সিঙ্গেল-ক্রিস্টাল কাস্টিং (টারবাইন ব্লেড)

এক প্রান্ত থেকে ধীরে জমলে অংশটি একটিমাত্র স্ফটিক হিসেবে বাড়ে

সিঙ্গেল-ক্রিস্টাল কাস্টিং এমন ধাতব অংশ বানায় যা একটিমাত্র অবিচ্ছিন্ন স্ফটিক, কোনো গ্রেইন বাউন্ডারি (স্ফটিকগুলোর মধ্যকার জোড়) ছাড়াই। এটি জেট ইঞ্জিন ও বিদ্যুৎকেন্দ্রের গ্যাস টারবাইনের সবচেয়ে গরম টারবাইন ব্লেডের জন্য ব্যবহৃত। এই ব্লেড হাজার হাজার ঘণ্টা লাল-গরম অবস্থায় ঘোরে, আর গ্রেইন বাউন্ডারিতেই তাতে ক্রিপ (ধীরে প্রসারিত হওয়া) ও ফাটল ধরত।

ছবি: Lee Langston, CC BY-SA 4.0, সূত্র: Wikimedia Commons

সিঙ্গেল-ক্রিস্টাল কাস্টিং · উইথড্রয়াল ফার্নেস ও গ্রেইনের ধরনবাঁ দিকের চিত্রে ব্লেডের মোল্ড ফার্নেস থেকে টেনে বের করা দেখানো হয়েছে; ডান দিকের বাক্সে গ্রেইনের ধরনের তুলনা। বৃত্তাকার সংখ্যাগুলো নিচের ধাপের সঙ্গে মেলে।

যেভাবে কাজ করে

সিরামিক মোল্ড বানান। ইনভেস্টমেন্ট কাস্টিংয়ের (পাঠ 1.2) মতো, মোমের ব্লেড সিরামিকে ঢেকে গলিয়ে বের করা হয়। ভেতরের একটি সিরামিক কোর ব্লেডের কুলিং চ্যানেল গড়ে, আর ব্লেডের নিচে একটি সর্পিল পথ, গ্রেইন সিলেক্টর, যোগ করা হয়।
গরম মোল্ডে ঢালুন। মোল্ড একটি ভ্যাকুয়াম ফার্নেসের ভেতর চিল প্লেটের ওপর বসে, যাতে নিকেল সুপারঅ্যালয় বাতাসের সঙ্গে বিক্রিয়া না করে। মোল্ড ধাতুর গলনাঙ্কের ওপরে, প্রায় 1500 °C-এ, গরম করা হয় এবং ধাতু ঢালা হয়।
নিচ থেকে জমা শুরু করুন। পানি-ঠান্ডা চিল প্লেট আগে নিচের ধাতু জমায়। স্টার্টার ব্লকে অনেক ছোট স্ফটিক শুরু হয়, সবগুলো ওপরের দিকে বাড়ে।
একটি স্ফটিক পেরোতে দিন। সর্পিল গ্রেইন সিলেক্টর এতটাই পেঁচানো যে বেশিরভাগ স্ফটিক অনুসরণ করতে পারে না; সাধারণত একটিই ওপরে বের হয়। তার দিক ঠিক করতে বিকল্প হিসেবে একটি সিড ক্রিস্টাল ব্যবহার করা যায়।
ধীরে টেনে নামান। মোল্ড একটি ব্যাফলের মধ্য দিয়ে গরম অঞ্চল থেকে নামানো হয়, সাধারণত ঘণ্টায় কয়েক সেন্টিমিটার। জমার সীমানা ব্যাফলে সমতল থাকে এবং একটিমাত্র স্ফটিক পুরো ব্লেডের মধ্য দিয়ে ওপরে বাড়ে।
খোলস সরান ও পরীক্ষা করুন। সিরামিক ভেঙে ফেলা হয় এবং কোর গলিয়ে বের করা হয়। প্রতিটি ব্লেড এচ করা হয় এবং এক্স-রে ও স্ফটিকের দিক মাপার মাধ্যমে পরীক্ষা করা হয়, যাতে নিশ্চিত হয় যে তা একটিই স্ফটিক।

মূল তথ্য

উপাদান: নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয় (ক্রোমিয়াম, কোবাল্ট, অ্যালুমিনিয়াম, রেনিয়াম ও অন্যান্যের সঙ্গে নিকেলের তাপ-সহনশীল সংকর)
সাধারণ অংশ: জেট ইঞ্জিন ও গ্যাস টারবাইনের উচ্চ-চাপ টারবাইন ব্লেড ও ভেন
অংশের আকার: বিমানের ব্লেড কয়েক সেন্টিমিটার থেকে প্রায় 15 cm লম্বা; বিদ্যুৎকেন্দ্রের ব্লেড কয়েক গুণ বড় হতে পারে
নির্ভুলতা: ইনভেস্টমেন্ট-কাস্টিং স্তরের, প্রায় ±0.1 mm, সূক্ষ্ম কুলিং গর্ত পরে ড্রিল করা হয়
পৃষ্ঠের মান: মসৃণ: Ra (গড় অমসৃণতা) প্রায় 1 থেকে 3 µm, তারপর আবরণ দেওয়া
কোন ব্যাচ আকারে মানানসই: প্রতি ইঞ্জিন প্রোগ্রামে বছরে হাজার হাজার থেকে কয়েক লাখ ব্লেড
টুলিং ও মেশিনের খরচ: ভ্যাকুয়াম উইথড্রয়াল ফার্নেসের দাম কয়েক মিলিয়ন ডলার; প্রতিটি ব্লেডের দাম কয়েক শ থেকে কয়েক হাজার ডলার
গতি: ধীর: প্রতি উইথড্রয়াল রানে কয়েক ঘণ্টা, প্রতি ফার্নেস লোডে কয়েকটি মোল্ড

