टेपर्ड पाइप क्या है? डिजाइन, बनाने के तरीके और अनुप्रयोग

कल्पना कीजिए कि प्रक्षेपण के दौरान रॉकेट की पूंछ से ज्वाला निकल रही है - इस बल के पीछे एक प्रमुख घटक है तापरोधी मिश्रधातुओं से बना पतला नोजल।

यहां तक कि ऑटोमोबाइल निकास प्रणाली में भी, विभिन्न व्यासों के पाइपों के बीच सहज संक्रमण अक्सर एक आवश्यक विशेषता पर निर्भर करता है: पतला ट्यूब।

1.0टेपर्ड पाइप्स का परिचय

एक पतला पाइप - जिसे एक पतला पाइप भी कहा जाता है शंक्वाकार पाइप या शंकु ट्यूब—एक खोखली धातु की ट्यूब है जिसके प्रत्येक सिरे पर अलग-अलग व्यास होते हैं, जिसमें रैखिक या गैर-रैखिक अक्षीय संक्रमण होता है। इसका व्यापक रूप से द्रव संक्रमण, संरचनात्मक समर्थन और कनेक्शन इंटरफेस में उपयोग किया जाता है। मानक बेलनाकार ट्यूबों की तुलना में, पतला पाइप द्रव गतिशीलता, संरचनात्मक तनाव वितरण और स्थान अनुकूलन में उल्लेखनीय लाभ प्रदान करते हैं।

ज्यामितीय विशेषताएँ और प्रमुख डिज़ाइन कारक

टेपर्ड पाइपों को संरचना के आधार पर निम्नलिखित श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• संकेन्द्रित पतला पाइप: दोनों सिरों पर केन्द्र रेखाएं संरेखित हैं।
• विलक्षण पतला पाइप: दोनों सिरों पर केन्द्र रेखाएं ऑफसेट हैं।

प्रमुख डिज़ाइन मापदंडों में शामिल हैं:

• व्यास सीमा: बड़े सिरे वाला व्यास (D) और छोटे सिरे वाला व्यास (d)
• लंबाई और कोण: ट्यूब की लंबाई (L) और टेपर कोण (A)
• दीवार मोटाई प्रोफ़ाइल: स्थिर या धीरे-धीरे बदलती
• अनुप्रस्थ काट का आकार: मुख्यतः गोल, लेकिन अण्डाकार या संक्रमणकालीन भी हो सकता है (जैसे, वर्गाकार से गोल)

डिजाइन संबंधी विचार: संकेन्द्रता बनाए रखना, दीवार की मोटाई के वितरण का प्रबंधन करना, तनाव संकेन्द्रण से बचना, तथा पर्याप्त संयुक्त शक्ति सुनिश्चित करना (विशेष रूप से वेल्डेड अनुभागों पर)।

टेपर विशिष्टता

टेपर एक मुख्य डिज़ाइन विशेषता है और इसका कार्य पर सीधा प्रभाव पड़ता है:

• रैखिक टेपर: T = (D₁ – D₂) / L (इकाई: मिमी/मी)

• कोणीय शंकु: अर्ध शंकु कोण θ/2 द्वारा परिभाषित (आरेख देखें)

  

• अनुपात टेपर: उदाहरण के लिए, 1:10 (प्रति 10 इकाई लम्बाई पर 1 इकाई व्यास परिवर्तन)

आकार भिन्नता

2.0ट्यूब टेपरिंग क्या है?

ट्यूब टेपरिंग एक संरचनात्मक विशेषता को संदर्भित करता है जहां ट्यूब का बाहरी या आंतरिक व्यास धीरे-धीरे अपनी अक्षीय दिशा के साथ बढ़ता या घटता है, जो आमतौर पर एक शंक्वाकार संक्रमण बनाता है। यह आकार देने की प्रक्रिया कनेक्शन, संक्रमण, सजावट या कार्यात्मक प्रदर्शन में बहुमुखी अनुप्रयोगों को सक्षम बनाती है।

ए पतला ट्यूब इसमें धीरे-धीरे परिवर्तित होने वाला क्रॉस-सेक्शन है, जो द्रव गतिशीलता में सुधार करता है, कनेक्शन की सटीकता को बढ़ाता है, तथा संरचनात्मक और सौंदर्य दोनों प्रकार के लाभ प्रदान करता है।

