ASM International-এর 2023 সালের প্রতিবেদন অনুসারে, মোটা দুষ্টি 72% গিয়ারবক্স ব্যর্থতা উপাদানের ক্লান্তি এবং ক্ষয়ের সমস্যার কারণে হয়। আমরা যখন ঘনিষ্ঠভাবে দেখি, তখন উপাদানগুলির আচরণ এবং গিয়ারগুলির ব্যর্থতার কারণের মধ্যে সংযোগটি বেশ সোজা। টেনসাইল শক্তি আমাদের মূলত বলে দেয় যে গিয়ারটি ভাঙন ছাড়াই ধ্রুবক বাঁকানো বল সহ্য করতে পারবে কিনা, যেখানে পৃষ্ঠের কঠোরতা নির্ধারণ করে যে এটি সময়ের সাথে সাথে পিটিং ক্ষতি বা ঘষা থেকে রক্ষা পাবে কিনা। উদাহরণস্বরূপ AISI 1020 ইস্পাতের মতো কম কার্বন ইস্পাত থেকে তৈরি গিয়ারগুলি নিন। এদের কোর ভারী টর্ক অ্যাপ্লিকেশনের সাথে মোকাবিলা করার জন্য যথেষ্ট কঠিন না হওয়ায় এগুলি প্রায়শই অনেক আগেই বাঁকানো ক্লান্তির লক্ষণ দেখায়। যখন যন্ত্রপাতির প্রয়োজন এবং উপাদানগুলি প্রকৃতপক্ষে যা প্রদান করতে পারে তার মধ্যে এই ধরনের ফাঁক থাকে, তখন কিছু ব্যর্থতার ধরন আবার আবার দেখা দেয়। স্মার্ট প্রকৌশলীরা জানেন যে এটি যথেষ্ট পূর্বানুমেয় যে এই সাধারণ সমস্যাগুলি প্রতিরোধে সতর্ক উপাদান নির্বাচন প্রায় দ্বিতীয় প্রকৃতি হয়ে ওঠে।
বেঁকে যাওয়ার ক্লান্তির কারণে উপাদানের ব্যর্থতা তখনই ঘটে যখন কোনো কিছু হঠাৎ ধাক্কা সহ্য করার মতো যথেষ্ট শক্তিশালী নয়, যা আমরা প্রায়শই সম্পূর্ণভাবে কঠিন ইস্পাতে দেখি যার নমনীয়তা খুব কম। যখন গিয়ারগুলি ঠিকমতো কঠিন করা হয় না, তখন পিটিং সমস্যা দ্রুত আরও খারাপ হয়ে যায়। এটি স্পষ্টভাবে প্রমাণিত হয়েছে সাধারণ 1045 ইস্পাতের গিয়ার দিয়ে যা একেবারেই চিকিত্সা করা হয়নি। এই ধরনের অংশগুলির যুক্তিযুক্ত সময় টিকতে হলে পৃষ্ঠের কঠোরতা 55 HRC-এর বেশি হওয়া প্রয়োজন। কার্বুরাইজিং এবং অন্যান্য কেস হার্ডেনিং পদ্ধতি পৃষ্ঠের কঠোরতা 60 HRC-এর বেশি পৌঁছাতে পারে, কিন্তু যদি কঠিন স্তরটি যথেষ্ট গভীর না হয় (0.8 মিমির কম), তবে ভারী লোডের কারণে স্পলিং নামে পরিচিত বিরক্তিকর ছোট ছোট চুনকি তৈরি হবে। এবং এখানে আরেকটি বিষয় মনে রাখবেন: যখন উপাদানটি শিল্পক্ষেত্রে ঘোরাফেরা করা দূষণকারী পদার্থের চেয়ে কমপক্ষে 1.5 গুণ কঠিন নয়, তখন ক্ষয় খুবই বেড়ে যায়।
