تھرمل توسیع کی وجہ سے درجہ حرارت کے ساتھ پلیٹین کی سطح کی ہمواری کیسے بدلتی ہے؟
ایک پیغام چھوڑیں۔
ایک تازہ-ملڈ ہیٹنگ پلیٹن، بالکل درستگی سے باہر-پیسنے کی دکان سے، 20 ڈگری سیلسیس کے کمرے کے درجہ حرارت پر بالکل فلیٹ-کی پیمائش اور تصدیق کی جاتی ہے۔ لیکن یہ اپنی کام کی زندگی کے دوران 300 ڈگری سینٹی گریڈ پر ہے۔ اس اعلی درجہ حرارت پر دھات کا بہت بڑا بلاک تمام سمتوں میں پھیل گیا ہے اور اس کی بالکل کٹی ہوئی سطح اب بالکل ایک جیسی نہیں رہی۔ پلیٹین کا چپٹا ہونا درجہ حرارت پر منحصر ایک بدلتا ہوا مقصد ہے۔ ایک ماسٹر پلاٹین بنانے والا یہ جانتا ہے، اور حتمی، ٹھنڈا پیسنا عام طور پر ہوش میں، پہلے سے-معاوضہ کٹ ہوتا ہے، جو گرم، کام کرنے والی حالت میں کامل ہمواری حاصل کرنے کے لیے بنایا جاتا ہے۔
یہ مضمون درجہ حرارت کے تھرمل توسیع کے ساتھ پلیٹین کی چپٹی میں تبدیلی کو دیکھتا ہے۔ یکساں حرارتی نظام عملی طور پر شاذ و نادر ہی کیوں پورا ہوتا ہے۔ پیشین گوئی کے قابل تحریف کو درست کرنے کے لیے انجینئر کیا کرتے ہیں۔
پلیٹین میں تھرمل توسیع کی طبیعیات
گرمی کی شکل کیسے بدلتی ہے۔
تمام دھاتیں گرم ہونے پر پھیل جاتی ہیں۔ ایک پلاٹین کے لیے، سٹیل، ایلومینیم یا دیگر کھوٹ کا ایک موٹا مستطیل بلاک، کسی بھی لکیری جہت میں تبدیلی یہ ہے:
ΔL= * L0 * ΔT
تھرمل ایکسپینشن (CTE) کا گتانک کہاں ہے، L0 ابتدائی لمبائی ہے اور ΔLΔT درجہ حرارت میں اضافہ ہے۔ مثال کے طور پر، ایک 500 ملی میٹر سٹیل پلیٹ (≈12×10−6/ ڈگری ≈12×10−6/ ڈگری ) 20 ڈگری سے 300 ڈگری تک گرم ہونے سے لمبائی تقریباً 1.7 ملی میٹر بڑھ جاتی ہے۔ تاہم اہم مسئلہ مطلق توسیع نہیں ہے بلکہ یہ ہے کہ کس طرح پلیٹین کے حجم میں غیر{13}}یکساں توسیع چپٹی پن کا سبب بنتی ہے۔
یونیفارم ہیٹنگ بمقابلہ حقیقت:
اگر ایک پلیٹین کو مکمل طور پر یکساں طور پر گرم کیا جاتا ہے، اور اس کا اندرونی ڈھانچہ بالکل ہم آہنگ ہوتا ہے، تو یہ تمام سمتوں میں پیمانہ ہوتا ہے، اور چپٹا رہتا ہے۔ لیکن حقیقت میں حرارت کبھی بھی مکمل طور پر یکساں نہیں ہوتی۔ الیکٹرک کارٹریج ہیٹر عام طور پر کام کرنے والے چہرے (اوپر کی سطح) کے قریب واقع ہوتے ہیں تاکہ موثر حرارت کی منتقلی کو آسان بنایا جاسکے۔ کناروں سے ارد گرد کی ہوا میں گرمی آتی ہے۔ پلاٹین کا درمیانی حصہ تھرمل طور پر کناروں کی نسبت ٹھنڈک کے ماحول سے بہتر طور پر موصل ہے۔ یہ مطابقتیں تفریق کی توسیع پیدا کرتی ہیں، جو اندرونی تناؤ اور جنگ کا باعث بنتی ہیں۔
گرم پلیٹ سانس لیتا ہے۔ یہ پھیلتا ہے۔ اس کا چپٹا ہونا گرمی کے ساتھ رقص ہے۔ یہ ایک متحرک شکل ہے جو درجہ حرارت میں اضافے کی ہر ڈگری کے ساتھ مختلف ہوتی ہے۔
پلیٹین وار پیج کی مخصوص وجوہات
Bimetallic جھکنا