2.1टेपरिंग की मूल प्रक्रिया

ट्यूब टेपरिंग का मुख्य सिद्धांत एक टेपर्ड डाई या फॉर्मिंग टूल के साथ ट्यूब सामग्री को पुनः आकार देने के लिए अक्षीय बल - भौतिक या यांत्रिक रूप से - लगाना है।

• अधिकांश मामलों में, ट्यूब टेपरिंग को शीत-निर्माण प्रक्रिया के रूप में किया जाता है।
• मोल्ड, एक्सट्रूज़न हेड या रोटरी हैमर नियंत्रित घर्षण और दबाव लागू करके ट्यूब के व्यास को क्रमशः कम या विस्तारित करते हैं।
• एक बार पतला भाग बन जाने के बाद, शेष भाग एक स्थिर व्यास बनाए रखता है, जिसके परिणामस्वरूप एक "अड़चन" संरचना बनती है।

2.2सामान्य ट्यूब टेपरिंग विधियाँ

2.3विशिष्ट गठन उदाहरण: रोटरी स्वैगिंग

रोटरी स्वेजिंग में, एक बड़े व्यास वाली ट्यूब को स्वेजिंग मशीन में डाला जाता है:

• ट्यूब को एक स्थिर उपकरण में जकड़ दिया जाता है।
• ये डाई ट्यूब के चारों ओर तीव्र गति से घूमती हैं।
• प्रति मिनट लगभग 3000 रेडियल स्ट्राइक से ट्यूब का व्यास धीरे-धीरे कम हो जाता है।
• पोस्ट-फॉर्मिंग कार्यों में ट्रिमिंग, फ्लेयरिंग या ताप उपचार शामिल हो सकते हैं।

2.4उपयुक्त सामग्री

ट्यूब टेपरिंग को धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला पर लागू किया जा सकता है, जिनमें शामिल हैं:

• स्टेनलेस स्टील
• कार्बन स्टील
• एल्युमिनियम मिश्र धातु
• तांबा पीतल
• टाइटेनियम मिश्र धातु
• अन्य: निकल मिश्र धातु, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील, आदि।

प्रत्येक विधि के लिए अलग-अलग सामग्रियों की उपयुक्तता अलग-अलग होती है। चयन करते समय तन्य शक्ति, तन्यता, दीवार की मोटाई और अन्य सामग्री गुणों पर विचार किया जाना चाहिए।

सारांश

• ट्यूब टेपरिंग एक महत्वपूर्ण ट्यूब-अंत निर्माण तकनीक है।
• विभिन्न धातुओं और उत्पादन आवश्यकताओं के साथ संगत।
• उत्पाद के प्रदर्शन, उपस्थिति और संयोजन सटीकता को प्रभावित करता है।
• प्रक्रिया का चयन सामग्री, आयाम, उत्पादन मात्रा और टेपर ज्यामिति के आधार पर किया जाना चाहिए।

3.0टेपर्ड पाइप के लिए विनिर्माण प्रक्रिया और उपकरण चयन

पतला या शंक्वाकार पाइपों के निर्माण में कई प्रकार की निर्माण विधियों और विशेष उपकरणों का प्रयोग होता है।

3.1पाइप/ट्यूब अंत स्वेजिंग मशीन

ट्यूब के अंत व्यास को रेडियल रूप से कम करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिससे जोड़ने या डालने के लिए एक पतला प्रोफ़ाइल बनाया जा सके।

प्रमुख विशेषताऐं:

• उच्च दक्षता के साथ शीत गठन, चिप रहित प्रक्रिया
• उच्च मात्रा उत्पादन में छोटे से मध्यम व्यास के लिए उपयुक्त
• वैकल्पिक फ्लेयरिंग या एंड-फॉर्मिंग एक्सटेंशन उपलब्ध हैं

3.2पाइप/ट्यूब अंत टेपरिंग मशीन

ट्यूबों पर मानक या कस्टम टेपर्ड छोर बनाने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया। सामान्य अनुप्रयोगों में कनेक्शन टेपर, फ्लेयर्ड ओपनिंग और ट्रांज़िशन सेक्शन शामिल हैं।