নেব্রাস্কার একটি মাংস প্রক্রিয়াকরণ কারখানায়, তাদের গিয়ারবক্সগুলি প্রতি কয়েক মাস অন্তর ব্যর্থ হচ্ছিল, যদিও তারা স্ট্যান্ডার্ড AISI 4140 খাদ ইস্পাতের উপাদান ব্যবহার করছিল। যখন প্রকৌশলীরা এই ঘটনার কারণ খুঁজতে শুরু করেন, তখন তারা দেখতে পান যে তাপমাত্রা 150 ডিগ্রি সেলসিয়াস অতিক্রম করার পরে টেম্পারড মার্টেনসাইট কাঠামোটি দ্রুত ভেঙে পড়ে। আসলে মূল যন্ত্রাংশগুলি আদৌ সঠিকভাবে তাপ চিকিত্সা করা হয়নি। 62 HRC কঠোরতা পর্যন্ত উন্নীত করতে কেস কার্বুরাইজেশন সহ ভ্যাকুয়াম-মেল্টেড 8620 ইস্পাতে রূপান্তরিত হওয়ার পর, এই নতুন গিয়ারগুলি প্রতিস্থাপনের আগে 54 মাস ধরে চলে। এই আপগ্রেডের জন্য কোম্পানিটি প্রায় চৌদ্দ লক্ষ টাকা খরচ করেছিল, কিন্তু ব্যয়বহুল ব্রেকডাউনগুলি এড়ানোর মাধ্যমে প্রতি মাসে প্রায় 18 হাজার ডলার সাশ্রয় করেছিল। এটা আসলে যুক্তিযুক্ত, কারণ গত বছরের রিলায়াবিলিটি ইঞ্জিনিয়ারিং জার্নালে শিল্প উপাদান সম্পর্কিত গবেষণাতে এটি দেখানো হয়েছিল।
গিয়ারগুলির জন্য ব্যবহৃত উপকরণগুলির আকৃতি স্থায়ীভাবে বিকৃত না হয়েই খুব তীব্র পুনরাবৃত্তিমূলক চাপ সহ্য করার প্রয়োজন হয়। উপকরণের ধর্মগুলি নিয়ে আলোচনা করার সময়, টেনসাইল স্ট্রেন্থ (tensile strength) মূলত আমাদের বলে দেয় কতটা চাপ সহ্য করার পর কোনো কিছু সম্পূর্ণরূপে ভেঙে যাবে, অন্যদিকে ইয়েল্ড স্ট্রেন্থ (yield strength) নির্দেশ করে কোন বিন্দুতে উপকরণটি স্থায়ীভাবে বিকৃত হওয়া শুরু করবে। AISI 4140 ইস্পাতকে উদাহরণ হিসাবে নেওয়া যাক - এই নির্দিষ্ট খাদটির ইয়েল্ড স্ট্রেন্থ প্রায় 950 MPa, যার অর্থ এটি ASTM A370-22 পরীক্ষার মান অনুযায়ী 85,000 নিউটনের চেয়ে বেশি ডাইনামিক লোড সহ্য করতে পারে। AGMA-এর শিল্প নির্দেশিকা থেকে দেখা যায় যে পুনরাবৃত্ত বাঁকানো বলের অধীনে গিয়ারগুলির আয়ু এবং পৃষ্ঠের কঠোরতার মধ্যে একটি সম্পর্ক রয়েছে। বেশিরভাগ উৎপাদক কমপক্ষে 500 HB কঠোরতা সহ তাপ-চিকিত্সাকৃত ইস্পাতের লক্ষ্য করেন কারণ এই ধরনের উপকরণগুলি বিশ্বব্যাপী কারখানাগুলিতে ভারী শিল্প গিয়ারবক্সগুলিতে দেখা যাওয়া অত্যন্ত দীর্ঘ অপারেশন চক্রগুলির সময় ভালোভাবে টিকে থাকার প্রবণতা রাখে।
