316 سٹینلیس سٹیل شیتھ کی دیوار کی موٹائی الیکٹرک ہیٹنگ عناصر میں جھولنے کے بعد میگنیشیم آکسائیڈ موصلیت کی ڈائی الیکٹرک طاقت کو کیسے متاثر کرتی ہے؟

معیاری انجینئرز اور حرارتی عنصر کے مینوفیکچررز کے لیے، میان کی دیوار کی موٹائی اور برقی موصلیت کی کارکردگی کے درمیان تعلق ہمیشہ واضح نہیں ہوتا ہے۔ مزاحمتی تار کے ارد گرد میگنیشیم آکسائیڈ پاؤڈر کو ایک ایسی کثافت پر کمپریس کیا جاتا ہے جو کمرے کے درجہ حرارت پر 100 megohms سے زیادہ موصل مزاحمت فراہم کرنے کے لیے عام طور پر 2.8 g/cm³ سے زیادہ تھرمل چالکتا اور اعلی ڈائی الیکٹرک طاقت فراہم کرتا ہے۔ MgO کو کمپیکٹ کرنے کا بنیادی طریقہ کار سویجنگ کا عمل ہے جو 316 سٹینلیس سٹیل شیتھ کے بیرونی قطر کو کم کرتا ہے۔ لیکن MgO پر میان کی دیوار کے ذریعے جو شعاعی دباؤ ڈالا جاتا ہے اس کا انحصار دیوار کی موٹائی پر ہوتا ہے۔ موٹی دیواریں جھولنے والی قوت کو زیادہ جذب کرتی ہیں۔ ایم جی او کم کمپیکٹڈ ہوسکتا ہے۔ پتلی دیواریں زیادہ طاقت منتقل کرتی ہیں لیکن مزاحمتی تار کے گرنے یا نقصان پہنچنے کا خطرہ ہے۔ یہ مقالہ ممکنہ MgO کثافت اور ڈائی الیکٹرک طاقت پر 316 میان کی دیوار کی موٹائی کے اثر کا تجزیہ کرتا ہے۔ یہ دیوار کی کم از کم موٹائی کا تعین کرنے کے لیے ایک بنیاد فراہم کرتا ہے جو مکینیکل سالمیت بمقابلہ برقی کارکردگی میں توازن رکھتا ہے۔

میان سویجنگ کے دوران ایم جی او کا دباؤ والا سلوک
ہیٹر کی تیاری میں، 316 سٹینلیس سٹیل کی ایک ٹیوب کو MgO پاؤڈر کے ڈھیلے مرکب اور مرکزی طور پر واقع مزاحمتی تار سے بھرا جاتا ہے۔ اس کے بعد اسمبلی کو ایک سویجنگ مشین کے ذریعے سے گزارا جاتا ہے جس میں اسپننگ ڈیز ٹیوب کو ریڈیائی طور پر اندر کی طرف ہتھوڑا دیتی ہے اور بیرونی قطر کو 10-30٪ تک کم کرتی ہے۔ یہ عمل MgO پاؤڈر کو ~ 1.5 –1.8 g/cm3 کی ابتدائی بلک کثافت سے 2.8 –3.2 g/cm3 کی حتمی کثافت تک کثافت کرتا ہے۔ 316 میان کی دیوار کی لچکدار اور پلاسٹک کی خرابی میں استعمال ہونے والی قوت کو گھٹانے کے بعد، سویجنگ سے خالص ریڈیل فورس مر جاتی ہے، MgO کو پہنچایا جانے والا کمپیکشن پریشر ہے۔ ایک خاص swaging کمی اور ڈائی فورس کے لیے، ایک پتلی میان کی دیوار کے نتیجے میں مجموعی طور پر کم خرابی کا کام کیا جاتا ہے اور لاگو قوت کا زیادہ فیصد MgO کو منتقل کیا جاتا ہے۔ سوئجنگ کے عمل کی محدود عنصری ماڈلنگ سے پتہ چلتا ہے کہ ایک 0.8 ملی میٹر 316 میان تقریباً 85 فیصد ڈائی پریشر کو MgO میں منتقل کرتی ہے جبکہ 1.6 ملی میٹر میان صرف 65 فیصد کو مساوی حالت میں منتقل کرتی ہے۔ لاگو قوت کا 50% سے بھی کم 2.5 ملی میٹر میان کے ذریعے منتقل ہوتا ہے، باقی ماندہ فولاد کی موٹی دیوار میں لچکدار تناؤ توانائی کے طور پر برقرار رہتا ہے، یا پلاسٹک کی خرابی کے دوران گرمی کے طور پر جاری کیا جاتا ہے۔ اس فرق کا براہ راست اثر ممکنہ MgO کثافت پر پڑتا ہے۔

