संक्षिप्त में

ऑटोमोटिव ऊष्मा अवरोध स्टैम्पिंग एक सटीक निर्माण प्रक्रिया है, जिसका उद्देश्य पतली गेज धातुओं, आमतौर पर 0.3mm से 0.5mm एल्युमीनियम मिश्र धातु (1050, 3003) या स्टेनलेस स्टील (ग्रेड 321) का उपयोग करके वाहन के तापीय भार का प्रबंधन करना है। उत्पादन प्रवाह अक्सर प्रोग्रेसिव डाई stamping या ट्रांसफर प्रेस ऑपरेशन का उपयोग करता है, जिसमें आकार देने से पहले एक महत्वपूर्ण उभार (embossing) चरण शामिल किया जाता है।

इस उभार प्रक्रिया—जो अर्धगोल या स्टको जैसे पैटर्न बनाती है—पतली पन्नी की संरचनात्मक कठोरता में महत्वपूर्ण वृद्धि करती है तथा ऊष्मा परावर्तकता को बढ़ाती है। इंजीनियरिंग सफलता सामग्री के आकार में परिवर्तन क्षमता और दोष प्रबंधन के बीच संतुलन बनाए रखने पर निर्भर करती है, विशेष रूप से गढ़यों का बनना क्रैश फॉर्मिंग में दोषों को नियंत्रित करने और कसे टॉलरेंस (जैसे ±0.075mm तक) बनाए रखने के लिए ताकि विफलतारहित असेंबली सुनिश्चित हो।

सामग्री चयन: मिश्र धातु, टेम्पर और माप

हीट शील्ड इंजीनियरिंग में सही आधार भाग का चयन एक मूलभूत कदम है, जो मुख्य रूप से घटक के स्थान और उस तापीय तीव्रता पर निर्भर करता है जिसे वह सहन करना चाहिए। निर्माताओं को वजन में कमी के लक्ष्यों को तापीय स्थायित्व के साथ संतुलित करना चाहिए, जिससे एल्युमीनियम और स्टेनलेस स्टील अनुप्रयोगों के बीच एक द्वैधता उत्पन्न होती है।

एल्युमीनियम मिश्रधातु (1000 और 3000 श्रृंखला)

सामान्य अंडरबॉडी और इंजन बे शील्डिंग के लिए, एल्युमीनियम उच्च परावर्तकता और कम द्रव्यमान के कारण प्रमुख विकल्प है। उद्योग मानक आमतौर पर 1050 और 3003 मिश्रधातु के चारों ओर घूमता है। इन सामग्रियों को अक्सर प्रारंभिक स्टैम्पिंग चरणों के दौरान आकृति देने की क्षमता को अधिकतम करने के लिए O-temper (एनील्ड/मुलायम) स्थिति में आपूर्ति की जाती है।

• मोटाई की सीमा: मानक शील्ड 0.3mm और 0.5mm के बीच की चादरों का उपयोग करते हैं। डबल-परत अनुप्रयोग 0.1mm जितनी पतली फॉयल का उपयोग कर सकते हैं 0.2 मिमी विकिरण ऊष्मा के खिलाफ अतिरिक्त अवरोध प्रदान करने के लिए वायु अंतराल बनाने के लिए।
• कार्य-शक्ति वृद्धि: 1050-O एल्युमीनियम के प्रसंस्करण में एक महत्वपूर्ण बारीकी उभार (embossing) के दौरान भौतिक परिवर्तन है। कॉइल में पैटर्न बनाने की यांत्रिक क्रिया सामग्री को कार्य-कठोर (work-hardens) कर देती है, जिससे मिश्र धातु की कड़ाई में परिवर्तन हो जाता है, जिसे अक्सर H114 के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। इससे हैंडलिंग के लिए आवश्यक कठोरता मिलती है, लेकिन बाद के निर्माण संचालन के मापदंडों में परिवर्तन आ जाता है।

स्टेनलेस स्टील (ग्रेड 321)

टर्बोचार्जर और एग्जॉस्ट मैनिफोल्ड जैसे उच्च-तनाव ऊष्मा क्षेत्रों में, एल्युमीनियम का गलनांक (लगभग 660°C) अपर्याप्त होता है। यहां, इंजीनियर 321 स्टेनलेस स्टील की ओर रुख करते हैं। इस टाइटेनियम-स्थिरीकृत ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील में अंतराकारकीय संक्षारण और उच्च-तापमान दीर्घकालिक विरूपण (creep) के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध होता है।

टर्बोचार्जर शील्ड से संबंधित मामलों के अध्ययन से पता चलता है कि चरम तापीय चक्रण के तहत स्थायित्व की आवश्यकता वाले घटकों के लिए स्टेनलेस स्टील की आवश्यकता होती है। ऐसे भागों के लिए अक्सर एल्युमीनियम के समकक्षों की तुलना में भारी गेज की आवश्यकता होती है और सामग्री की उच्च तन्य शक्ति को प्रबंधित करने के लिए मजबूत उपकरणों की आवश्यकता होती है।

विनिर्माण प्रक्रियाः प्रगतिशील डाई रणनीतियाँ

हीट शील्ड के निर्माण कार्यप्रवाह कच्चे माल की नाजुकता और बनावट की आवश्यकता के कारण मानक शीट स्टैम्पिंग से भिन्न होता है। यह प्रक्रिया सामान्यतः एक सख्त क्रम का पालन करती हैः कॉइल फ़ीडिंग → एम्बॉसिंग → ब्लंकिंग → फोर्मिंग → ट्रिमिंग/पिअरिंग .