কেস হার্ডেনিং রকওয়েল স্কেলে প্রায় 58 থেকে 62 পর্যন্ত পৃষ্ঠের কঠোরতা প্রদান করে যা আঁচড় এবং স্ক্র্যাচ প্রতিরোধ করে, কিন্তু ধাতুর ভিতরের অংশটি প্রায় 28 থেকে 32 HRC এ নরম রাখে যাতে এটি ভাঙন ছাড়াই হঠাৎ আঘাত সহ্য করতে পারে। তবে যখন পৃষ্ঠের কঠোরতা 64 HRC এর বেশি হয়ে যায়, তখন এটি ভঙ্গুর হয়ে ওঠে এবং বস্তুগুলি যখন দ্রুত এটির বিরুদ্ধে ঘষা হয় তখন ছোট ছোট গর্ত তৈরি হতে শুরু করে। খনির মধ্যে ব্যবহৃত গিয়ার সিস্টেম নিয়ে কিছু গবেষণা একটি আকর্ষক তথ্য উপস্থাপন করে। কেস হার্ডেনিং প্রক্রিয়ায় চিকিত্সিত গিয়ারগুলিতে পৃষ্ঠ থেকে কেন্দ্রে কঠোরতার ধীরে ধীরে পরিবর্তন হয়, এবং এই ডিজাইনটি অবিরত 10,000 ঘন্টা চলার পরে পিটিং সমস্যা প্রায় তিন-চতুর্থাংশ পর্যন্ত কমিয়ে দেয়। বিস্তারিত জানতে চাইলে কেউ AGMA স্ট্যান্ডার্ডস ডকুমেন্ট 925-A23 পরীক্ষা করতে পারেন।
| সম্পত্তি | AISI 8620 | AISI 4140 | এইচএসআই 1045 |
|---|---|---|---|
| কঠিনতা (এইচআরসি) | 60 (Case) / 32 | 55 (Through) | 25 (Untreated) |
| আঘাত দৃঢ়তা | 55 J (Charpy) | 28 J | 45 J |
| খরচ সূচক | 1.8x | ১.৩x | 1.0x |
উচ্চ-শক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, যেমন বাতাসের টারবাইন গিয়ারবক্সগুলিতে, কেস-হার্ডেনড 8620 উত্তম শক্তি প্রদান করে, অন্যদিকে টর্ক-ঘন সিস্টেমগুলির জন্য থ্রু-হার্ডেনড 4140 উচ্চতর বাঁকানো শক্তি প্রদান করে। চক্রীয় লোডগুলির অধীনে, যা প্রায় 40% এর বেশি হয়, আনট্রিটেড 1045 ইস্পাত দুর্ঘটনাজনকভাবে ব্যর্থ হয় - এটি অটোমোটিভ ট্রান্সমিশন ডিজাইনে একটি গুরুত্বপূর্ণ বিবেচনা।
যান্ত্রিক উপাদানগুলির জন্য উপকরণ বাছাই করার সময়, প্রকৌশলীদের শক্তি, ঘর্ষণ প্রতিরোধের ক্ষমতা এবং অংশটি যে ধরনের পরিবেশের মুখোমুখি হবে তা বিবেচনা করতে হয়। AISI 4140 এবং 8620 এর মতো খাদ ইস্পাত ভারী চাপের অধীনে থাকা অংশগুলির জন্য প্রাথমিক পছন্দ কারণ এগুলি 1,200 থেকে 1,500 MPa পর্যন্ত টান বল সহ্য করতে পারে, এবং কার্বুরাইজিং-এর মাধ্যমে এদের পৃষ্ঠকে 60 HRC-এর বেশি কঠিন করা যায়। 1045 এর মতো কার্বন স্টিল গ্রেডগুলি তখন ভালোভাবে কাজ করে যখন বাজেট আরও গুরুত্বপূর্ণ হয় এবং ক্ষয় রোধের চেয়ে ভার সমর্থন করা প্রয়োজন, যদিও নিকেল ক্রোমিয়াম খাদগুলির মতো এগুলি খাঁজ ক্ষতির বিরুদ্ধে ততটা স্থায়ী নয়। অন্যান্য ধাতুগুলি যেখানে ক্ষয় হয়ে যায় সেখানে তীব্র রাসায়নিক পরিবেশে স্টেইনলেস স্টিল নিজেকে ধরে রাখে, কিন্তু সঠিকভাবে তাপ চিকিত্সা করা খাদ ইস্পাতের তুলনায় পুনরাবৃত্ত চাপ চক্রের