Bimetallic موڑنے ایک عام اور متوقع نتیجہ ہے. اگر ایک پلیٹین دو مختلف دھاتوں سے بنی ہے جو آپس میں بندھے ہوئے ہیں (مثلاً سٹینلیس سٹیل کا ٹاپ اور ہلکا سٹیل بیس)، یا اگر اندرونی ہیٹر ایک چہرے سے بہت دور اور دوسرے کے قریب واقع ہیں، تو ڈھانچہ ایک دائمی پٹی کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔ زیادہ گرم چہرہ ٹھنڈے چہرے اور پلاٹین کرلز سے زیادہ پھیلتا ہے۔ اگر کام کرنے والا چہرہ زیادہ گرم ہے تو پلیٹ اوپر کی طرف محدب ہے (مرکز حاشیے سے اونچا ہے)۔ اگر پچھلا حصہ زیادہ گرم ہے تو پلیٹ مقعر بن جاتا ہے (مرکز ڈوب جاتا ہے)۔
یہاں تک کہ کسی ایک دھات کے پلیٹن میں بھی بائی میٹالک موڑ ہو سکتا ہے اگر حرارتی عنصر کو مرکز سے بند کیا گیا ہو-۔ ہیٹر کے قریب پلاٹین کا سائیڈ زیادہ گرم ہو جاتا ہے، زیادہ پھیلتا ہے اور پوری اسمبلی کو خراب کر دیتا ہے۔
ایج کولنگ کنویکس ڈسٹورشن
اگر ایک بڑا، موٹا پلیٹین کمرے کے درجہ حرارت پر بالکل چپٹا ہو تو یہ اکثر گرم کام کرنے والے چہرے پر کسی حد تک محدب بن جاتا ہے جب اسے آپریٹنگ درجہ حرارت تک گرم کیا جاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ پلیٹین کا مرکز فریم سے زیادہ ٹھنڈک کناروں سے دور ہے۔ حرارت گرم وسط سے ٹھنڈے مارجن کی طرف حرکت کرتی ہے، جس سے درجہ حرارت کا میلان پیدا ہوتا ہے: درمیانی حصہ زیادہ گرم رہتا ہے، زیادہ پھیلتا ہے، اور اس وجہ سے ٹھنڈے، کم فلایا اطراف کے اوپر چپک جاتا ہے۔ نتیجہ ایک گنبد-کی طرح ہے، گرم چہرے پر محدب اور دوسری طرف مقعر۔
مواد اور بقایا تناؤ کی انیسوٹروپی
ہیٹنگ کے بعد ابتدائی مینوفیکچرنگ کے عمل (کاسٹنگ، فورجنگ، رولنگ) سے بقایا تناؤ کی غیر مساوی رہائی غیر متوقع جنگ کا باعث بن سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، انیسوٹروپک تھرمل توسیع والی دھاتیں (مثلاً، بعض مرکبات یا سمت کے لحاظ سے ٹھوس مرکبات) مختلف سمتوں میں تفریق سے پھیل سکتی ہیں، چپٹی ہونے کی پیش گوئی کو الجھاتی ہے۔
تھرمل ڈسٹورشن کی مقدار اور پیشین گوئی
آپریٹنگ درجہ حرارت کی ہموار پن
ایک اہم تکنیکی نوٹ: ایک پلیٹین کمرے کے درجہ حرارت پر نہیں بلکہ آپریٹنگ درجہ حرارت پر ہموار ہونے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ایک پلاٹین جو 20 ڈگری پر مکمل طور پر چپٹا ہے 300 ڈگری پر ناقابل قبول طور پر بگڑ سکتا ہے، اور اس کے برعکس ایک پلیٹین جو جان بوجھ کر مقعر یا محدب دکھائی دیتا ہے جب کہ ٹھنڈا صرف مخصوص عمل کے درجہ حرارت پر بالکل چپٹا ہو سکتا ہے۔ پریسجن پلیٹین خریداروں کے پاس ہمیشہ گرم، مستحکم-ریاست کام کرنے کی حالت میں تصدیق شدہ ہموار ہونا ضروری ہے۔
محدود عنصر تجزیہ (FEA) کے ساتھ تھرمل میپنگ
فائنائٹ ایلیمینٹ اینالیسس (ایف ای اے) کسی بھی دھات کو کاٹنے سے پہلے تھرمل ڈسٹورشن کا اندازہ لگانے کے لیے جدید پلاٹینوں کو ڈیزائن کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ FEA ماڈل پر مشتمل ہے:
پلیٹین جیومیٹری (تھرموکپل اور ہیٹر کے سوراخ)
