કઠોર ઘસારાની પરિસ્થિતિમાં B4C અથવા બોરોન કાર્બાઇડ બ્લાસ્ટિંગ નોઝલ બીજા વિકલ્પો કરતાં ખૂબ લાંબા સમય સુધી ચાલે છે. 2023 માં પોનમેનના શોધ મુજબ, સિલિકા અસ્થિરો સાથે કામ કરતી વખતે શિપયાર્ડ જાળવણીના અહેવાલો દર્શાવે છે કે આ નોઝલને ટંગ્સ્ટન કાર્બાઇડ સંસ્કરણો કરતાં લગભગ 40% ઓછી વાર બદલવાની જરૂર પડે છે. લાંબો ઉપયોગ સમયનો અર્થ એ થાય છે કે ઘસાયેલા ભાગોને બદલવામાં ઓછો સમય વિતાવવો પડે, જે નિરંતર કામગીરી કરતી સુવિધાઓ માટે ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે. આખરે, 2023 માં ઇન્ડસ્ટ્રિયલ બ્લાસ્ટિંગ જર્નલમાં નોંધાયેલા મુજબ, એક પ્લાન્ટ બંધ હોય તેનો દરેક કલાક સરેરાશ $5,600 નો ખર્ચ કરે છે. આવી રકમ ઝડપથી વધી શકે છે.
સામગ્રી પરીક્ષણ B4Cની ઉત્કૃષ્ટ ક્ષય પ્રતિકારકતા પર પ્રકાશ પાડે છે:
| સામગ્રી | સાપેક્ષ ઘસારાનો દર | સેવા આયુષ્ય (કલાક) | દર કલાક કામગીરીની કિંમત |
|---|---|---|---|
| બોરોન કાર્બાઇડ (B4C) | 1.0 (આધારરેખા) | 600-800 | $2.10 |
| ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ | 2.8x | 220-300 | $4.75 |
| સિલિકન કાર્બાઇડ | 3.5x | 180-250 | $5.20 |
સ્વતંત્ર વિશ્લેષણ દ્વારા ખાતરી કરવામાં આવી છે કે B4C 500 કલાક સુધી એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ બ્લાસ્ટિંગ પછી <8% બોર વ્યાસ પ્રસરણ જાળવે છે, જે અન્ય વિકલ્પોને 300–400% આગળ રહે છે (મટિરિયલ્સ એન્જિનિયરિંગ જર્નલ 2024).
ખનન અને એરોસ્પેસ ક્ષેત્રોમાં ચક્રીય મૂલ્યાંકન દર્શાવે છે કે B4Cના આર્થિક ફાયદા. અપખરચ બ્લાસ્ટિંગ સિસ્ટમોના 2024ના અભ્યાસમાં નીચેનું જણાવાયું:
આ કાર્યક્ષમતા B4Cની કઠિનતા (9.5 મોહ્સ) અને સ્થિતિસ્થાપક મૉડ્યુલસ (380 GPa) પરથી ઉદ્ભવે છે, જે 150 psi પર પણ 0.01 mm/કલાક કરતાં ઓછી ઘસારાની દર સક્ષમ બનાવે છે.
કઠિનતાની દૃષ્ટિએ, ડાયમંડ અને ક્યુબિક બોરોન નાઇટ્રાઇડની પાછળ જ બોરોન કાર્બાઇડ આવે છે, જે મોહસ સ્કેલ પર લગભગ 9.6 નોંધાય છે. તેનો વિકર્સ કઠિનતા નંબર 30 GPa થી વધુ જાય છે, જે તેને 27 GPa નાપતા સિલિકોન કાર્બાઇડ અને લગભગ 22 GPa ધરાવતા ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ કરતાં આગળ રાખે છે. બોરોન કાર્બાઇડને આટલું મજબૂત શું બનાવે છે? ખૈર, તેની પાસે આ ખાસ રોમ્બોહેડ્રલ સ્ફટિક રચના હોય છે. તેની અંદર, બોરોન પરમાણુઓ ખૂબ જ મજબૂત સહસંયોજક બંધન દ્વારા જોડાય છે, જે એક ગાઢ પરમાણુ લેટિસ બનાવે છે જે કોઈપણ વસ્તુને તેમાંથી પસાર થવા દેવા માગતું નથી.
B4C 50 N/mm² કરતાં વધુના તણાવને સહન કરે છે, જે બ્લાસ્ટિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે મહત્વપૂર્ણ છે. 2021 ના એક ટ્રાઇબોલોજિકલ અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું હતું કે 6 m/s સુધીની સ્લાઇડિંગ ઝડપે તેનો ઘર્ષણ ગુણાંક 0.35 કરતાં ઓછો રહે છે. મુખ્ય ગુણધર્મોમાં સમાવેશ થાય છે:
આ લાક્ષણિકતાઓ ઘસડતા કણોના સંપર્ક દરમિયાન અસરકારક લોડ વિતરણને સક્ષમ બનાવે છે, જે પરંપરાગત સેરામિક્સને આગળ ધપાવે છે.