অধীনে এটি ততটা স্থায়ী হয় না। কম্পন নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন হলে হাউজিং উপাদানগুলির জন্য ওজনের সমস্যা সত্ত্বেও ঢালাই লোহা এখনও জনপ্রিয়। তবে কখনও কখনও প্রকৌশলীরা নাইলন এবং এরকম প্লাস্টিকগুলির দিকে ফিরে যান যেখানে টর্কের প্রয়োজনীয়তা খুব বেশি নয় এমন সিস্টেমে নীরব কার্যকারিতা পাওয়ার জন্য।
| উপাদান | শক্তি | প্রতিরোধ পরিধান | খরচ দক্ষতা | সেরা ব্যবহার কেস |
|---|---|---|---|---|
| অ্যালাইড স্টিল | চরম | উচ্চ | মাঝারি | ভারী শিল্প গিয়ার |
| কাস্ট আয়রন | মাঝারি | মাঝারি | উচ্চ | আবাসন, কম গতির গিয়ার |
| প্রকৌশল প্লাস্টিক | কম | ভেরিএবল | উচ্চ | হালকা, অ-গুরুত্বপূর্ণ |
খাদ ইস্পাত সাধারণ কার্বন ইস্পাতের তুলনায় প্রাথমিকভাবে প্রায় 30 থেকে 50 শতাংশ বেশি খরচ করে, কিন্তু এগুলি ধারাবাহিকভাবে ব্যবহার করলে অনেক বেশি সময় ধরে চলে, যার ফলে সময়ের সাথে সাথে কম প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয়। স্থির গিয়ারবক্সের ক্ষেত্রে, কিছু মানুষ যা ভাবুক না কেন, লম্বা সময়ের জন্য ঢালাই লোহা আসলে সবচেয়ে অর্থনৈতিক পছন্দ হয়ে ওঠে। সাধারণ কাজের অবস্থায় এই উপাদানগুলি 15 থেকে 20 বছর ধরে বিনা বড় সমস্যায় চলতে পারে। অন্যদিকে, হালকা অংশগুলির জন্য প্রাথমিকভাবে প্রায় 40% সাশ্রয় করার কারণে প্রকৌশল প্লাস্টিকগুলি কাগজে ভালো দেখায়, কিন্তু যেখানে ধারাবাহিক ঘর্ষণ ঘটে সেই পরিবেশে রক্ষণাবেক্ষণের খরচ বেড়ে যায়। অনেক কারখানাই পরবর্তীতে প্লাস্টিকের অংশগুলি মেরামত করতে প্রথমে যা সাশ্রয় করেছিল তার চেয়ে বেশি খরচ করে।
বাস্তব শিল্প পরিবেশে 150 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রার পরিবর্তন সহ্য করার জন্য গিয়ারবক্সগুলিতে ব্যবহৃত উপকরণগুলির ভালো ক্ষমতা থাকা প্রয়োজন। ধ্রুবক লোডিং এবং আনলোডিং চক্রের মুখোমুখি হলে কার্বন স্টিলের উপাদানগুলি দ্রুত ক্ষয় হয়। যখন স্বাভাবিক টর্কের তিন গুণ আঘাত হঠাৎ আঘাত করে, তখন সাধারণ উপকরণগুলি আর কাজে আসে না। এই কারণে এমন পরিস্থিতিতে AISI 4340-এর মতো শক্তিশালী খাদগুলি প্রয়োজন হয়। আরেকটি সাধারণ সমস্যা ঘটে যখন তাপের সাথে বিভিন্ন অংশগুলির প্রসারণের পরিমাণে অমিল থাকে। গিয়ারগুলির তুলনায় আবাসন ভিন্নভাবে প্রসারিত হয়, যা কখনও কখনও সম্পূর্ণরূপে তাদের আটকে দেয়। আসলে এটি একটি প্রধান কারণ যা গ্রহীয় গিয়ারবক্সগুলি তাদের নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য সঠিকভাবে ডিজাইন না করা হলে ব্যর্থ হয়।
