बल, बल आघूर्ण  और कठोरता माप कई उद्योगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और सुरक्षा, विश्वसनीयता, स्थिरता, दक्षता आदि के लिए सामग्री, उत्पादों और प्रक्रिया के तनाव मापन  और विश्लेषण में अनुसंधान करते हैं।

यह समूह देश भर में उपयोगकर्ता उद्योगों को आवश्यक अंशांकन पता लगाने की क्षमता प्रदान करने के लिए इन सभी क्षेत्रों में प्राथमिक मानक स्थापित करने में लगा हुआ है। यह समूह माप की अंतरराष्ट्रीय प्रणाली के लिए समानता स्थापित करने के लिए अन्य प्रमुख राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी संस्थानों (एनएमआई) के बराबर मानकों को बढ़ाने और उन्नत करने के लिए अनुसंधान और विकासात्मक गतिविधियों में लगातार शामिल है।

एक मेगा-न्यूटन बल मानक प्राथमिक मशीन एक निष्क्रिय भार सह लीवर गुणन मशीन है। डेड वेट साइड पर आवश्यक मूल्यवर्ग 10kN, 20kN, 50kN और 100kN क्षमता के बल ट्रांसड्यूसर को कैलिब्रेट करने के लिए क्षमता  हैं। डेड वेट क्रमिक रूप से परिधि पर समान दूरी पर स्व-संरेखित स्टब्स के माध्यम से एक दूसरे से जोड़े जाते हैं ताकि डेड वेट के किसी भी क्षैतिज विस्थापन को कम किया जा सके, जिससे वास्तविक बल में बहुत कम गैर-पुनरावृत्ति विचलन होता है। बल गुणन 10 के एक कारक द्वारा तनाव नियंत्रित बीयरिंगों पर आराम करने वाले लीवर द्वारा होता है। मशीन आवश्यक समय चक्र के साथ  बलों को लगाने और हटाने की अनुमति देने के लिए मोटर, सेंसर, सीमा स्विच आदि से सुसज्जित है। मशीन के पूरे संचालन को एक पीसी का उपयोग करके प्रोग्राम करने योग्य सॉफ़्टवेयर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ISO 376, ASTM E-74 और IS 4169 मानकों के अनुसार ट्रांसड्यूसर की नाममात्र क्षमता के 10% से 100% तक आरोही और अवरोही क्रम दोनों में आवश्यक बल चरणों को लागू करके अंशांकन किया जा सकता है। पीटीबी, जर्मनी के साथ अंतर-तुलना में मशीन के सीएमसी मूल्यों की फिर से पुष्टि की गई है।

प्राइमरी बल आघूर्ण स्टैंडर्ड मशीन (2000 Nm) लीवर-डेड वेट मशीन है, जिसमें एक मेन फ्रेम, 2-मी लंबा लीवर, स्ट्रेन कंट्रोल्ड इलास्टिक हिंज, बल आघूर्ण बैलेंस ड्राइव, फ्लेक्सिबल बल आघूर्ण कपलिंग आदि शामिल हैं। कैलिब्रेशन के तहत बल आघूर्ण ट्रांसड्यूसर को पकड़ने के लिए विशेष हाइड्रोलिक क्लैम्पिंग उपकरण का उपयोग करके मापने वाले पक्ष (लीवर-डेड वेट) और बल आघूर्ण बैलेंस ड्राइव साइड के बीच माउंट किया जाता है जिसे ETP कपलिंग कहा जाता है। झुकने वाले पलों में असंतुलन के कारण कब्जे में उत्पन्न तनाव संकेतों को लीवर को क्षैतिज बनाने के लिए अशक्त लाया जाता है। CCM.TK-1.1 की तुलना में मशीन के CMC मूल्यों की फिर से पुष्टि की जाती है। मशीन DIN 51309 के अनुसार उच्चतम श्रेणी के सटीक बल आघूर्ण ट्रांसड्यूसर के अंशांकन करने में सक्षम है।