B4C 300 m/s સુધીના સંપર્ક વેગ હેઠળ આંતર-કણ તિરાડને પ્રતિકાર કરે છે. 80-દાણાદાર એલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ સાથે 1,000 કલાક સુધી ચાલુ રહેતા બ્લાસ્ટિંગ પછી સૂક્ષ્મ તિરાડના પ્રસારમાં 5% કરતાં ઓછો ફેરફાર માઇક્રોસ્કોપી દ્વારા જોવા મળે છે. આ સ્થિરતાનું કારણ છે:
નિયંત્રિત ક્ષય પરીક્ષણો દર્શાવે છે કે HRC 60 સ્ટીલ ગ્રિટની પ્રક્રિયા દરમિયાન B4C નોઝલ્સ ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ કરતાં 83% ઓછો દ્રવ્ય ગુમાવે છે. ઘસારાની પ્રક્રિયા ત્રણ તબક્કાઓનું પાલન કરે છે:
આ અપેક્ષિત પેટર્ન સેવા આયુષ્યની ચોકસાઈપૂર્વકની આગાહી કરવાની મંજૂરી આપે છે, જેમાં મોટાભાગના ઉપયોગકર્તાઓ tolerances ±0.15 mm ને આડી અધિક 3,000–4,000 કાર્યકારી કલાક સુધી પહોંચે છે.
50–200 µm સ્ટીલ ગ્રિટનો ઉપયોગ કરતા સમુદ્રીય વાતાવરણોમાં, B4C નોઝલ્સ 800–1,200 કલાક માટે આંતરિક બોરની સુસંગતતા (±0.05 mm) જાળવે છે—સિલિકોન કાર્બાઇડ મોડલ્સ કરતાં ત્રણ ગણી લાંબી અવધિ. આ વિશ્વાસુતા હલના તૈયારી અને એન્ટિ-ફાઉલિંગ સારવાર જેવી મહત્વપૂર્ણ શિપયાર્ડ વર્કફ્લોને ટેકો આપે છે, જે સીધી રીતે ડાઉનટાઇમ ઘટાડે છે.
સિલિકા એબ્રેસિવ્ઝના 5–10 ટન/કલાકની પ્રક્રિયા કરતી ખનન ઓપરેશન્સમાં B4C નોઝલ્સ 100 psi પર ટંગસ્ટન કાર્બાઇડની તુલનાએ 67% ઓછા ક્ષય દરનો અહેવાલ આપે છે. એરોસ્પેસમાં, B4C ટર્બાઇન નોઝલ ગળાનો ક્ષય 0.3 mm/કલાક (એલ્યુમિના સેરામિક્સ) થી ઘટાડીને માત્ર 0.07 mm/કલાક કરે છે, જે ઘટકોને વચ્ચેના સમયગાળા માટે 450 સાઇકલથી વધુ સુધી ચાલુ રાખે છે.
ધોરણોકૃત પરીક્ષણ (ASTM G76-22) B4Cની શ્રેષ્ઠતા બતાવે છે:
| સામગ્રી | ક્ષોભણ દર (g/kg ઘસારો) | ઑપરેટિંગ તાપમાન મર્યાદા | ઇમ્પેક્ટ એંગલ ઑપ્ટિમાઇઝેશન |
|---|---|---|---|
| B4C | 0.12 | 450°C | 75–90° |
| ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ | 0.31 | 300°C | 30–45° |
| સિલિકન કાર્બાઇડ | 0.43 | 1380°C | 15–30° |
ફીલ્ડ ડેટા દર્શાવે છે કે Mohs 7+ એબ્રેસિવ્ઝને હેન્ડલ કરતી વખતે B4C અન્ય સેરામિક્સની તુલનાએ 42% ઓછી લાઇફસાઇકલ કિંમત પૂરી પાડે છે, જે ભારે ઉદ્યોગોમાં તેને અપનાવવાને મજબૂત કરે છે.