مواد کی خصوصیات (CTE، تھرمل چالکتا، لچکدار ماڈیولس)
باؤنڈری حالات (ہیٹر سے ہیٹ ان پٹ، ہوا کا نقصان، کناروں پر کنویکشن)
مطلوبہ آپریٹنگ درجہ حرارت اور گرمی کا بہاؤ
تخروپن گرمی کا نقشہ اور پیش گوئی شدہ مسخ شدہ شکل دیتا ہے۔ FEA عام طور پر کام کرنے والے چہرے کے قریب واقع کارٹریج ہیٹر کے ساتھ ایک معیاری الیکٹرک ہیٹنگ پلیٹین کے لیے درجہ حرارت پر محدب دخش کی تصدیق کرتا ہے، جس کا مرکز متوقع مقدار سے بڑھتا ہے (مثال کے طور پر 500 ملی میٹر کی لمبائی سے زیادہ. 0.05 ملی میٹر)۔
درست حل: پری-معاوضہ پیسنا
تحریف کی پیمائش
ایک نمائندہ پلیٹین کی پیمائش کی جاتی ہے (یا ایک اچھی طرح سے-تصدیق شدہ FEA پیشن گوئی کا استعمال کیا جاتا ہے) ہدف کے آپریٹنگ درجہ حرارت پر اصل مسخ میں تھرمل جھکاؤ کو مدنظر رکھا جاتا ہے۔ یہ ایک کانٹیکٹ پروب یا ایک لیزر ڈسپلیسمنٹ سینسر کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے جو پلیٹین سے تھرمل طور پر الگ کیے گئے ریفرنس پل پر سیٹ کیا جاتا ہے۔ پیمائش درجہ حرارت پر عین محدب یا concavity کو ظاہر کرتی ہے۔
معکوس وکر بنانا
ایک بار جب گرم-ریاست کی مسخ سمجھ میں آجائے تو، ٹھنڈا پلیٹین درست کرنے والے منحنی خطوط کے ساتھ گرا ہوا ہوتا ہے، بالکل الٹ جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، اگر گرم پلیٹ مرکز میں 0.04 ملی میٹر محدب ہے، تو ٹھنڈا پلیٹ مرکز میں بالکل 0.04 ملی میٹر کا زمینی مقعر ہے۔ حرارت پر تفریق پھیلنے کی وجہ سے مرکز کو اٹھا لیا جاتا ہے اور سابقہ مقعر شکل کو بغیر کسی بے عیب چپٹی سطح پر چپٹا کر دیا جاتا ہے۔ یہ ایک اعلی-پریسیزن پلیٹن ٹول کا ایک عام طریقہ ہے۔
معاوضے کی حدود
پیشگی-معاوضہ پیسنا قابل قیاس اور قابل تولید بگاڑ کے لیے موثر ہے۔ یہ مکمل طور پر معاوضہ نہیں دیتا ہے:
ہیٹ اپ یا ٹھنڈا ہونے کے چکروں کے دوران عارضی بگاڑ (ہموار پن کو عام طور پر صرف مستحکم حالت میں بیان کیا جاتا ہے)
ڈھیلا ہیٹر عناصر یا ناکافی تھرمل رابطہ جس کے نتیجے میں غیر متناسب یا غیر مستحکم وارپنگ ہوتی ہے۔
کام کے آئٹم کے ذریعہ لاگو غیر مساوی گرمی کے بوجھ کی وجہ سے بگاڑ
نتیجہ: وہ آلہ جو جان بوجھ کر نامکمل ہے۔
ایک بالکل فلیٹ ہیٹنگ پلیٹین ایک تھرمل کمپرومائز ہے، جو کمرے کے درجہ حرارت پر نامکمل ہے لیکن اپنے آپریشن کی گرمی میں کامل چپٹا پن میں آرام کرتا ہے۔ سب سے زیادہ درست ٹولز اکثر وہ ہوتے ہیں جو جان بوجھ کر تھوڑا غلط بنائے جاتے ہیں، تاکہ وہ استعمال میں بے عیب ہوں۔ مینوفیکچررز تھرمل توسیع کی طبیعیات کو سمجھتے ہیں، وہ تحریف کی پیشین گوئی کرنے کے لیے FEA کا استعمال کرتے ہیں اور وہ پلاٹین دینے کے لیے پری-معاوضہ پیسنے کا استعمال کرتے ہیں جو سیکڑوں ڈگری سیلسیس پر ذیلی-ملی میٹر فلیٹنس کو برقرار رکھتے ہیں۔ یہ دھات کے حرارت کے ساتھ حرکت کرنے کے عالمگیر رجحان پر تھرمل انجینئرنگ کی خاموش فتح ہے۔
