सर्पिल ब्लेड की प्रक्रिया विश्लेषण

सर्पिल ब्लेड की प्रक्रिया विश्लेषण में मुख्य रूप से इसका डिज़ाइन, सामग्री चयन, निर्माण प्रक्रिया और गुणवत्ता नियंत्रण जैसे पहलू शामिल हैं। सर्पिल ब्लेड निर्माण प्रक्रिया का विस्तृत विश्लेषण इस प्रकार है:

1. डिज़ाइन और पैरामीटर निर्धारण

सर्पिल ब्लेड का डिज़ाइन निर्माण का आधार है, और अनुप्रयोग परिदृश्य (जैसे कन्वेयर, मिश्रण उपकरण, सर्पिल प्रोपेलर, आदि) के अनुसार निम्नलिखित महत्वपूर्ण पैरामीटर निर्धारित करने की आवश्यकता है:

बाहरी व्यास और आंतरिक व्यास: ब्लेड के आकार को निर्धारित करें, जिसे शाफ्ट व्यास या उपकरण से मेल खाना चाहिए।

पिच: परिवहन दक्षता या प्रणोदन बल को प्रभावित करता है। पिच का आकार सामग्री विशेषताओं या द्रव गुणों के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए।

ब्लेड की मोटाई: बल विश्लेषण द्वारा निर्धारित, ताकत और वजन को संतुलित करने की आवश्यकता है।

सर्पिल कोण: सामग्री के प्रवाह या जोर दक्षता को प्रभावित करता है, आमतौर पर गणना या सिमुलेशन अनुकूलन के माध्यम से।

निरंतरता और विभाजन: निरंतर सर्पिल ब्लेड और खंडित ब्लेड में विभाजित, निरंतर ब्लेड लंबी दूरी के परिवहन के लिए उपयुक्त हैं, और खंडित ब्लेड स्थापना और रखरखाव के लिए सुविधाजनक हैं।

डिज़ाइन आमतौर पर CAD सॉफ़्टवेयर (जैसे SolidWorks, AutoCAD) का उपयोग करके मॉडलिंग के लिए किया जाता है, और परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) के माध्यम से ताकत और विरूपण को सत्यापित किया जाता है।

2. सामग्री चयन

सर्पिल ब्लेड की सामग्री का चयन कार्य वातावरण और उपयोग आवश्यकताओं पर निर्भर करता है:

साधारण कार्बन स्टील (जैसे Q235): गैर-संक्षारक वातावरण के लिए उपयुक्त, कम लागत और संसाधित करने में आसान।

स्टेनलेस स्टील (जैसे 304, 316): भोजन, रसायन या नम वातावरण के लिए उपयोग किया जाता है, इसमें संक्षारण प्रतिरोध होता है।

घिसाव प्रतिरोधी स्टील (जैसे Hardox) या मिश्र धातु इस्पात: उच्च घिसाव परिदृश्यों के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे अयस्क, कोयला परिवहन।

समग्र सामग्री या कोटिंग: विशेष परिदृश्यों में, जैसे उच्च तापमान या मजबूत संक्षारण वातावरण, उच्च तापमान मिश्र धातु या सतह पर घिसाव प्रतिरोधी कोटिंग (जैसे सिरेमिक कोटिंग) का उपयोग किया जा सकता है।

सामग्री को ताकत, क्रूरता, घिसाव प्रतिरोध और प्रसंस्करण प्रदर्शन पर विचार करने की आवश्यकता है। मोटाई आमतौर पर 2-20 मिमी के बीच होती है, जो अनुप्रयोग के आधार पर होती है।

3. निर्माण प्रक्रिया

सर्पिल ब्लेड की निर्माण प्रक्रिया में मुख्य रूप से निम्नलिखित विधियाँ शामिल हैं:

(1) कोल्ड रोलिंग फॉर्मिंग

प्रक्रिया सिद्धांत: स्टील स्ट्रिप को विशेष कोल्ड रोलिंग उपकरण के माध्यम से लगातार खींचा और सर्पिल आकार में मोड़ा जाता है।

लागू परिदृश्य: निरंतर, समान सर्पिल ब्लेड का उत्पादन, बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त।

लाभ:

चिकनी सतह, उच्च आयामी सटीकता।

उच्च उत्पादन दक्षता, पतली दीवार वाले ब्लेड के लिए उपयुक्त (मोटाई आमतौर पर <6 मिमी)।

नुकसान:

