূলক বৈধতা
আয়রন বল ড্রপ টেস্ট (যেমন, ASTM E208) শক্তি-থেকে-ফাটা (J/cm²) এর মতো পরামিতি ব্যবহার করে প্রভাব প্রতিরোধের পরিমাণ নির্ধারণ করে। ঢালাই ইস্পাত সাধারণত ঢালাই লোহার তুলনায় 2-3x বেশি শক্তি সহ্য করে। হাই-স্পিড ফটোগ্রাফি ইস্পাত বনাম লোহার মধ্যে তাত্ক্ষণিক বিভক্তকরণের মধ্যে নমনীয় নেকিং প্রকাশ করে।

7. ভবিষ্যতের উদ্ভাবন
ন্যানোউইনড স্টিল বা কম্পোজিট-রিইনফোর্সড কাস্টিংয়ের মতো উদীয়মান প্রযুক্তিগুলি আরও কঠোরতা বাড়াতে পারে। উপরন্তু, সীমিত উপাদান বিশ্লেষণ (এফইএ) ব্যবহার করে গণনামূলক মডেলগুলি এখন >90% নির্ভুলতার সাথে প্রভাব আচরণের পূর্বাভাস দেয়, ভালভ ডিজাইনে সহায়তা করে।