স্টেইনলেস স্টিল এবং নিকেল-ভিত্তিক খাদগুলি সমুদ্রের গিয়ারবক্সগুলিতে ক্লোরাইড-প্ররোচিত চাপ দ্বারা সংক্ষারণ ফাটল প্রতিরোধ করে, যেখানে লবণাক্ত জলের সংস্পর্শে কার্বন ইস্পাতের আয়ু 63% কমে যায় (ASM International 2023)। রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণে, অ্যাসিডযুক্ত কুল্যান্ট থেকে পিটিং প্রতিরোধে স্ট্যান্ডার্ড 304 স্টেইনলেস স্টিলের চেয়ে সুপার ডুপ্লেক্স স্টিল আরও ভালো কর্মদক্ষতা দেখায়।
যখন 20 মিটার প্রতি সেকেন্ডের বেশি গতিতে চলমান উইন্ড টারবাইন গিয়ারবক্সগুলিতে ব্যবহৃত হয়, AISI 8620 স্টিল কেস-হার্ডেনড এর ঘর্ষণ হার 0.1% এর নিচে রাখে। এই উপাদানটিকে এতটা কার্যকর করে তোলে কী? আসলে, এতে 60 HRC এর বেশি কঠোরতা অর্জনকারী শক্ত বাইরের স্তর রয়েছে, যদিও কোর অংশটি প্রায় 30 HRC এ থাকে। এটি ধাতুতে ফাটল ছড়িয়ে পড়া প্রতিরোধ করার সাথে সাথে ঘর্ষণের প্রতিরোধের মধ্যে একটি ভালো ভারসাম্য তৈরি করে। যান্ত্রিক বালুকণা ধূলিতে উন্মুক্ত কনভেয়ার সিস্টেম নিয়ে কাজ করা খনি অপারেশনগুলির ক্ষেত্রে, কার্বাইড কোটিং প্রয়োগ করা পার্থক্য তৈরি করতে পারে। এই ধরনের পদ্ধতিতে চিকিত্সিত গিয়ারগুলি সাধারণ খাদ ইস্পাত দিয়ে তৈরি অ-কোটেড গিয়ারগুলির তুলনায় প্রায় আট গুণ বেশি স্থায়ী হয়। এমন ক্ষেত্রে যেখানে শিল্প পরিবেশ অত্যন্ত কঠোর, এই ধরনের স্থায়িত্ব সরাসরি কম প্রতিস্থাপন এবং রক্ষণাবেক্ষণ বিরতির মধ্যে রূপান্তরিত হয়।
পৃষ্ঠতল শক্তিকরণ প্রযুক্তি উপাদানগুলির ভিতরের নমনীয়তা ক্ষতিগ্রস্ত না করেই বাইরের পৃষ্ঠকে ক্ষয়ের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী করে তোলে, যা উপাদানগুলির আয়ু বৃদ্ধি করে। কার্বুরাইজিং-এর ক্ষেত্রে, এই প্রক্রিয়াটি সাধারণত 900 থেকে 950 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় কম খাদ ইস্পাতে কার্বন যোগ করে, যা গিয়ারগুলিতে ভারী লোডের মুখোমুখি হওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় শক্ত বাইরের স্তর তৈরি করে। আরেকটি পদ্ধতি হল নাইট্রাইডিং, যেখানে 500 থেকে 600 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ধাতব পৃষ্ঠে নাইট্রোজেন শোষিত হয়। 