B4C किंवा बोरॉन कार्बाइड ब्लास्टिंग नोझल्स इतर बहुतेक पर्यायांपेक्षा कठोर घिसण्याच्या परिस्थितीत खूप जास्त काळ टिकतात. 2023 मधील पॉनमनच्या आढळाप्रमाणे, जहाजाच्या दुरुस्तीच्या अहवालांमध्ये सिलिका अब्रेसिव्ह्जसह काम करताना टंगस्टन कार्बाइड प्रकारांच्या तुलनेत या नोझल्सची 40% कमी वारंवारता बदलण्याची गरज भासते. जास्त काळ टिकणारे आयुष्य म्हणजे घिसटलेले भाग बदलण्यासाठी कमी वेळ घेणे, जे निरंतर चालणाऱ्या कार्यालयांसाठी खूप महत्त्वाचे आहे. शेवटी, 2023 मध्ये इंडस्ट्रियल ब्लास्टिंग जर्नलमध्ये नमूद केल्याप्रमाणे, एखादे कारखाना बंद असल्यामुळे प्रत्येक तासाला सरासरी 5,600 डॉलर्सचा खर्च येतो. अशा प्रकारच्या रकमेची गणना फार लवकर होते.
सामग्रीच्या चाचण्यांमध्ये B4C च्या उत्कृष्ट घर्षण प्रतिरोधकतेचा उल्लेख आहे:
| साहित्य | सापेक्ष घिसण दर | सेवा आयुष्य (तासांमध्ये) | प्रति ऑपरेटिंग तासाची किंमत |
|---|---|---|---|
| बोरॉन कार्बाइड (B4C) | 1.0 (मूलभूत) | 600-800 | $2.10 |
| टंगस्टन कार्बाइड | 2.8x | 220-300 | $4.75 |
| सिलिकॉन कार्बाईड | 3.5x | 180-250 | $5.20 |
स्वतंत्र विश्लेषणातून खात्री झाली आहे की 500 तास अॅल्युमिनियम ऑक्साइड ब्लास्टिंग नंतर B4C चे छिद्र व्यासाचे <8% विस्तार राखते, ज्यामुळे पर्यायांपेक्षा 300–400% चढाओढ होते (जर्नल ऑफ मटेरियल्स इंजिनिअरिंग 2024).
खाण आणि एरोस्पेस क्षेत्रातील जीवनचक्र मूल्यांकनामध्ये B4C चे आर्थिक फायदे दिसून आले आहेत. अब्राझिव ब्लास्टिंग प्रणालींच्या 2024 च्या अभ्यासात खालील गोष्टी समोर आल्या:
ही कामगिरी B4C च्या कठोरतेमुळे (9.5 मोह्स) आणि स्थितिस्थापक मॉड्यूलस (380 GPa) मुळे आहे, ज्यामुळे 150 psi वरही 0.01 mm/तास पेक्षा कमी घिसण दर सुनिश्चित होतो.
कठीणतेच्या बाबतीत डायमंड आणि घनीय बोरॉन नाइट्राइडच्या लगेच मागे बोरॉन कार्बाइड असते, ज्याची मोहस स्केलवर जवळपास 9.6 इतकी कठिनता असते. त्याचा विकर्स कठिनता क्रमांक 30 GPa पेक्षा जास्त आहे, जो जवळपास 27 GPa मोजमाप असलेल्या सिलिकॉन कार्बाइड आणि अंदाजे 22 GPa वर मोजल्या जाणाऱ्या टंगस्टन कार्बाइडपेक्षा जास्त आहे. बोरॉन कार्बाइड इतका जबरदस्त का असतो? त्यामागे त्याची विशिष्ट रॉम्बोहेड्रल क्रिस्टल संरचना आहे. आतील भागात, बोरॉन अणू खूप जास्त बळकट सहसंयुग्म बंधनांद्वारे एकमेकांशी जोडलेले असतात, ज्यामुळे एक घनिष्ठ अणू जाल तयार होते ज्यात कोणतीही गोष्ट छेदन करण्याची इच्छा नसते.
