উইন্ড টারবাইন বিয়ারিং হট অ্যাসেম্বলির জন্য ইন্ডাকশন হিটিং

ইন্ডাকশন হিটিং কোনো নতুন ধারণা নয় — এর শিল্প প্রয়োগ বিংশ শতাব্দীর শুরু থেকেই প্রচলিত — কিন্তু বিয়ারিং অ্যাসেম্বলিতে এর প্রয়োগ ক্রমশ আরও অত্যাধুনিক হয়ে উঠেছে, বিশেষ করে বায়ু শক্তিতে ব্যবহৃত বিশাল আকারের যন্ত্রাংশগুলোর ক্ষেত্রে। এর পেছনের পদার্থবিদ্যা বুঝতে পারলেই বোঝা যায় কেন বৃহৎ পরিসরে ইন্ডাকশন অন্য সব তাপীয় পদ্ধতির চেয়ে ভালো কাজ করে।

তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ এবং ঘূর্ণি প্রবাহ

যখন একটি তামার ইন্ডাকশন কয়েলের মধ্য দিয়ে পরিবর্তী প্রবাহ প্রবাহিত হয়, তখন এটি কয়েলটির চারপাশে এবং এর মধ্য দিয়ে একটি স্পন্দিত চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। যখন কোনো পরিবাহী পদার্থ—যেমন বেয়ারিং রিং-এর ক্ষেত্রে ইস্পাত—সেই ক্ষেত্রের মধ্যে রাখা হয়, তখন ফ্যারাডের সূত্রানুসারে পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবাহীটির মধ্যে একটি ভোল্টেজ আবিষ্ট করে। যেহেতু বেয়ারিং রিংটি একটি বদ্ধ পরিবাহী লুপ, তাই এই ভোল্টেজ পদার্থটির অভ্যন্তরেই সঞ্চালনশীল বৈদ্যুতিক প্রবাহ চালনা করে। এগুলোই হলো এডি কারেন্ট।

এডি কারেন্ট ইস্পাতের বৈদ্যুতিক রোধের সম্মুখীন হয় এবং জুলের প্রথম সূত্রানুসারে, এই রোধ বৈদ্যুতিক শক্তিকে তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত করে। এই উত্তাপ কোনো বাহ্যিক তাপ উৎস থেকে এর পৃষ্ঠে উৎপন্ন না হয়ে, বস্তুটির অভ্যন্তরে উৎপন্ন হয়। এই পার্থক্যটি ফলাফলের গুণমানের জন্য মৌলিক: তাপ কোনো বাহ্যিক উৎস থেকে অভ্যন্তরে পরিবাহিত না হয়ে, আয়তনিকভাবে এবং সুষমভাবে উৎপন্ন হয়; বাহ্যিক উৎস থেকে পরিবাহিত হওয়া প্রক্রিয়াটি স্বভাবতই ধীর এবং এতে তাপীয় গ্রেডিয়েন্টের প্রবণতা থাকে।

ত্বকের প্রভাব এবং ফ্রিকোয়েন্সি নির্বাচন

কম কম্পাঙ্কে, এডি কারেন্ট পরিবাহীর গভীরে প্রবেশ করে। উচ্চ কম্পাঙ্কে, স্কিন এফেক্ট এদেরকে পৃষ্ঠের কাছাকাছি একটি অগভীর স্তরে সীমাবদ্ধ রাখে। বেয়ারিং হট অ্যাসেম্বলির জন্য—যেখানে পৃষ্ঠতলকে শক্ত করার পরিবর্তে রিংয়ের প্রস্থচ্ছেদ জুড়ে সুষমভাবে উত্তাপ প্রদান করাই লক্ষ্য—সাধারণত ১ কিলোহার্জ থেকে ১০ কিলোহার্জ পরিসরের মাঝারি কম্পাঙ্ক নির্বাচন করা হয়। এই পরিসরটি অনুপ্রবেশের গভীরতা এবং উত্তাপের গতির মধ্যে ভারসাম্য রক্ষা করে, যা নিশ্চিত করে যে রিংটি তার ভেতরের ছিদ্র থেকে বাইরের পৃষ্ঠ পর্যন্ত সমানভাবে উত্তপ্ত হয় এবং এতে এমন কোনো তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট তৈরি হয় না যা ডিফারেনশিয়াল প্রসারণ বা অবশিষ্ট পীড়নের কারণ হতে পারে।

তাপীয় প্রসারণ এবং ইন্টারফেরেন্স ফিট

ইস্পাতের তাপীয় প্রসারণ সহগ প্রায় 11–12 × 10⁻⁶ /°C২,০০০ মিমি অভ্যন্তরীণ ব্যাসযুক্ত একটি বেয়ারিং রিংকে ২০°C থেকে ১২০°C পর্যন্ত উত্তপ্ত করলে—অর্থাৎ ১০০°C তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে—এর ব্যাসার্ধ বরাবর আনুমানিক যে প্রসারণ ঘটে তা হলো:

ΔD = D × α × ΔT = 2000 মিমি × 12×10⁻⁶ × 100 = 2.4 মিমি

এটি একটি ০.৩ মিমি ইন্টারফেরেন্স ফিট সহ একটি শ্যাফটের উপর রিংটি পরানোর জন্য যথেষ্টরও বেশি, এবং এর সাথে একটি আরামদায়ক অ্যাসেম্বলি মার্জিনও থাকে। ৮০–১২০°C-এর লক্ষ্যমাত্রা তাপমাত্রা ইচ্ছাকৃতভাবে ১৫০°C-এর নিচে রাখা হয় — এটি সেই সীমা, যেখানে মার্টেনসিটিক মাইক্রোস্ট্রাকচারের কাঠামোগত পরিবর্তনের কারণে বেয়ারিং স্টিলের মাত্রিক স্থিতিশীলতা এবং কাঠিন্য ক্ষতিগ্রস্ত হতে শুরু করে। একটি সু-সমন্বিত ইন্ডাকশন হিটার রিংটিকে এই তাপীয় পরিসরের মধ্যে নির্ভুলভাবে ধরে রাখে।