2022 সালে ট্রাইবোলজি ইন্টারন্যাশনাল-এ প্রকাশিত গবেষণা অনুসারে, উচ্চ গতির ক্রিয়াকলাপে ব্যবহার করলে এটি অংশগুলিকে প্রায় 40 শতাংশ বেশি ক্লান্তির বিরুদ্ধে প্রতিরোধী করে তুলতে পারে। বিশেষ করে গিয়ার দাঁতের গোড়ার ক্ষেত্রে, আবেশ শক্তিকরণ একটি ভালো সমাধান। এটি শক্তিকরণের জন্য নির্দিষ্ট এলাকাগুলিকে লক্ষ্য করে তড়িৎ-চৌম্বকীয় ক্ষেত্র ব্যবহার করে এবং পুনরাবৃত্ত লোডিং চক্রের সময় ঘটে যাওয়া বাঁকানো ক্লান্তির সমস্যার বিরুদ্ধে এর প্রকৃত কার্যকারিতা প্রমাণিত হয়েছে।
তাপ চিকিৎসা ক্রিস্টালাইন গঠনকে পরিবর্তন করে পারফরম্যান্স অপ্টিমাইজ করে। কেস হার্ডেনিং পৃষ্ঠের অস্টেনাইটকে মার্টেনসাইটে রূপান্তরিত করে, 60-65 HRC কঠোরতা অর্জন করে এবং একইসাথে নমনীয় কোর ধরে রাখে। ওভার-টেম্পারিং 15% এর নিচে অবশিষ্ট অস্টেনাইট হ্রাস করে, সূক্ষ্ম ফাটলের উৎপত্তি কমিয়ে দেয়। নিয়ন্ত্রিত শীতলীকরণ দানার সীমানায় কার্বাইড অধঃক্ষেপণ প্রতিরোধ করে, অপরিচালিত উপাদানগুলির তুলনায় গ্রহগুচ্ছ গিয়ারসেটের আয়ু 30-50% পর্যন্ত বৃদ্ধি করে।
যখন শট পিনিং প্রয়োগ করা হয়, তখন এটি -800 MPa এর আশেপাশে সংকোচন চাপ তৈরি করে যা সান গিয়ারগুলিতে হঠাৎ টরশনাল আঘাতের মুখোমুখি হওয়ার সময় ফাটল তৈরি হওয়া রোধ করতে সাহায্য করে। পৃষ্ঠের সমাপ্তির কাজের জন্য, নির্ভুল পোলিশিং Ra মানগুলিকে 0.4 মাইক্রনের নিচে নামিয়ে আনে। এটি খুবই গুরুত্বপূর্ণ কারণ মসৃণ পৃষ্ঠতলগুলি উচ্চ-গতির ওয়ার্ম ড্রাইভ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে লুব্রিকেশনের সমস্যা কমায় যেখানে তেল যথেষ্ট সময় ধরে থাকে না। টাংস্টেন ডোপড ডিএলসি (Diamond Like Carbon) এর মতো নতুন পাতলা ফিল্ম কোটিংগুলি ঘর্ষণ সংখ্যা 0.08 থেকে 0.12 এর মধ্যে নামিয়ে আনে। গিয়ারগুলির গুরুত্বপূর্ণ প্রাথমিক চালানোর সময়কালে আঁচড় ক্ষতি রোধ করার ক্ষেত্রে এই আধুনিক কোটিংগুলি পুরানো ফসফেট চিকিত্সার চেয়ে অনেক ভালো।

গরম খবর2026-01-16
2026-01-13
2026-01-09
2026-01-08
2026-01-07
2026-01-04
কপিরাইট © 2025 ডেলিক্সি নিউ এনার্জি টেকনোলজি (হাংঝো) কোং লিমিটেড এর অধিকার সংরক্ষিত - গোপনীয়তা নীতি