रॉकवेल (सतही रॉकवेल सहित), विकर्स (माइक्रो-विकर्स सहित) और ब्रिनेल कठोरता के लिए प्राथमिक कठोरता स्केल डेड वेट फोर्स इंडेंटिंग यूनिट और कंप्यूटर इंटरफेस इंडेंटेशन मापन प्रणाली का उपयोग करके स्थापित किए गए हैं, जिसमें आकार मापन के लिए माइक्रोस्कोप और गहराई के लिए लेजर इंटरफेरोमीटर शामिल हैं। कठोरता मशीनें प्रोग्रामेबल लोड-टाइम साइकिल, इंडेंट वेलोसिटी आदि के साथ पूरी तरह से स्वचालित नियंत्रित होती हैं। प्राथमिक कठोरता मशीनों का उपयोग करके आईएसओ 6506-3, 6507-3 और 6508-3 के अनुसार मानक कठोरता ब्लॉकों का अंशांकन किया जा सकता है। मशीनों के सीएमसी मूल्यों को एक प्रमुख एनएमआई के दवारा अंशांकन पता लगाने की क्षमता वाले उच्च परिशुद्धता मानक कठोरता ब्लॉकों पर वास्तविक कठोरता मूल्यों की तुलना करके पुन: पुष्टि की जाती है। एपीएमपी कुंजी तुलना में एचआरए और एचआरबी स्केल में सीएमसी मूल्यों की भी पुष्टि की गई है।

ब्रिनेल कठोरता पैमाने को ब्रिनेल कठोरता प्राथमिक मानक मशीन का उपयोग करके मानक की आवश्यकता के अनुसार स्थापित किया गया है जिसमें 1 किग्रा से 62.5 किग्रा तक परीक्षण बलों के लिए और 187.5 किग्रा से 3000 किग्रा तक परीक्षण बलों के लिए दो स्वतंत्र इंडेंटेशन यूनिट शामिल हैं। इंडेंटेशन इकाइयां मानक प्रक्रिया के अनुसार मानक कठोरता ब्लॉक पर आवश्यक इंडेंटेशन बनाने के लिए एक केंद्रीय कंप्यूटर नियंत्रण बॉक्स के साथ दो स्वतंत्र नियंत्रण पैनलों से लैस हैं। यह नियंत्रित लोड-टाइम चक्र, इंडेंट वेग आदि को कंप्यूटर के माध्यम से पूरी तरह से स्वचालित करता है। लोड सेल फीडबैक सिस्टम का उपयोग कर कंप्यूटर कठोरता ब्लॉक पर बने इंडेंटेशन के व्यास को मापने के लिए एक उपयुक्त माप स्थापित प्रणाली से सुसज्जित है। इंडेंटेशन इकाइयों में एक लोडिंग हैंगर और एविल को सहारा देने के लिए एक उपयुक्त मध्यवर्ती प्लेटफॉर्म होता है, जिस पर परीक्षण के तहत मानक कठोरता ब्लॉक लगाया जाता है और चयनित इंटेंडर को प्लंजर से जोड़ा जा सकता है।

यह समूह उद्योग, एनएबीएल मान्यता प्राप्त अंशांकन प्रयोगशालाओं, अनुसंधान संस्थानों, आदि के उपयोगकर्ताओं के लिए नवीनतम राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय मानकों का पालन करते हुए शीर्ष स्तर का अंशांकन प्रदान करता है, बल, बल आघूर्ण और कठोरता माप में प्रशिक्षण कराता है।

यह समूह MN बलों में निचली श्रेणियों में अंशांकन सुविधाओं और संपीड़न में 5MN तक उच्च MN बलों को विकसित करने में लगा हुआ है। डायनेमिक फोर्स कैलिब्रेशन, रोटरी बल आघूर्ण कैलिब्रेशन, अन्य हार्डनेस स्केल आदि की स्थापना में भविष्य के विकास की परिकल्पना की गई है। अनुसंधान के अन्य क्षेत्रों में कम क्षमता के बल और बल आघूर्ण ट्रांसड्यूसर का विकास शामिल है।

डॉ. एस एस के टाइटस
मुख्य वैज्ञानिक
बल और कठोरता मापिकी अनुभाग
ईमेल: titus@nplindia.org
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