B4C 50 N/mm² पेक्षा जास्त ताण सहन करते, जे ब्लास्टिंग अर्जांसाठी महत्त्वाचे आहे. 2021 मधील एक घर्षणगुणधर्म अभ्यास दर्शवितो की स्लाइडिंग गती 6 m/s पर्यंत असताना त्याचा घर्षण गुणांक 0.35 पेक्षा कमी राहतो. मुख्य गुणधर्मांमध्ये समावेश आहे:
हे गुणधर्म घर्षक कण संपर्कादरम्यान प्रभावी लोड वितरण सक्षम करतात, जे पारंपारिक सिरॅमिक्सच्या तुलनेत उत्तम आहे.
B4C हा 300 मी/से. पर्यंतच्या धक्क्याच्या वेगांना इंटरग्रॅन्युलर फ्रॅक्चरला रोखतो. 80-ग्रिट अॅल्युमिनियम ऑक्साइडसह अविरत 1,000 तास ब्लास्टिंगनंतर माइक्रोस्कोपीद्वारे कमीतकमी 5% माइक्रोक्रॅक प्रसार दिसून येतो. ही स्थिरता खालील कारणांमुळे आहे:
नियंत्रित इरोजन चाचण्यांमध्ये दिसून येते की HRC 60 स्टील ग्रिट प्रक्रिया करताना B4C नॉझल्स टंगस्टन कार्बाइडच्या तुलनेत 83% कमी सामग्री गमावतात. घिसण्याची प्रक्रिया तीन टप्प्यांमध्ये घडते:
हा अपेक्षित प्रतिमान सेवा आयुष्याच्या अचूक अंदाजे बनवण्यास अनुमती देतो, बहुतेक वापरकर्ते ±0.15 mm पेक्षा जास्त झाल्यानंतर 3,000–4,000 कार्यात्मक तास साध्य करतात.
50–200 µm इतक्या स्टील ग्रिटचा वापर करणाऱ्या समुद्री वातावरणात, B4C नोझल्स आंतरिक बोअर सुसंगतता (±0.05 mm) 800–1,200 तासांसाठी राखतात—सिलिकॉन कार्बाइड मॉडेल्सपेक्षा तीन पट जास्त. ही विश्वासार्हता तळपट तयारी आणि ऍंटी-फाऊलिंग उपचार यासारख्या महत्त्वाच्या शिपयार्ड कार्यप्रवाहांना समर्थन देते, ज्यामुळे थांबण्याचा कालावधी थेटपणे कमी होतो.
5–10 टन/तास सिलिका अब्रेसिव्हज प्रक्रिया करणाऱ्या खाण कार्यांमध्ये, टंगस्टन कार्बाइडच्या तुलनेत 100 psi वर B4C नोझल्ससह 67% कमी अपरदन दर नोंदवला जातो. हवाई दलामध्ये, B4C टर्बाइन नोझल घशाचे अपरदन 0.3 मिमी/तास (अॅल्युमिना सिरॅमिक्स) वरून फक्त 0.07 मिमी/तास पर्यंत कमी करते, ज्यामुळे घटकांचे आयुष्य बदलांमध्ये 450 चक्रांपेक्षा जास्त होते.
मानकीकृत चाचणी (ASTM G76-22) B4C चे श्रेष्ठत्व दर्शवते:
| साहित्य | घर्षण दर (g/kg घर्षक) | कार्यरत तापमान मर्यादा | आघात कोन इष्टतमीकरण |
|---|---|---|---|
| B4C | 0.12 | 450°C | 75–90° |
| टंगस्टन कार्बाइड | 0.31 | 300°C | 30–45° |
| सिलिकॉन कार्बाईड | 0.43 | 1380°C | 15–30° |
क्षेत्रातील माहिती दर्शवते की मोहस 7+ अब्रेसिव्हज हाताळताना B4C इतर सिरॅमिक्सच्या तुलनेत आजीवन खर्चात 42% कमी खर्च देते, ज्यामुळे भारी उद्योगांमध्ये त्याचा अवलंब वाढतो.
