سبق 9.4شکل دیناباب 9 · پاؤڈر اور سیرامکس

اسپارک پلازما سنٹرنگ (SPS)

پلسڈ کرنٹ دبائی ہوئی گریفائٹ ڈائی کو منٹوں میں گرم کرتا ہے

اسپارک پلازما سنٹرنگ (SPS) پاؤڈر کو گریفائٹ ڈائی میں دباتی ہے جبکہ اس میں سے بہت بڑا پلسڈ برقی کرنٹ گزرتا ہے۔ ڈائی خود گرم ہوتی ہے، اس لیے پاؤڈر گھنٹوں کے بجائے منٹوں میں گھنا ٹھوس بن جاتا ہے۔ لیبارٹریاں اسے نئے مواد بنانے کے لیے استعمال کرتی ہیں، جیسے انتہائی سخت سرامک، جنہیں عام فرنسیں گھنا کرنے میں مشکل پاتی ہیں۔

تصویر: Raihan.Rumman, CC BY-SA 3.0, بذریعہ Wikimedia Commons

اسپارک پلازما سنٹرنگ · پریس کالم، کرنٹ کا دائرہ، گھنا ہوناپریس کالم آدھا کٹا ہوا دکھایا گیا ہے؛ دائیں پینل دکھاتا ہے کہ ڈائی کے اندر کیا ہوتا ہے اور کیا نکلتا ہے۔ دائروں میں لکھے ہندسے مراحل سے ملتے ہیں۔

یہ کیسے کام کرتا ہے

ڈائی بھریں۔ پاؤڈر گریفائٹ ڈائی (موٹی نلکی) میں دو گریفائٹ پنچوں کے درمیان ڈالا جاتا ہے۔ ڈائی پر عموماً گریفائٹ فوائل لگا ہوتا ہے تاکہ پرزہ آسانی سے نکلے۔
لوڈ کریں اور ہوا نکالیں۔ ڈائی کا اسٹیک چیمبر کے اندر پریس کے پانی سے ٹھنڈے رام کے درمیان رکھا جاتا ہے۔ ہوا نکال دی جاتی ہے (ویکیوم) یا آرگون سے بدل دی جاتی ہے، تاکہ گرم گریفائٹ اور پاؤڈر جل نہ جائیں۔
دبائیں اور کرنٹ گزاریں۔ رام عموماً 30–100 MPa پر دباتے ہیں جبکہ پاور سپلائی گریفائٹ میں سے پلسڈ ڈائریکٹ کرنٹ بھیجتی ہے، چند وولٹ پر ہزاروں ایمپیئر۔ ڈائی اندر سے برقی مزاحمت سے گرم ہوتی ہے، ٹوسٹر کے تار کی طرح، 100 °C فی منٹ یا زیادہ کی رفتار سے۔ نام کے باوجود، عموماً کوئی چنگاری یا پلازما نہیں ہوتا۔
تھوڑی دیر روکیں۔ زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت (اکثر مواد کے مطابق 1,000–2,000 °C) پر عموماً 5–10 منٹ کے بعد ذرات جڑ جاتے ہیں اور مسام نچڑ کر نکل جاتے ہیں۔ پاؤڈر کے سکڑنے کے ساتھ رام نیچے جاتا ہے، جس سے پتا چلتا ہے کہ وہ گھنا ہو گیا ہے۔
ٹھنڈا کریں اور باہر نکالیں۔ بجلی بند ہونے پر پانی سے ٹھنڈے رام گرمی تیزی سے کھینچ لیتے ہیں۔ گھنی ڈسک ڈائی سے دبا کر نکالی جاتی ہے، اور کاٹنے یا فنشنگ سے پہلے اس کی گریفائٹ کی کھال گھس دی جاتی ہے۔

اہم حقائق

مواد: سرامک (ایلومینا، سلیکون کاربائیڈ، بورائیڈ)، سخت دھاتیں، ٹنگسٹن اور دوسری زیادہ پگھلاؤ نقطے والی دھاتیں، تھرمو الیکٹرک، کمپوزٹ، بہت باریک پاؤڈر
عام پرزے: ڈسکیں اور سادہ بلاک: اسپٹرنگ ٹارگٹ، آرمر ٹائلیں، کٹنگ ٹول کے بلینک، تحقیقی نمونے
پرزے کا سائز: لیبارٹریوں میں زیادہ تر 10–50 mm کی ڈسکیں؛ صنعتی مشینیں چند سو ملی میٹر چوڑے پرزے تک بناتی ہیں
درستگی: سنٹر ہونے کے بعد کھردری: قطر ڈائی سے طے ہوتا ہے، موٹائی کم درستگی سے؛ آخری ٹالرنس گرائنڈنگ سے آتے ہیں
سطح کی تکمیل: سرمئی گریفائٹ کی کھال، جو بعد میں گھس یا پالش کر دی جاتی ہے
کتنی مقدار کے لیے موزوں: ایک ایک پرزے سے چھوٹی کھیپوں تک: تحقیق، پروٹوٹائپ اور خصوصی پرزے
ٹولنگ اور مشین کی لاگت: گریفائٹ ڈائیاں قابل خرچ ہیں، تقریباً دسیوں سے سینکڑوں ڈالر کی؛ مشینیں چند سو ہزار ڈالر (لیب) سے لاکھوں (صنعتی) تک
رفتار: عموماً ہر رن 10–30 منٹ اور ٹھنڈا ہونا، ایک وقت میں ایک پرزہ یا چھوٹا اسٹیک