काम के सिद्धांत:

• ट्यूब के अंत पर एक साथ रेडियल और अक्षीय बल लगाने के लिए सर्वो-चालित या हाइड्रोलिक डाई सिस्टम का उपयोग करता है
• टेपर कोण, टेपर लंबाई और दीवार मोटाई भिन्नता को पूर्व-प्रोग्राम किया जा सकता है
• संकेन्द्रीय और उत्केन्द्रीय दोनों प्रकार की टेपर ज्यामितियों का समर्थन करता है

प्रमुख विशेषताऐं:

• लम्बे टेपर कोणों के लिए स्वेजिंग से अधिक उपयुक्त
• मोटी दीवार वाली या कठोर मिश्र धातु ट्यूबों को संसाधित करने में सक्षम
• चिकनी, अधिक सटीक टेपर प्रदान करता है, जो सीलिंग इंटरफेस या प्री-वेल्डिंग तैयारी के लिए आदर्श है

3.3कताई गठन

छोटे से मध्यम व्यास वाली पतली ट्यूब बनाने के लिए आदर्श, विशेष रूप से मोटी या परिवर्तनशील दीवार वाले अनुभागों के लिए। आमतौर पर CNC स्पिनिंग मशीनों का उपयोग करके किया जाता है।

प्रक्रिया चरण:

• रिक्त स्थान को पहले से गरम करना (यदि आवश्यक हो)
• एक डिस्क या छोटी ट्यूब को घूमते हुए स्पिंडल पर लगाना
• एक फॉर्मिंग रोलर अक्षीय और रेडियल रूप से बल लगाता है, एक टेपर डाई के साथ सामग्री को आकार देता है
• अनुवर्ती प्रक्रियाओं में ट्रिमिंग या ताप उपचार शामिल हो सकते हैं

लाभ:

उच्च गठन गुणवत्ता, निर्बाध संरचना, सटीक मोटाई नियंत्रण, और उत्कृष्ट सतह खत्म

3.4प्लेट रोलिंग + वेल्डिंग प्रक्रिया

आमतौर पर बड़े व्यास वाले पतले पाइपों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से DN600 से अधिक व्यास वाले पाइपों के लिए।

प्रक्रिया चरण:

• प्लेट काटना और किनारा तैयार करना
• 3-रोल या 4-रोल प्लेट रोलिंग मशीनों का उपयोग करके शंक्वाकार रोलिंग
• सीम वेल्डिंग (आंतरिक और बाह्य)
• ताप उपचार और आयामी सुधार

विशेषताएँ:

लचीला आकार और मजबूत अनुकूलनशीलता; अखंडता सुनिश्चित करने के लिए उच्च गुणवत्ता वाली वेल्डिंग की आवश्यकता होती है

3.5डाई फॉर्मिंग

मानकीकृत टेपर्ड ट्यूबों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त। इस प्रक्रिया में गर्म या ठंडे निर्माण के लिए हाइड्रोलिक प्रेस पर शंक्वाकार डाई का उपयोग किया जाता है।

3.6टेपर पाइप बनाने की मशीन (सीएनसी टेपरिंग सिस्टम)

एक विशेष सीएनसी मशीन जो प्रोग्राम नियंत्रण के साथ टेपर्ड पाइप के उत्पादन के लिए डिज़ाइन की गई है।

प्रमुख विशेषताऐं:

• प्रोग्रामयोग्य टेपर कोण और थ्रस्ट पथ समायोजन
• कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील, एल्यूमीनियम मिश्र धातु, और अधिक के साथ संगत
• उच्च स्वचालन स्तर, अनुकूलित बैच उत्पादन का समर्थन करता है

4.0टेपर्ड पाइपों के लिए सामान्य सामग्री और प्रदर्शन आवश्यकताएँ

5.0टेपर्ड पाइपों के लिए विशिष्ट अनुप्रयोग क्षेत्र

फर्नीचर और सजावटी उद्योग

• पतला एल्यूमीनियम टेबल पैर ट्यूब
• स्टेनलेस स्टील टेपर्ड सोफा लेग ट्यूब (304 ग्रेड)
• पाउडर-लेपित पतला फर्नीचर ट्यूब (काला फिनिश)
• खोखला पतला कुर्सी पैर ट्यूब
• पतला लटकन प्रकाश सजावटी ट्यूब