دیوار کی موٹائی اور MgO کثافت کے درمیان مقداری تعلق
اسی طرح کے سویجنگ آلات، ڈائی سیٹس اور کمی کے تناسب کو استعمال کرنے والے کنٹرول شدہ ٹرائلز 316 میان کی دیوار کی موٹائی اور حتمی MgO کثافت کے درمیان ایک قطعی الٹا تعلق ظاہر کرتے ہیں۔ 20% (مثلاً. 12.0 ملی میٹر سے 9.6 ملی میٹر بیرونی قطر) کے ہدف کو کم کرنے کے لیے حاصل کردہ عام MgO کثافت یہ ہیں: 0.8 ملی میٹر دیوار کی موٹائی کے ساتھ 3.1-3.2 g/cm3 کی حتمی MgO کثافت نمایاں طور پر کم از کم معیار سے زیادہ ہے۔ دیوار کی موٹائی 1.2 ملی میٹر ہے، کثافت 2.9–3.0 g/cm 3 ہے، جو اب بھی زیادہ تر مقاصد کے لیے قابل قبول ہے۔ کثافت کم ہو کر 2.7–2.8 g/cm3 ہو جاتی ہے، جو کم از کم اجازت شدہ سطح پر یا اس سے نیچے ہے، جس کی دیوار کی موٹائی 1.6 ملی میٹر ہے۔ 2.0 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی کے ساتھ مواد کی کثافت 2.5–2.6 g/cm3 ہے، جو بلند درجہ حرارت پر قابل اعتماد برقی موصلیت کے لیے کافی نہیں ہے۔ 2.7 g/cm 3 سے کم پر، MgO میں آپس میں جڑی ہوئی پورسٹی ہے جو نمی کو جذب کرنے اور برقی رو کے لیے رساو چینلز کو قابل بناتی ہے۔ 500 ڈگری MgO پر موصلیت مزاحمت 2.5 g/cm3 پر کمپیکٹ شدہ MgO کے مقابلے میں اکثر 10 سے 100 گنا کم ہوتی ہے 3.1 g/cm3 . ڈائی الیکٹرک طاقت (بجلی کے میدان کی اوپری حد جو موصلیت خرابی کے بغیر برقرار رہ سکتی ہے) تقریباً g³/15 سینٹی میٹر سے کم ہو جاتی ہے۔ kV/mm 2.5 g/cm³ پر۔ مزاحمتی تار قطر 1.0 ملی میٹر کے ساتھ 240 V ہیٹر کی MgO پرت کے اوپر برقی فیلڈ ورکنگ وولٹیج پر تقریباً 2-3 kV/mm ہے۔ یہ اعلی MgO کثافت پر ایک آرام دہ مارجن دیتا ہے لیکن کم کثافت پر معمولی ہے جہاں چھوٹے فالٹس ڈائی الیکٹرک خرابی کا باعث بن سکتے ہیں۔