उच्च उपकरण निवेश, एकल विनिर्देश उत्पादन के लिए उपयुक्त।

मोटी दीवार वाले या जटिल क्रॉस-सेक्शन ब्लेड के लिए उपयुक्त नहीं है।

प्रक्रिया प्रवाह:

स्टील स्ट्रिप को आवश्यक चौड़ाई तक काटा जाता है।

कोल्ड रोलिंग मिल में भेजा जाता है, और मोल्ड के माध्यम से खींचा जाता है।

आवश्यक लंबाई तक काटा जाता है, सीधा किया जाता है।

(2) हॉट रोलिंग/मोल्डिंग फॉर्मिंग

प्रक्रिया सिद्धांत: स्टील प्लेट को गर्म करने के बाद मोल्ड के माध्यम से दबाया या हॉट रोल किया जाता है, आमतौर पर मोटी दीवार वाले ब्लेड के लिए उपयोग किया जाता है।

लागू परिदृश्य: बड़े व्यास, मोटी दीवार वाले या गैर-मानक सर्पिल ब्लेड का उत्पादन।

लाभ:

जटिल आकार या बड़ी मोटाई वाले ब्लेड के लिए उपयुक्त।

सामग्री को गर्म करने के बाद आकार देना आसान होता है, जिससे प्रसंस्करण तनाव कम होता है।

नुकसान:

उच्च सतह खुरदरापन, बाद में प्रसंस्करण की आवश्यकता है।

कम उत्पादन दक्षता, उच्च लागत।

प्रक्रिया प्रवाह:

स्टील प्लेट को पंखे के आकार या ट्रेपेज़ॉइडल बिलेट में काटा जाता है।

उपयुक्त तापमान (लगभग 800-1000 डिग्री सेल्सियस) तक गर्म किया जाता है।

मोल्डिंग द्वारा ढाला जाता है, ठंडा होने के बाद सीधा किया जाता है।

(3) खंडित वेल्डिंग

प्रक्रिया सिद्धांत: एकल टुकड़े (स्टैम्पिंग या कटिंग द्वारा निर्मित) को एक-एक करके शाफ्ट पर वेल्ड किया जाता है, जिससे एक खंडित सर्पिल ब्लेड बनता है।

लागू परिदृश्य: छोटे बैच, बहु-विशिष्टता या ऑन-साइट अनुकूलित उत्पादन।

लाभ:

उच्च लचीलापन, गैर-मानक डिजाइन के लिए अनुकूल।

परिवहन और ऑन-साइट असेंबली के लिए सुविधाजनक।

नुकसान:

अधिक वेल्ड, निरंतर ब्लेड की तुलना में कम ताकत।

वेल्डिंग विरूपण को नियंत्रित करने की आवश्यकता है, बाद में सुधार की आवश्यकता है।

प्रक्रिया प्रवाह:

स्टील प्लेट को एकल टुकड़े (आमतौर पर पंखे के आकार का) में काटा जाता है।

स्टैम्पिंग या स्ट्रेचिंग सर्पिल वक्रता बनाता है।

एक-एक करके शाफ्ट पर वेल्ड किया जाता है, सर्पिल आकार को सीधा किया जाता है।

(4) सीएनसी मशीनिंग

प्रक्रिया सिद्धांत: जटिल सर्पिल ब्लेड को सीधे काटने या नक्काशी करने के लिए सीएनसी प्लाज्मा कटिंग, लेजर कटिंग या पांच-अक्ष मशीनिंग केंद्र का उपयोग करना।

लागू परिदृश्य: उच्च परिशुद्धता, जटिल आकार या छोटे बैच उत्पादन।

लाभ:

उच्च परिशुद्धता, जटिल सतह मशीनिंग के लिए उपयुक्त।

मजबूत अनुकूलन क्षमता, विशेष मोल्ड की आवश्यकता नहीं है।

नुकसान:

कम दक्षता, उच्च लागत।

प्रक्रिया प्रवाह:

CAD/CAM प्रोग्रामिंग प्रसंस्करण पथ उत्पन्न करता है।

स्टील प्लेट तय की जाती है, सीएनसी उपकरण काटता या मिलिंग करता है।

सतह का उपचार (जैसे पीसना)।

4. बाद का उपचार

निर्माण के बाद, सर्पिल ब्लेड को निम्नलिखित उपचार से गुजरना होगा:

सतह का उपचार:

पीसना या सैंडब्लास्टिंग: सतह की गुणवत्ता में सुधार, खुरदरापन को कम करना।

स्प्रेइंग या गैल्वनाइजिंग: घिसाव प्रतिरोध या संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाना।

