संक्षिप्त में

इष्टतम का चयन करना ऑटोमोटिव स्टैम्पिंग डाई कोटिंग उपकरण विफलता को रोकने के लिए कठोरता, स्नेहकता और प्रसंस्करण तापमान के बीच संतुलन बनाने वाला एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग निर्णय है। जबकि पीवीडी (भौतिक वाष्प अवशेष) —विशेष रूप से AlTiN और TiAlN—कम प्रसंस्करण तापमान (<500°C) और उच्च कठोरता के कारण उन्नत उच्च-शक्ति वाली स्टील (AHSS) के लिए आधुनिक मानक बन गया है, तो भी TD (थर्मल डिफ्यूजन) स्टेनलेस स्टील एप्लीकेशन में चरम स्तर के घर्षण प्रतिरोध के लिए स्वर्ण मानक बना हुआ है। सबसे अधिक मांग वाले उच्च-भार वाले परिदृश्यों के लिए, डुप्लेक्स कोटिंग्स (प्लाज्मा नाइट्राइडिंग के बाद PVD) 'अंडे के खोल प्रभाव' को रोकने के लिए उत्कृष्ट सहायता प्रदान करती हैं। अपने कार्यपृष्ठ सामग्री और उत्पादन मात्रा के अनुरूप कोटिंग विनिर्देशों को मिलाने के लिए इस गाइड का उपयोग करें।

प्राथमिक कोटिंग प्रौद्योगिकियाँ: PVD बनाम CVD बनाम TD

ऑटोमोटिव स्टैम्पिंग उद्योग में, स्पेसिफिकेशन के लिए तीन प्रमुख सतह उपचार प्रौद्योगिकियाँ प्रतिस्पर्धा करती हैं। उपकरण जीवन और आयामी स्थिरता की भविष्यवाणी करने के लिए उनके बीच ऊष्मागतिकी और यांत्रिक अंतर को समझना आवश्यक है।

1. पीवीडी (फिजिकल वेपर डिपॉजिशन)

पीवीडी वर्तमान में सटीक ऑटोमोटिव टूलिंग के लिए सबसे बहुमुखी प्रौद्योगिकी है। इसमें एक धातु वाष्प (टाइटेनियम, क्रोमियम, एल्यूमीनियम) को निम्न तापमान पर (आमतौर पर 800°F–900°F / 425°C–480°C) निर्वात में औजार की सतह पर संघनित करना शामिल है। चूंकि यह प्रसंस्करण तापमान अधिकांश टूल स्टील (जैसे D2 या M2) के टेम्परिंग बिंदु से नीचे होता है, इसलिए पीवीडी सब्सट्रेट की कठोरता और आयामी सटीकता बनाए रखता है।

के अनुसार एइफ़ेलर , उन्नत पीवीडी विविधताएं जैसे AlTiN (एल्युमीनियम टाइटेनियम नाइट्राइड) 900°C तक की ऑक्सीकरण प्रतिरोधकता के साथ 3,000 एचवी से अधिक कठोरता मान प्रदान करते हैं, जो AHSS को स्टैम्प करते समय उत्पन्न उच्च ऊष्मा के लिए आदर्श बनाते हैं।

2. सीवीडी (केमिकल वेपर डिपॉजिशन)

सीवीडी आमतौर पर बहुत अधिक तापमान (~1,900°F / 1,040°C) की आवश्यकता वाली सतह पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से एक कोटिंग बनाता है। इस उच्च ऊष्मा के कारण निर्वात ऊष्मा उपचार चक्र की आवश्यकता होती है बाद में उपकरण की मूल कठोरता को बहाल करने के लिए एक लेपन, जो आकारीय विकृति का महत्वपूर्ण जोखिम पेश करता है। हालाँकि, सीवीडी (CVD) उत्कृष्ट चिपकाव प्रदान करता है और जटिल ज्यामिति, सहित अंधे छेदों को समान रूप से लेपित कर सकता है, जिसे पीवीडी (PVD) की लाइन-ऑफ़-साइट प्रक्रिया छोड़ सकती है।

3. टीडी (थर्मल डिफ्यूजन)