موٹی-دیواروں کی "ڈائی الیکٹرک انٹیگریٹی" کی عملی حدود
The typical swaging procedure may not provide the required MgO density for applications that require thick 316 sheaths (>1.6 ملی میٹر) مکینیکل یا سنکنرن کی ضروریات کے لیے۔ تین پروڈکشن ایڈجسٹمنٹ ہیں جو موٹی دیواروں کی قوت جذب کو کم کر سکتی ہیں۔ پہلا اور سب سے عام طریقہ کار یہ ہے کہ 12.0 ملی میٹر سے 8.4 ملی میٹر بیرونی قطر میں جھولنے میں کمی کے تناسب کو بڑھایا جائے. 30% کی کمی MgO کو مضبوط ریڈیل دباؤ منتقل کرتی ہے، 20% redu کے بجائے کم کمی پر پتلی دیواروں کی طرح کثافت حاصل کرتی ہے۔ جرمانہ مزاحمتی تار کو پہنچنے والے نقصان اور میان میں زیادہ بقایا تناؤ کے امکانات کو بڑھاتا ہے۔ دوسری تبدیلی عبوری اینیلنگ کے ساتھ متعدد سویجنگ پاسز کا استعمال ہے۔ 15% کی کمی پھر میان کے دباؤ کو کم کرنے کے لیے اینیلنگ، اس کے بعد دوسری 15% کمی، 316 نلیاں کی تشکیل کی حد سے تجاوز کیے بغیر موٹی دیواروں والی میانوں میں اعلی MgO کثافت فراہم کر سکتی ہے۔ تیسری تبدیلی MgO پاؤڈر کی تفصیلات میں ترمیم کرنا ہے: موٹے، کونیی MgO ذرات باریک، کروی پاؤڈر سے زیادہ آسانی سے کمپیکٹ ہوتے ہیں۔ ریگولیٹڈ پارٹیکل سائز ڈسٹری بیوشن کے ساتھ ایک اعلی کثافت MgO گریڈ اسی سویجنگ حالات کے لیے حتمی کثافت کو 0.1–0.2 g/cm3 تک بڑھا سکتا ہے۔ ان میں سے ہر ایک ایڈجسٹمنٹ تیاری کی لاگت میں اضافہ کرتی ہے۔ لیکن قیمت ان حالات کے لیے جائز ہے جہاں موٹی دیواریں ضروری ہیں۔

قابل اعتماد ڈائی الیکٹرک کارکردگی کے لیے دیوار کی موٹائی اور MgO کثافت کا سلیکشن میٹرکس
کم از کم قابل قبول MgO کثافت 2.8 g/cm 3 اور کمرے کے درجہ حرارت پر 10 kV/mm سے زیادہ ڈائی الیکٹرک طاقت حاصل کرنے کے لیے درج ذیل جدول 316 میان کی دیوار کی موٹائی اور مینوفیکچرنگ کی ضروریات کے مناسب امتزاج دکھاتا ہے۔

مطلوبہ سویجنگ دیوار کی موٹائی 316 تجویز کردہ سویجنگ میں کمی کی تجویز کردہ تعداد کے حصول کے قابل MgO کثافت خصوصی تحفظات
0.8 – 1.0 ملی میٹر 15 – 20% سنگل پاس 3.0 – 3.2 g/cm³ معیاری طریقہ، کم قیمت
1.0 – 1.2 ملی میٹر 18 – 22% ون پاس 2.9 – 3.1 g/cm³ معیاری طریقہ کار مناسب 1.2 – 1.4 ملی میٹر 20 – 25% سنگل یا ڈبل لائٹ پاس 2.8 – 3.0 g/cm³ نمونے کی جانچ کے ساتھ تصدیق کریں 1.4 – 1.6 mm %25 کی سفارش کریں – 3.2 %25 کی سفارش کریں g/cm³ اعلی کثافت MgO گریڈ ضروری ہے۔
1.6 – 1.8 ملی میٹر 28 – 32% ڈبل پاس کی ضرورت ہے 2.6 – 2.8 g/cm3 مارجنل، اہلیت کی جانچ درکار ہے
1.8 – 2.0 ملی میٹر 30 – 35% انٹرمیڈیٹ اینیلنگ ڈبل پاس 2.5-2.7 g/cm³ 120V > 2.0 ملی میٹر سے زیادہ وولٹیجز کے لیے تجویز نہیں کیا گیا ممکن نہیں 2.5 g/cm³ سے نیچے ممکن نہیں ایک چھوٹا قطر یا ایک مختلف مرکب استعمال کریں
250 VAC سے زیادہ کام کرنے والے وولٹیج والے کسی بھی ہیٹر کے لیے، کم از کم قابل اجازت MgO کثافت کو 3.0 g/cm3 تک بڑھایا جانا چاہیے جو مؤثر طریقے سے زیادہ سے زیادہ 316 میان کی دیوار کی موٹائی کو 1.2 ملی میٹر تک محدود کر دیتا ہے جب تک کہ خصوصی سوئنگ کے طریقہ کار کو لاگو نہ کیا جائے۔ 600 VAC سے زیادہ ہائی وولٹیج ایپلی کیشنز میں - اکثر کچھ صنعتی اور کان کنی کے آلات میں دیکھا جاتا ہے - قابل قبول ڈائی الیکٹرک طاقت کو برقرار رکھنے کے لیے میان کی دیوار کی موٹائی 1.0 ملی میٹر سے کم رکھی جانی چاہیے یا ہیٹر کو دھاتی شیلڈ کے ساتھ بنایا جانا چاہیے، زمینی اور MgO موصلیت سے الگ۔