শক্তি ও সীমাবদ্ধতা

শক্তির দিক

কোনো গ্রেইন বাউন্ডারি নেই, তাই লাল-গরম অবস্থায় ক্রিপ ও ফাটলের বিরুদ্ধে চমৎকার প্রতিরোধ
ইঞ্জিনকে বেশি গরমে চলতে দেয়, ফলে জ্বালানি বাঁচে
সর্বোত্তম দৃঢ়তা ও ক্লান্তি-আয়ুর জন্য স্ফটিকের দিক বেছে নেওয়া যায়
জটিল ভেতরের কুলিং চ্যানেল আসে সিরামিক কোর থেকে

সীমাবদ্ধতা

খুব ধীর ও ব্যয়বহুল
বিচ্ছিন্ন গ্রেইন তৈরি হলে অনেক ব্লেড বাতিল হয়
ভ্যাকুয়াম ফার্নেস ও রেনিয়ামের মতো বিরল মৌলযুক্ত দামি সংকর লাগে
শুধু ছোট, খুব উচ্চ-মূল্যের অংশের জন্য ব্যবহারযোগ্য

কোথায় ব্যবহৃত হয়

মহাকাশজেট ইঞ্জিনের উচ্চ-চাপ টারবাইন ব্লেড ও ভেন
বিদ্যুৎ উৎপাদনবড় গ্যাস টারবাইনের প্রথম ধাপের ব্লেড
প্রতিরক্ষাসামরিক জেট ও হেলিকপ্টার ইঞ্জিন
গবেষণাসংকর নিয়ে গবেষণার জন্য সিঙ্গেল-ক্রিস্টাল নমুনা

কীভাবে চিনবেন

তৈরি, আবরণযুক্ত ব্লেডে সাধারণত তা দেখা যায় না: এটি যেকোনো নির্ভুল ঢালাইয়ের মতো দেখায়।
এচ করার পর (গ্রেইন প্রকাশ করা অ্যাসিড বাথ) সিঙ্গেল-ক্রিস্টাল ব্লেডে একটি সমান পৃষ্ঠ দেখা যায়, গ্রেইনের কোনো নকশা ছাড়াই।
সাধারণ ঢালাই ব্লেডে গ্রেইনের তালিমারা চেহারা দেখা যায়; ডিরেকশনালি সলিডিফাইড ব্লেডে গোড়া থেকে ডগা পর্যন্ত লম্বা ডোরা দেখা যায়।
পৃষ্ঠে ক্ষুদ্র কুলিং গর্ত এবং ফার-গাছের আকারের গোড়া, যা হট-সেকশন ব্লেডের বৈশিষ্ট্য।

তুলনা করুন

ইনভেস্টমেন্ট কাস্টিং1.2একই মোম ও সিরামিক-খোলস পদ্ধতি; সিঙ্গেল-ক্রিস্টাল কাস্টিং যোগ করে এক প্রান্ত থেকে নিয়ন্ত্রিত, ধীর জমা।জকরালস্কি স্ফটিক বৃদ্ধি13.1এটিও একক স্ফটিক বাড়ায়, কিন্তু গলিত অবস্থা থেকে সিলিকন টেনে গোল ইনগট বানায়, আকারযুক্ত অংশ নয়।লেজার পাউডার বেড ফিউশন8.4সুপারঅ্যালয় অংশ স্তরে স্তরে গড়ে, কিন্তু অনেক ছোট গ্রেইনসহ।

দেখুন

Magic Marks · সিঙ্গেল ক্রিস্টালের পেছনের ধীর, একমুখী জমার একটি ছোট ব্যাখ্যা

Asianometry · সাধারণ থেকে কলামনার এবং সিঙ্গেল-ক্রিস্টাল ব্লেডের ইতিহাস

Jetline Marvel · এই ব্লেড কেন এত কঠিনভাবে বানাতে হয় এবং কেন এত বেশি বাতিল হয়

The Business Times · একটি টারবাইন-ব্লেড কারখানার আসল ফুটেজ

আসল ছবি দেখুন

উইকিপিডিয়া: টারবাইন ব্লেড — ব্লেডের উপাদান, কুলিং ও কাস্টিংয়ের প্রেক্ষাপট
উইকিপিডিয়া: ডিরেকশনাল সলিডিফিকেশন — ধীর, একমুখী জমার পদ্ধতি
Wikimedia Commons-এ ছবি খোঁজা

মনে রাখুন

লক্ষ্য এমন একটি অংশ যাতে কোনো গ্রেইন বাউন্ডারি নেই, কারণ লাল-গরম অবস্থায় সেগুলো দুর্বল।
নিচ থেকে ওপরে ধীর জমা এবং সর্পিল সিলেক্টর শুধু একটি স্ফটিককে বাড়তে দেয়।
অত্যন্ত ধীর ও ব্যয়বহুল, তাই এটি শুধু সবচেয়ে গরম টারবাইন ব্লেডের জন্য রাখা হয়।