स्टैम्पिंग और फोर्जिंग के लिए आवृत्ति सीमा

Question

Accepted Answer

B: $1 	ext{ kHz to } 10 	ext{ kHz}$

Explanation & Concepts:
इंडक्शन हीटिंग अनुप्रयोगों में, फोर्जिंग और स्टैम्पिंग के लिए कार्यक्षेत्र (workpiece) के क्रॉस-सेक्शन में एक समान तापमान सुनिश्चित करने हेतु गहरी ऊष्मा पैठ की आवश्यकता होती है। आमतौर पर 1 kHz से 10 kHz की आवृत्ति सीमा का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह कुशल ऊर्जा युग्मन (स्किन प्रभाव) और बड़े धात्विक बिलेट्स के लिए पर्याप्त पैठ गहराई के बीच एक इष्टतम संतुलन प्रदान करती है।

Working Principle: यह सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय प्रेरण प्रभाव पर निर्भर करता है जहां वर्क कॉइल में उच्च आवृत्ति वाली प्रत्यावर्ती धारा वर्कपीस में एड़ी धाराएं (eddy currents) उत्पन्न करती है। पैठ की गहराई (या स्किन डेप्थ) $\delta$, आवृत्ति के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है ($\delta \approx \frac{1}{\sqrt{f}}$)। भारी फोर्जिंग कार्यों के लिए, कम आवृत्ति का चयन किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि ऊष्मा केवल सतह पर केंद्रित होने के बजाय केंद्र तक पहुंचे।

Key Formulas: $\delta = \sqrt{\frac{ho}{\pi f \mu_r \mu_0}}$ — स्किन डेप्थ सूत्र जो प्रतिरोधकता $ho$ और आवृत्ति $f$ के संदर्भ में वर्तमान पैठ की गहराई को परिभाषित करता है; $f \propto \frac{1}{\delta^2}$ — यह संबंध दर्शाता है कि बड़े वर्कपीस के लिए पैठ की गहराई बढ़ाने हेतु आवृत्ति को कम करना आवश्यक है

Key Points: कम आवृत्तियां (1-10 kHz) बड़े द्रव्यमान को गर्म करने के लिए उपयुक्त गहरी पैठ की अनुमति देती हैं।; उच्च आवृत्तियां (>100 kHz) आमतौर पर सतह सख्त करने (surface hardening) या पतली सामग्री के अनुप्रयोगों के लिए आरक्षित होती हैं।; स्किन प्रभाव वर्तमान वितरण को निर्धारित करता है; फोर्जिंग के लिए बिलेट क्रॉस-सेक्शन में थर्मल संतुलन की आवश्यकता होती है।; फोर्जिंग के लिए पारंपरिक ईंधन-आधारित भट्टियों की तुलना में इंडक्शन हीटिंग अधिक स्वच्छ और ऊर्जा-कुशल है।

Advantages: उच्च ताप दर और थ्रूपुट गति।; तापमान प्रोफाइल पर उत्कृष्ट नियंत्रण।; वर्कपीस की सतह पर ऑक्सीकरण और स्केलिंग में कमी।; दहन गैसों की अनुपस्थिति के कारण बेहतर कामकाजी वातावरण।

Disadvantages: पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और कॉइल्स के लिए उच्च प्रारंभिक पूंजी लागत।; प्रत्येक ज्यामिति के लिए विशिष्ट कॉइल डिज़ाइन की आवश्यकता।; कम-चालकता वाली सामग्रियों के लिए सीमित प्रभावशीलता।

Applications: स्टील बिलेट्स की हॉट फोर्जिंग।; स्टैम्पिंग प्री-हीटिंग।; बड़े पैमाने पर एनीलिंग और टेम्परिंग।

Additional Info: विकल्प C (400 kHz से 1 MHz) का उपयोग आमतौर पर उच्च-आवृत्ति इंडक्शन हार्डनिंग या छोटे घटकों को सोल्डर करने के लिए किया जाता है।. विकल्प A (1 kHz) निचली सीमा पर है; हालांकि, विकल्प B (1-10 kHz) में निर्दिष्ट सीमा फोर्जिंग के लिए औद्योगिक मानक है।

Answer: B सही है — 1 kHz से 10 kHz की आवृत्ति सीमा फोर्जिंग और स्टैम्पिंग के लिए मानक है क्योंकि इसमें गहरी थर्मल पैठ की आवश्यकता होती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: आवृत्ति, पैठ की गहराई के व्युत्क्रमानुपाती होती है। यदि आपको फोर्जिंग के लिए एक मोटे बार को गर्म करने की आवश्यकता है, तो हमेशा सबसे कम उपयुक्त आवृत्ति सीमा देखें।

Answer

Option A: $1 	ext{ kHz}$

Answer

Option C: $400 	ext{ kHz to } 1 	ext{ MHz}$

Answer

Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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