सुधार: वेल्डिंग या गर्मी उपचार के कारण होने वाले विरूपण को खत्म करने के लिए सुधार उपकरण के माध्यम से, पिच और बाहरी व्यास की स्थिरता सुनिश्चित करना।

गतिशील संतुलन: उच्च गति वाले घूर्णन सर्पिल ब्लेड (जैसे प्रोपेलर) के लिए, कंपन को खत्म करने के लिए गतिशील संतुलन परीक्षण किया जाना चाहिए।

गुणवत्ता निरीक्षण:

आयामी निरीक्षण: पिच, बाहरी व्यास, मोटाई आदि की जांच के लिए तीन-समन्वय मापने वाली मशीन या टेम्पलेट का उपयोग करना।

वेल्ड निरीक्षण: वेल्ड की गुणवत्ता का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनिक या एक्स-रे का उपयोग करना।

सामग्री निरीक्षण: सामग्री के प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए स्पेक्ट्रल विश्लेषण या कठोरता परीक्षण के माध्यम से।

5. गुणवत्ता नियंत्रण बिंदु

आयामी सटीकता: पिच, बाहरी व्यास, आंतरिक व्यास विचलन को ±1-2 मिमी के भीतर नियंत्रित करने की आवश्यकता है (आवेदन आवश्यकताओं के आधार पर)।

सतह की गुणवत्ता: कोई स्पष्ट दरारें, छिद्र या गड़गड़ाहट नहीं, सतह खुरदरापन Ra आमतौर पर 3.2-12.5μm की आवश्यकता होती है।

सामग्री स्थिरता: सुनिश्चित करें कि सामग्री ग्रेड, रासायनिक संरचना और यांत्रिक गुण डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

असेंबली प्रदर्शन: ब्लेड और शाफ्ट के बीच फिटिंग गैप उचित होना चाहिए, और स्थापना के बाद कोई स्पष्ट विचलन नहीं होना चाहिए।

6. प्रक्रिया अनुकूलन सुझाव

स्वचालित उत्पादन: दक्षता और स्थिरता में सुधार के लिए सीएनसी कोल्ड रोलिंग या रोबोट वेल्डिंग का उपयोग करना।

मॉड्यूलर डिज़ाइन: खंडित ब्लेड के लिए, मानकीकृत एकल टुकड़े आकार को डिज़ाइन करें, उत्पादन लागत को कम करें।

सिमुलेशन विश्लेषण: डिज़ाइन चरण में CFD (कम्प्यूटेशनल द्रव गतिशीलता) या FEA के माध्यम से ब्लेड के आकार को अनुकूलित करें, परीक्षण और त्रुटि लागत को कम करें।

ग्रीन मैन्युफैक्चरिंग: ऊर्जा की बचत करने वाले उपकरणों का उपयोग करना, गर्मी उपचार ऊर्जा की खपत को कम करना, सामग्री अपशिष्ट को कम करने के लिए कटिंग लेआउट को अनुकूलित करना।

7. अनुप्रयोग मामले

सर्पिल कन्वेयर: कोल्ड रोल्ड निरंतर ब्लेड का उपयोग करना, सामग्री ज्यादातर Q235 या 304 स्टेनलेस स्टील है, समान पिच, पाउडर या दानेदार सामग्री परिवहन के लिए उपयुक्त है।

प्रोपेलर: सीएनसी मशीनिंग या 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करना, सामग्री एल्यूमीनियम मिश्र धातु या स्टेनलेस स्टील है, उच्च परिशुद्धता और गतिशील संतुलन की आवश्यकता है।

कृषि मशीनरी (जैसे हार्वेस्टर): खंडित वेल्डेड ब्लेड, सामग्री घिसाव प्रतिरोधी स्टील है, जटिल काम करने की स्थिति के लिए अनुकूल है।

सारांश

सर्पिल ब्लेड की निर्माण प्रक्रिया को आवेदन की जरूरतों, बैच के आकार और सामग्री विशेषताओं के अनुसार उपयुक्त मोल्डिंग विधि का चयन करने की आवश्यकता है। कोल्ड रोलिंग बड़े पैमाने पर निरंतर ब्लेड के लिए उपयुक्त है, खंडित वेल्डिंग अनुकूलित जरूरतों के लिए उपयुक्त है, और सीएनसी मशीनिंग या 3 डी प्रिंटिंग उच्च परिशुद्धता जटिल परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है। डिज़ाइन, सामग्री और प्रक्रिया को अनुकूलित करके, ब्लेड के प्रदर्शन और उत्पादन दक्षता में काफी सुधार किया जा सकता है, जबकि लागत को कम किया जा सकता है।