વધુ ભારે ઉદ્યોગ ક્ષેત્રો B4C નોઝલનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છે કારણ કે તે લાંબા ગાળે પૈસા બચાવે છે. એસ્ટ્યુટ એનાલિટિકાના બજાર સંશોધન મુજબ, 2033 સુધીમાં ઔદ્યોગિક સ્પ્રે નોઝલ ક્ષેત્રને લગભગ 3.6 બિલિયન ડૉલરનો સ્તર પ્રાપ્ત થશે, કારણ કે કંપનીઓ પરંપરાગત વિકલ્પો કરતાં 3 થી 5 ગણી વધુ ટકાઉ સામગ્રીની શોધમાં છે. સ્ટીલ ગ્રિટ અથવા એલ્યુમિના એબ્રેસિવ્ઝ સાથે કામ કરતી વખતે, પાર્કર ઇન્ડસ્ટ્રિયલના ગયા વર્ષના શોધ મુજબ, ટંગસ્ટન કાર્બાઇડથી B4C પર સ્થાનાંતરિત થવાથી કંપનીઓ તેમના વાર્ષિક નોઝલ બદલીના ખર્ચમાં લગભગ બે તૃતિયાંશ જેટલો ઘટાડો નોંધાવે છે. આ આંકડાઓને આધારે આ સ્થાનાંતર તાર્કિક લાગે છે, જેના કારણે મોટાભાગના શિપયાર્ડ્સે મોટા હલ્સનું જાળવણી માટે B4Cને પોતાની પસંદગી બનાવી છે. કેટલાક ઑપરેટરો તો એવું પણ કહે છે કે આ નોઝલ્સ કઠિન સમુદ્રીય વાતાવરણને તેમના પહેલાં પ્રયત્ન કરેલી કોઈપણ વસ્તુ કરતાં વધુ સારી રીતે સંભાળી શકે છે.
દબાણ-આધારિત સિન્ટરિંગ તકનીકોમાં નવીનતમ વિકાસને કારણે બોરોન કાર્બાઇડ (B4C) નોઝલની ઘનતા સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય હોય તેના 99.8% નજીક પહોંચી ગઈ છે, જે જૂની ઉત્પાદન પદ્ધતિઓની તુલનામાં લગભગ 15% સુધારો દર્શાવે છે. આની ખરેખરી કિંમત એ છે કે આ સુધારાઓ ઉત્પાદકોને નોઝલમાં સેન્સર્સને સીધા જ એમ્બેડ કરવાની મંજૂરી આપે છે જેથી તેઓ ઘસારો થતો હોય ત્યારે તેનું મોનિટરિંગ કરી શકે, અને તે દરમિયાન પણ પદાર્થની ક્ષય સામેની પ્રતિકારક ક્ષમતા જાળવી રાખી શકાય. 150 psi ની સ્થિતિમાં 80 ગ્રિટ ગાર્નેટનો સામનો કરતી વખતે આધુનિક B4C નોઝલમાં ઘસારાનો દર સામાન્ય રીતે 0.1 mm કલાકની અંદર હોય છે. આ પ્રકારનું પ્રદર્શન બજારમાં હાલમાં ઉપલબ્ધ સિલિકોન કાર્બાઇડ અથવા સિરામિક લાઇન્ડ વિકલ્પો જેવી પરંપરાગત સામગ્રી દ્વારા કરી શકાતું નથી.
જો કે B4C નોઝલની શરૂઆતમાં ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ કરતાં 2–3x વધુ કિંમત હોય છે, તેમ છતાં તેનો 3–5x લાંબો ઉપયોગ સમય ઊંચા પ્રમાણમાં ઉત્પાદન કરતા સંચાલન માટે ત્રણ વર્ષમાં કુલ માલિકીની લાગતમાં 40% ઘટાડો કરે છે (NICE Abrasive 2024). આ અઠવાડિયામાં 20 કલાક કરતાં વધુ એબ્રેસિવ બ્લાસ્ટિંગ કરતી સુવિધાઓ માટે આર્થિક રીતે વ્યવહારુ બનાવે છે.
B4Cની કઠિનતા (3,800–4,000 HV) તેને ગાર્નેટ અને એલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ જેવા તીક્ષ્ણ એબ્રેસિવ માટે આદર્શ બનાવે છે. જો કે, 80 મેશ કરતાં નાના ખૂણાદાર સ્ટીલ ગ્રિટ સાથે ઉપયોગ ટાળો, કારણ કે ઊંચા ધક્કાની સ્થિતિમાં B4Cની સ્વાભાવિક ભંગુરતાને કારણે તિરાડનું જોખમ વધે છે.
| જાળવણીની કાર્યવાહી | આવર્તન | ઉપયોગ સમય પર અસર |
|---|---|---|
| હવાના ફિલ્ટરની તપાસ | ડેલી | દૂષિત હવાના પ્રવાહથી થતા 72% આંશિક ઘસારાને અટકાવે છે |
| નોઝલ ગોઠવણીની તપાસ | સાપ્તાહિક | અસમપ્રમાણ ઘસારામાં 60% ઘટાડો કરે છે |
| દબાણ ઓપ્ટિમાઇઝેશન | પ્રતિ શિફ્ટ | 80–100 psi ની સરખામણીમાં 120+ psi પર 18–22% ઘસારાનો દર ઘટાડે છે |
દૈનિક તપાસમાં 0.5 mm કરતાં વધુના બોર ફેરફારોની ઓળખાણ સેવા આયુષ્ય 30% સુધી લંબાવી શકે છે (ઇવરબ્લાસ્ટ 2024). દર 150–200 કલાકે નોઝલને ફેરવવાથી એકાધિક એકમો પર સમાન ઘસારાનું વિતરણ થાય છે.
EN