خوبیاں اور حدیں

خوبیاں

بہت تیز: گھنٹوں کے بجائے منٹ
گرینز (مواد کی چھوٹی قلمیں) کو بہت باریک رکھتی ہے، جس سے مواد زیادہ مضبوط یا حتیٰ کہ شفاف ہو سکتا ہے
بورائیڈ اور کاربائیڈ جیسے مشکل سے سنٹر ہونے والے مواد کو اکثر اضافی اجزا کے بغیر گھنا کرتی ہے
ایک ہی رن میں مختلف مواد کی تہوں کو جوڑ سکتی ہے

حدود

صرف سادہ شکلیں: ڈسکیں، بلاک، چھوٹے سلنڈر
چھوٹے پرزے اور فی مشین کم پیداوار
گریفائٹ ٹولنگ دباؤ کو تقریباً 100 MPa تک محدود کرتی ہے اور سطح میں کاربن شامل کر سکتی ہے
بڑے پرزوں یا غیر موصل پاؤڈروں میں درجہ حرارت غیر یکساں ہو سکتا ہے

کہاں استعمال ہوتا ہے

تحقیقی لیبارٹریاںنئے سرامک، ایلوائے اور کمپوزٹ؛ بہت سی تراکیب کے تیز تجربات
الیکٹرانکستھرمو الیکٹرک مواد، پتلی فلم کوٹنگ کے لیے اسپٹرنگ ٹارگٹ
دفاع اور ایرو اسپیسبورون کاربائیڈ آرمر، انتہائی گرمی کے لیے سرامک
اوزارکٹنگ ٹول کے بلینک اور سخت دھات کے پرزے
آپٹکسشفاف سرامک جیسے اسپینل کی کھڑکیاں، زیادہ تر تحقیقی پیمانے پر

اسے کیسے پہچانیں

چپٹی ڈسکیں یا چھوٹے سلنڈر جن کی شکل بالکل گول ڈائی جیسی ہو۔
نامکمل پرزوں پر سرمئی گریفائٹ کی کھال۔
تقریباً ہر تیار پرزے پر گھسی ہوئی سطحیں، کیونکہ SPS کے پرزے شاذ ہی ویسے ہی استعمال ہوتے ہیں جیسے نکلتے ہیں۔

موازنہ کریں

ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ9.3گیس سے ہر طرف سے دباتی ہے اور پیچیدہ شکلیں سنبھالتی ہے، مگر ایک چکر میں گھنٹے لگتے ہیں۔پاؤڈر میٹالرجی9.1ٹھنڈے دباتی ہے، پھر الگ فرنس میں سنٹر کرتی ہے؛ فی پرزہ کہیں سستی، مگر کم گھنی۔مائیکرو ویو سنٹرنگ9.5یہ بھی رفتار کے لیے اندر سے گرم کرتی ہے، مگر کرنٹ کے بجائے مائیکرو ویوز سے، اور بغیر دباؤ کے۔

دیکھیں

Prof. Neha Gupta · اصول: دباؤ کے تحت گریفائٹ ڈائی میں سے پلسڈ کرنٹ

Haoyuevac · ایک اصلی لیب رن، گرم ہوتے ہوئے دہکتی ڈائی کے ساتھ

ThermalTechnology1 · ایک صنعتی نظام: چیمبر، پریس کالم اور کنٹرول

Taylor Sparks · صنعت میں SPS کس کام آتی ہے، اور اس کی حدود

اصل تصاویر دیکھیں

Wikipedia: Spark plasma sintering — دوسرے نام (FAST، PECS)، گرم کرنے کی شرحیں اور مواد؛ زیادہ تر متن
Wikimedia Commons تصویری تلاش

یاد رکھیں

SPS دباتے ہوئے بڑے پلسڈ کرنٹ سے ڈائی اور پاؤڈر کو براہ راست گرم کرتی ہے۔
گھنٹوں کے بجائے منٹ گرینز کو باریک رکھتے ہیں اور سخت مواد کو گھنا کرتے ہیں۔
یہ سادہ ڈسکوں اور بلاکوں کے لیے لیب اور خصوصی عمل ہے، بڑے پیمانے کی پیداوار کے لیے نہیں۔