क्या HIP उपचार से भाग में विकृति होती है?
निर्माण और इंजीनियरिंग दृष्टिकोण से, हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) एक पोस्ट-प्रोसेसिंग उपचार है, जिसका उद्देश्य संरचनात्मक अखंडता को बढ़ाना है, न कि विकृति उत्पन्न करना। हालांकि, यदि घटक में महत्वपूर्ण ज्यामितीय असमानताएँ, पतली दीवारें या पहले से मौजूद अवशिष्ट तनाव हों, तो विकृति का जोखिम उत्पन्न हो सकता है। जब उपयुक्त रूप से डिज़ाइन किए गए भाग पर नियंत्रित रूप से लागू किया जाता है, तो HIP आमतौर पर न्यूनतम, पूर्वानुमेय आयामी परिवर्तन उत्पन्न करता है, जो अक्सर बाद के प्रिसिशन मशीनिंग से आसानी से ठीक किए जा सकते हैं।
HIP प्रक्रिया और उसका उद्देश्य
HIP प्रक्रिया के दौरान किसी घटक पर उच्च तापमान (आमतौर पर सामग्री के गलनांक का 70–90%) और उच्च दाब (आमतौर पर 100–200 MPa) एक साथ एक निष्क्रिय गैस, जैसे आर्गन, के माध्यम से लगाया जाता है। इसका मुख्य उद्देश्य उन आंतरिक दोषों को समाप्त करना है, जैसे सूक्ष्म-रंध्रता और रिक्तियाँ, जो आमतौर पर कास्टिंग या DMLS 3D प्रिंटेड पार्ट्स में पाई जाती हैं। यह प्रक्रिया सामग्री को रेंगने और प्रसारित होने का कारण बनाती है, जिससे ये आंतरिक रिक्तियाँ बंद हो जाती हैं और एक पूरी तरह सघन, समदिश सूक्ष्मसंरचना बनती है। इससे थकान जीवन, फ्रैक्चर कठोरता और नमनशीलता जैसी यांत्रिक विशेषताएँ उल्लेखनीय रूप से बेहतर होती हैं, जो एयरोस्पेस और पावर जनरेशन जैसे उच्च-प्रदर्शन क्षेत्रों में महत्वपूर्ण हैं।
विकृति कब और क्यों हो सकती है
यद्यपि समदिश दाब सभी दिशाओं से समान रूप से लागू किया जाता है — जिससे सिद्धांततः विकृति नहीं होनी चाहिए — कई कारक आयामी बदलाव का कारण बन सकते हैं:
पूर्व निर्माण से अवशिष्ट तनाव: उन भागों में जिनमें CNC मशीनिंग या SLM 3D प्रिंटिंग जैसी प्रक्रियाओं से उच्च अवशिष्ट तनाव मौजूद है, HIP के थर्मल चक्र के दौरान ये तनाव मुक्त हो सकते हैं, जिससे विकृति हो सकती है। इसे कम करने के लिए HIP से पहले स्ट्रेस रिलीफ हीट ट्रीटमेंट करना अनुशंसित है।
असमरूप खंड मोटाई: उन घटकों में जिनमें क्रॉस-सेक्शन में अचानक बदलाव या पतली दीवारें मोटे हिस्सों से जुड़ी हों, उनमें विभिन्न क्रिप दरें हो सकती हैं। पतले हिस्से भारी हिस्सों की तुलना में तेजी से विकृत हो सकते हैं, जिससे झुकाव या झुकने जैसी समस्याएँ उत्पन्न होती हैं।
कम समर्थन वाली ज्यामिति: लंबे, पतले या कैन्टिलीवर जैसी संरचनाएँ उच्च तापमान पर अपने भार का समर्थन करने के लिए पर्याप्त कठोरता नहीं रखतीं, जिससे HIP के दौरान गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से झुकाव या विकृति हो सकती है, भले ही दाब समान रूप से वितरित हो।
सतह-संबद्ध रंध्रता: यदि सतह के रंध्र उच्च-दाब गैस से जुड़े हों, तो रंध्र के अंदर और बाहर का दाब समान हो जाता है, जिससे रंध्र बंद नहीं हो पाता। यह बड़ी विकृति नहीं उत्पन्न करता, लेकिन सतह पर ऐसे दोष छोड़ सकता है जिन्हें बाद में CNC मिलिंग या ग्राइंडिंग द्वारा हटाना पड़ता है।
विकृति के जोखिम को कम करना
बिना हानिकारक विकृति के सफल HIP प्रसंस्करण डिज़ाइन और प्रक्रिया नियंत्रण के एकीकृत दृष्टिकोण पर निर्भर करता है:
HIP के लिए डिज़ाइन: समान दीवार मोटाई और कोमल संक्रमण वाले भागों का डिज़ाइन विकृति के जोखिम को काफी कम करता है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए, यह DFAM (Design for Additive Manufacturing) का एक प्रमुख सिद्धांत है।
प्रक्रिया अनुकूलन: HIP चक्र (दाब, तापमान, रैंप दरें और समय) का सटीक नियंत्रण, विशिष्ट मिश्रधातु जैसे Inconel 718 या Ti-6Al-4V के अनुसार अनुकूलित, आवश्यक है ताकि अत्यधिक क्रिप के बिना सघनता प्राप्त की जा सके।
पूर्व और पश्चात् प्रसंस्करण: जैसा कि उल्लेख किया गया है, HIP से पहले तनाव-राहत चक्र अत्यंत लाभकारी होता है। इसके अतिरिक्त, HIP के बाद अंतिम मशीनिंग चरण को शामिल करना मानक प्रथा है ताकि कठोर आयामी सहनशीलताएँ और इच्छित सतह फिनिश प्राप्त की जा सके।
इंजीनियरिंग निष्कर्ष
HIP प्रक्रिया अपने समदिश स्वभाव के कारण भाग विकृति का प्राथमिक कारण नहीं होती। विकृति का प्रमुख कारण आमतौर पर पहले के विनिर्माण चरणों से उत्पन्न अवशिष्ट तनावों का थर्मल शमन या खराब ज्यामितीय डिज़ाइन होता है। महत्वपूर्ण घटकों के लिए, अनुकूलित डिज़ाइन, पूर्व-HIP तनाव राहत और अच्छी तरह विकसित HIP पैरामीटर सेट का संयोजन एक उच्च-गुणवत्ता वाला, पूरी तरह सघन घटक उत्पन्न करता है, जिसमें न्यूनतम और नियंत्रित आयामी परिवर्तन होते हैं, जिन्हें अंतिम प्रिसिशन मशीनिंग द्वारा आसानी से सुधारा जा सकता है।