इम्बोस-थ्रू-मोल्ड अनुक्रम

मानक पैनलों के विपरीत जहां सतह खत्म संरक्षित है, गर्मी ढाल जानबूझकर बनावट हैं। इम्बोसिंग चरण आमतौर पर कॉइल को अनरोल करने के तुरंत बाद होता है। यह केवल सौंदर्यशास्त्र नहीं है; बनावट दो महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग लाभ प्रदान करता हैः

1. संरचनात्मक कठोरता: यह कृत्रिम रूप से 0.3 मिमी की पन्नी की कठोरता को बढ़ाता है, जिससे वे ढहने के बिना आकार बनाए रख सकते हैं।
2. थर्मल प्रदर्शन: यह गर्मी के फैलने के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाता है और बहुआयामी प्रतिबिंब कोण बनाता है।

क्रैश फॉर्मिंग बनाम ड्रॉ फॉर्मिंग

इंजीनियरों को बजट और ज्यामिति के आधार पर क्रैश फॉर्मिंग और ड्रॉ फॉर्मिंग के बीच चयन करना चाहिए।

• क्रैश फॉर्मिंग: इस विधि में केवल एक पंच और डाई का उपयोग किया जाता है, ब्लैंकहोल्डर के बिना। यह टूलिंग के लिए लागत-प्रभावी है, लेकिन अनियंत्रित सामग्री प्रवाह की संभावना रहती है। ऊष्मा ढाल उत्पादन में, इसके परिणामस्वरूप अक्सर झुर्रियाँ आ जाती हैं। हालाँकि, चूँकि ऊष्मा ढाल कार्यात्मक (अदृश्य) घटक होते हैं, उद्योग मानक अक्सर छोटी झुर्रियों को स्वीकार्य मानते हैं, बशर्ते वे असेंबली इंटरफेस में हस्तक्षेप न करें।
• ड्रॉ फॉर्मिंग: जटिल ज्यामिति के लिए जहाँ झुर्रियों के कारण कार्यात्मक विफलता होती है, ड्रॉ फॉर्मिंग का उपयोग किया जाता है। इसमें डाई गुहा में सामग्री प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए ब्लैंकहोल्डर का उपयोग किया जाता है, जिससे सतह चिकनी रहती है लेकिन टूलिंग लागत बढ़ जाती है।

उच्च-मात्रा उत्पादन निर्भर करता है प्रोग्रेसिव डाई stamping या स्वचालित स्थानांतरण प्रणालियों। उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील टर्बो शील्ड की प्रति वर्ष 100,000+ इकाइयाँ उत्पादित करने के लिए उच्च दबाव क्षमता की आवश्यकता होती है। जबकि हल्के एल्युमीनियम भाग छोटी लाइनों पर चल सकते हैं, मजबूत स्टील घटक अक्सर 200-टन से 600-टन प्रेस का उपयोग करने की मांग करते हैं ताकि स्थिर आकृति और आयामीय सटीकता सुनिश्चित हो सके।

मापदंडों में वृद्धि की आवश्यकता वाले निर्माता अक्सर व्यापक प्रेस क्षमता वाले साझेदारों की तलाश में रहते हैं। उदाहरण के लिए, शाओयी मेटल तकनीक iATF 16949 मानकों के तहत त्वरित प्रोटोटाइपिंग से लेकर बड़े पैमाने पर उत्पादन तक की खाई को पाटते हुए 600 टन तक की प्रेस क्षमता के साथ सटीक स्टैम्पिंग प्रदान करता है। जटिल ऑटोमोटिव असेंबली के लिए मुलायम उपकरण प्रोटोटाइप से कठोर उपकरण बड़े पैमाने पर उत्पादन में संक्रमण करते समय ऐसी क्षमता अत्यंत आवश्यक होती है।

इंजीनियरिंग चुनौतियाँ: दोष और सहिष्णुता

पतली गेज, उभरे हुए सामग्री के स्टैम्पिंग से विशिष्ट दोष उत्पन्न होते हैं जिन्हें प्रक्रिया इंजीनियरों को कम करना होता है।