अधिक भारी उद्योग क्षेत्र B4C नोझल्सचा अवलंब करत आहेत कारण ते दीर्घकाळात पैसे वाचवतात. अस्ट्यूट अॅनालिटिका यांच्या बाजार संशोधनानुसार, 2033 पर्यंत औद्योगिक स्प्रेइंग नोझल क्षेत्राचे मूल्य सुमारे 3.6 अब्ज डॉलर्सपर्यंत पोहोचेल, कारण कंपन्या पारंपारिक पर्यायांपेक्षा 3 ते 5 पट जास्त काळ टिकणाऱ्या साहित्याच्या शोधात आहेत. स्टील ग्रिट किंवा अॅल्युमिना अब्रेसिव्हजसह काम करताना, पार्कर इंडस्ट्रियलच्या गेल्या वर्षाच्या आढाऱ्यानुसार, टंगस्टन कार्बाइडऐवजी B4C वर स्विच केल्याने व्यवसायांनी त्यांचा वार्षिक प्रतिस्थापन खर्च जवळपास दोन-तृतीयांशपर्यंत कमी केला आहे. हे संक्रमण संख्यांच्या दृष्टीने योग्य ठरते, ज्यामुळे बहुतेक शिपयार्ड्सनी मोठ्या हल्सच्या देखभालीसाठी B4C चा आपला प्रथम पसंतीचा पर्याय बनवला आहे. काही ऑपरेटर्सनी तर या नोझल्स आत्तापर्यंत त्यांनी वापरलेल्या कोणत्याही इतर गोष्टीपेक्षा कठोर समुद्री वातावरणाशी चांगले सामने करतात असे म्हटले आहे.
दबावाखाली सिंटरिंग तंत्रज्ञानातील नवीनतम प्रगतीमुळे बोरॉन कार्बाइड (B4C) नोझलचे घनत्व सैद्धांतिक जास्तीत जास्त शक्य घनत्वाच्या जवळपास 99.8% पर्यंत पोहोचले आहे, जे जुन्या उत्पादन पद्धतींच्या तुलनेत जवळजवळ 15% सुधारणा दर्शवते. याचे खरे महत्त्व इथे आहे की ही सुधारणा उत्पादकांना नोझलमध्येच सेन्सर्स एम्बेड करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे घिसण झाल्याबरोबर त्याचे निरीक्षण करता येते, तरीही घर्षण प्रतिरोधक क्षमता अबाधित राहते. आधुनिक B4C नोझल्स सामान्यत: 150 psi अवस्थेत 80 ग्रिट गार्नेटच्या संपर्कात आल्यावर प्रति तास 0.1 mm पेक्षा कमी घिसण दर दाखवतात. बाजारात उपलब्ध असलेल्या सिलिकॉन कार्बाइड किंवा सिरॅमिक लाइन केलेल्या पर्यायांना या प्रकारची कामगिरी मागे टाकते.
B4C नोझल्सची सुरुवातीची किंमत टंगस्टन कार्बाइडपेक्षा 2–3x अधिक असली तरी, उच्च प्रमाणातील ऑपरेशन्समध्ये त्यांचा आयुष्यकाळ 3–5x जास्त असल्यामुळे तीन वर्षांत एकूण मालकीच्या खर्चात 40% इतकी बचत होते (NICE Abrasive 2024). आठवड्याला 20 तासांपेक्षा जास्त अब्रेसिव्ह ब्लास्टिंग करणाऱ्या सुविधांसाठी हे आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य बनवते.
B4C च्या कठोरतेमुळे (3,800–4,000 HV) गार्नेट आणि अॅल्युमिनियम ऑक्साइड सारख्या तीक्ष्ण अब्रेसिव्हसाठी ते आदर्श आहे. तथापि, 80 मेशपेक्षा बारीक कोपरे स्टील ग्रिटसह वापर टाळा, कारण उच्च धक्का देणाऱ्या परिस्थितीमुळे B4C च्या नैसर्गिक भंगुरतेमुळे फ्रॅक्चरचा धोका वाढतो.
| राखरंभ कृती | आवृत्ती | आयुष्यकाळावर परिणाम |
|---|---|---|
| हवा फिल्टर तपासणी | दररोज | दूषित हवेच्या प्रवाहामुळे होणारा 72% अवांतर घसरण रोखते |
| नोझल अलाइनमेंट तपासणी | साप्ताहिक | असममित घसरण 60% ने कमी करते |
| दाब अनुकूलन | प्रति शिफ्ट | 80–100 पासी विरुद्ध 120+ पासी वर 18–22% ने घिसण्याचे दर कमी करते |
दररोज तपासणीमध्ये ≥0.5 मिमी इतके बोअर बदल ओळखल्यास सेवा आयुष्य 30% ने वाढवता येते (एव्हरब्लास्ट 2024). प्रत्येक 150–200 तासांनी नोझल्स फिरवल्यास अनेक एककांवर समान घिसण होते.
EN