پروڈکشن کوالٹی اشورینس کی جانچ اور توثیق کے طریقے
اکیلے نظریاتی تعلقات پر انحصار نہیں کیا جاتا ہے کیونکہ swaging آلات، آپریٹر تکنیک اور آنے والی نلیاں رواداری کے ذریعہ متعارف کرائے گئے تغیرات کی وجہ سے۔ اگر 1.4 ملی میٹر سے زیادہ دیوار کی موٹائی والے ہیٹر کی وضاحت کرتے ہیں، تو انجینئرز کو مینوفیکچرر سے پیداوار کے نمونوں سے MgO کثافت کی پیمائش کرنے کا مطالبہ کرنا چاہیے۔ یہ عام طور پر ہیٹر کے ایک حصے کو کاٹ کر اور کمپیکٹڈ پاؤڈر کے بڑے پیمانے اور حجم کی پیمائش کرکے کیا جاتا ہے۔ کم از کم کثافت کا تذکرہ 2.8 g/cm3 کے معیار کی ضرورت کے طور پر کیا جانا چاہیے نہ کہ ہدف کے طور پر۔ تیار ہیٹر کو ڈائی الیکٹرک طاقت کے لیے بھی ٹیسٹ کیا جانا چاہیے۔ معمول کا ٹیسٹ 1,500 VAC کے علاوہ مزاحمتی تار اور میان کے درمیان ایک منٹ کے لیے لگائے جانے والے آپریشنل وولٹیج سے دوگنا ہوتا ہے۔ یعنی 240 V ہیٹر کے لیے 1,500 + 480=1,980 VAC۔ معمولی MgO کثافت والی موٹی دیواروں والی چادریں عام طور پر محیط درجہ حرارت پر اس امتحان کو پاس کرتی ہیں، لیکن جب آپریٹنگ درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے تو نہیں کیونکہ MgO کی ڈائی الیکٹرک طاقت درجہ حرارت کے ساتھ کم ہوتی جاتی ہے۔ اس طرح بہترین توثیق 500 ڈگری پر گرم موصلیت مزاحمتی ٹیسٹ پوچھ کر حاصل کی جاتی ہے۔ صنعتی ہیٹروں کی گرم موصلیت کی مزاحمت عام طور پر 1 میگوہیم سے کم نہیں ہوتی ہے، حالانکہ 10 میگوہیم طویل زندگی کے لیے ضروری ہے۔ ڈائی الیکٹرک بریک ڈاؤن فیلڈ کی ناکامیاں مہنگی اور اکثر خطرناک ہوتی ہیں۔ MgO کثافت حاصل کرنے کے لیے پتلی میان کی وضاحت کرنے کا اضافی خرچ، یا زیادہ زوردار سویجنگ، وارنٹی کلیم کی لاگت کے مقابلے میں معمولی ہے یا اس سے بھی بدتر، بجلی کے جھٹکے کے واقعات۔