झुर्रियों और स्प्रिंगबैक का प्रबंधन

गढ़यों का बनना पतली चादर की कम कठोरता और फ्लैंज पर संपीड़न तनाव के कारण क्रैश-फॉर्म्ड ऊष्मा ढाल में यह सबसे आम दोष है। जबकि गैर-मिलने वाले क्षेत्रों में कार्यात्मक झुर्रियों की अक्सर अनुमति दी जाती है, अनियंत्रित मोड़ (ओवरलैप) हैंडलिंग के दौरान दरार या सुरक्षा खतरों का कारण बन सकते हैं।

स्प्रिंगबैक एक अन्य चर है, विशेष रूप से कार्य-कठोर H114 एल्युमीनियम या उच्च-शक्ति वाले स्टेनलेस स्टील के साथ। अंतिम आकार प्राप्त करने के लिए स्प्रिंगबैक की भविष्यवाणी करने और डाई ज्यामिति (ओवरबेंडिंग) की भरपाई करने के लिए अक्सर सिमुलेशन सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है।

सटीक सहिष्णुता

उभरे हुए ढालों की खुरदरी उपस्थिति के बावजूद, संलग्नक बिंदुओं को उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एक टर्बोचार्जर ढाल को एक उत्कृष्ट सील सुनिश्चित करने और कंपन घंटी को रोकने के लिए महत्वपूर्ण व्यास पर ±0.075मिमी पर इतनी कसी हुई सहनशीलता की आवश्यकता हो सकती है। इस स्तर की परिशुद्धता प्राप्त करने के लिए कठोर उपकरणों की आवश्यकता होती है और अक्सर उत्पादन लाइन के भीतर ही ट्रेसएबिलिटी (बारकोड, उत्पादन तिथियाँ) के लिए लेजर एचिंग जैसे द्वितीयक संचालन शामिल होते हैं।

किनारों पर दरार

उभरी हुई चादरों के फ्लैंजिंग के दौरान किनारे के दरारें उत्पन्न हो सकती हैं। उभार प्रक्रिया सामग्री की लचीलापन कम कर देती है, जिससे खींचने पर फटने का खतरा अधिक हो जाता है। इस विफलता के रूप को रोकने के लिए उभार अनुपात (उभार की ऊँचाई बनाम व्यास) को अनुकूलित करना एक महत्वपूर्ण डिजाइन उपाय है।

उभार पैटर्न और तापीय कार्य

ऊष्मा ढाल की बनावट एक कार्यात्मक विशिष्टता है। पैटर्न के चयन से धातु की आकृति और उसके तापीय गुण दोनों प्रभावित होते हैं।

• अर्धगोल पैटर्न: यह संतुलित बहु-दिशात्मक कठोरता और उत्कृष्ट परावर्तकता के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह एक डिम्पल प्रभाव उत्पन्न करता है जो विकिरण ऊष्मा को बिखेरने में कुशल है।
• षट्कोणीय/स्टको पैटर्न: ये एक भिन्न दृश्य प्रभाव प्रदान करते हैं और पत्थर के छींटों के अधीन वातावरण, जैसे अंडरबॉडी टनल में, उत्कृष्ट स्थायित्व प्रदान कर सकते हैं।

अनुकरण अध्ययन सुझाते हैं कि उभार की ज्यामिति का एक भूमिका होता है आकारण एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया पैटर्न सामग्री को खींचने के दौरान अधिक समान रूप से प्रवाहित होने की अनुमति देता है, गहरी दरारों के जोखिम को कम करता है, जबकि भंगुर मिश्र धातु पर एक आक्रामक पैटर्न तुरंत विफलता के कारण बनेगा।

अनुप्रयोग और उद्योग उपयोग के मामले

ऑटोमोटिव ऊष्मा शील्ड उन स्थानों पर लगाए जाते हैं जहां घटकों के लंबे जीवन और यात्री सुविधा के लिए ताप प्रबंधन महत्वपूर्ण होता है।

• टर्बोचार्जर शील्ड: आमतौर पर 321 स्टेनलेस स्टील। इन्हें टरबाइन हाउसिंग से उत्पन्न तीव्र तापीय चक्रण और तीव्र विकिरण ऊष्मा का सामना करना पड़ता है।
• एग्जॉस्ट मैनिफोल्ड शील्ड: अक्सर बहु-परत वाले एल्युमीनियम या स्टील के बने होते हैं। ये मैनिफोल्ड की ऊष्मा से इंजन बे के तारों और प्लास्टिक घटकों को सुरक्षित रखते हैं।
• अंडरबॉडी टनल: एल्युमीनियम की बड़ी, आकार वाली चादरें (1050/3003), जो एग्जॉस्ट प्रणाली की पूरी लंबाई में फैली होती हैं। ये केबिन के फर्श पर ऊष्मा स्थानांतरण को रोकती हैं और अक्सर एरोडायनामिक सुगमता और शोर कम करने के दोहरे उद्देश्य की सेवा करती हैं।
• इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई (ECU) सुरक्षा: छोटे, सटीक-स्टैम्प वाले शील्ड जो संवेदनशील ऑनबोर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स से ऊष्मा को दूर करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।