ऑटोमोटिव और मोटरसाइकिल उद्योग

• निकास विसारक पतला ट्यूब
• टर्बो संक्रमण शंकु ट्यूब
• पतला मफलर पाइप संक्रमण अनुभाग
• पतला रेडिएटर संक्रमण नली फिटिंग

औद्योगिक और यांत्रिक संरचनाएं

• पतला संरचनात्मक पाइप रिड्यूसर (कार्बन स्टील)
• पतला स्टेनलेस स्टील प्रक्रिया ट्यूब
• टेपर्ड एपीआई थ्रेडेड पाइप
• हाइड्रोलिक टेपर्ड पाइप अंत कनेक्शन

नगरपालिका और भवन सुविधाएं

• पतला स्ट्रीट लाइट पोल ट्यूब
• पतला झंडा-स्तंभ ट्यूब
• पतला बिलबोर्ड समर्थन ट्यूब
• पार्कों के लिए पतला रेलिंग पोस्ट ट्यूब

बॉयलर और थर्मल सिस्टम

• बॉयलर फ्लू टेपर्ड ट्रांजिशन ट्यूब
• पतला बर्नर नोजल
• ताप एक्सचेंजर्स के लिए पतला इनलेट ट्यूब
• पतला गर्म हवा गाइड ट्यूब

पेट्रोकेमिकल और द्रव प्रणालियाँ

• 316L पतला संक्षारण प्रतिरोधी रासायनिक ट्यूब
• ऊष्मा वितरण के लिए हेस्टेलॉय पतला ट्यूब
• पतला प्रवाह नियंत्रण पाइप
• तरल पदार्थ/गैसों के लिए पतला वितरक नोजल

एयरोस्पेस और उच्च-स्तरीय संरचनाएं

• कार्बन फाइबर पतला मस्तूल ट्यूब
• पतला धड़ युग्मन ट्यूब
• विमान के लिए पतला जेट नोजल ट्यूब
• उपग्रह संरचनाओं के लिए पतला ट्रस ट्यूब

6.0टेपर्ड ट्यूब डिज़ाइन त्वरित संदर्भ

6.1टेपर गणना के लिए त्वरित सूत्र

रैखिक टेपर अनुपात
1. टेपर अनुपात = (D1 − D2) ÷ L

टेपर कोण (डिग्री में)
2. θ = आर्कटैन((D1 − D2) ÷ 2L)

6.2उदाहरण

7.0टेपर्ड ट्यूब विकास में भविष्य के रुझान

जैसे-जैसे औद्योगिक उपकरण बड़े पैमाने और बहुक्रियाशीलता की ओर विकसित होते जा रहे हैं, गैर-मानक संक्रमण ट्यूबिंग पर उच्च आवश्यकताएं रखी जा रही हैं। भविष्य के प्रमुख विकास दिशा-निर्देशों में शामिल हैं:

उच्च-शक्ति वाले स्टील और मिश्रित टेपर्ड ट्यूबों को बढ़ावा देना

स्वचालित टेपरिंग मशीनों और सी.एन.सी. निर्माण प्रौद्योगिकियों में प्रगति

मानकीकृत प्रणालियों में एकीकरण को सुगम बनाने के लिए मॉड्यूलर डिजाइन

संक्रमण और संरचनात्मक अनुकूलन के लिए एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, टेपर्ड ट्यूबों का डिज़ाइन और निर्माण तेजी से परिपक्व होता जा रहा है। भविष्य में, उनसे ऊर्जा, पर्यावरण संरक्षण और उपकरण निर्माण जैसे क्षेत्रों में बड़ी भूमिका निभाने की उम्मीद है।

संदर्भ

https://academic.oup.com/treephys/article-abstract/22/13/891/1663763

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/03052150310001639281

https://pdfs.semanticscholar.org/c6c4/2705d501918cbdb488e290fe79100c3ef3c9.pdf