अक्सर "टोयोटा डिफ्यूजन" प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है, टीडी (या टीआरडी) एक नमक स्नान विसरण प्रक्रिया के माध्यम से वैनेडियम कार्बाइड की परत बनाता है। जैसा कि उल्लेख किया गया है, निर्माता , टीडी लेपन अत्यधिक कठोरता (~3,000–4,000 एचवी) प्राप्त करते हैं और रासायनिक रूप से निष्क्रिय होते हैं, जिससे वे स्टेनलेस स्टील या भारी-गेज उच्च-शक्ति निम्न-मिश्र धातु (एचएसएलए) स्टील के निर्माण के दौरान चिपकने वाले घर्षण (गैलिंग) के प्रति लगभग प्रतिरोधी हो जाते हैं। सीवीडी की तरह, उच्च प्रसंस्करण तापमान के कारण लेपन के बाद ऊष्मा उपचार की आवश्यकता होती है।

कोटिंग्स का कार्यवस्तु सामग्री के साथ मिलान करना

एक स्टैम्पिंग प्रक्रिया की सफलता अक्सर कोटिंग और शीट धातु के बीच त्रिवर्ती संगतता पर निर्भर करती है। इनका गलत मिलान होने से त्वरित आघातक विफलता हो सकती है।

उन्नत उच्च-शक्ति वाली स्टील (AHSS)

AHSS की स्टैम्पिंग (तन्य ताकत >980 MPa) अत्यधिक स्थानीय दबाव और ऊष्मा पैदा करती है। मानक TiN कोटिंग्स अक्सर यहाँ विफल हो जाती हैं। उद्योग की पसंद है PVD AlTiN या TiAlN . उपयोग के दौरान सतह पर एल्युमीनियम ऑक्साइड की एक कठोर परत बनाने के लिए एल्युमीनियम को जोड़ा जाता है, जो वास्तव में ऊष्मा प्रतिरोध में वृद्धि करता है। AHSS दिशानिर्देश डेटा से पता चलता है कि जहां क्रोम प्लेटिंग 50,000 हिट्स तक चल सकती है, वहीं उचित ढंग से चुनी गई PVD या डुप्लेक्स कोटिंग औजार जीवन को 1.2 मिलियन हिट्स से अधिक तक बढ़ा सकती है।

एल्युमीनियम मिश्र धातु (5xxx/6xxx श्रृंखला)

एल्युमीनियम को "संलग्नक घर्षण" के लिए दोषी माना जाता है, जहां नरम एल्युमीनियम औजार की सतह पर चिपक जाता है (इसे ठंडी वेल्डिंग के रूप में जाना जाता है)। यहां AlTiN एक खराब विकल्प है क्योंकि कोटिंग में मौजूद एल्युमीनियम का एल्युमीनियम शीट के प्रति आकर्षण होता है। इसके बजाय, निर्दिष्ट करें DLC (हीरे जैसा कार्बन) या CrN (क्रोमियम नाइट्राइड) . DLC का घर्षण का गुणांक अत्यंत कम (0.1–0.15) होता है, जिससे एल्युमीनियम बिना चिपके स्वतंत्र रूप से फिसल सकता है।

गैल्वनाइज्ड स्टील

जिंक पिकअप गैल्वेनाइज्ड शीट स्टैम्पिंग करते समय एक प्राथमिक विफलता का कारण है। मानक PVD कोटिंग कभी-कभी इसे बढ़ा सकती है यदि उनकी सतह की खुरदरापन बहुत अधिक है। आयन नाइट्राइडिंग या विशिष्ट पॉलिश किया गया CrN कोटिंग जस्ता परत के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया का प्रतिरोध करने के लिए अनुशंसित हैं।

इन सामग्री जोड़ियों को नेविगेट करने के लिए सही कोटिंग के साथ-साथ एक ऐसे विनिर्माण भागीदार की आवश्यकता होती है जो पूरे उत्पादन चक्र को सटीकता के साथ निष्पादित करने में सक्षम हो। उन ऑटोमोटिव कार्यक्रमों के लिए जिन्हें वैश्विक मानकों का सख्ती से पालन करने की आवश्यकता होती है, शाओयी मेटल तकनीक iATF 16949-प्रमाणित प्रक्रियाओं का उपयोग त्वरित प्रोटोटाइपिंग से लेकर उच्च-मात्रा वाले स्टैम्पिंग तक सब कुछ प्रबंधित करने के लिए करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि इन उन्नत कोटिंग के सैद्धांतिक लाभ वास्तविक उत्पादन में साकार हों।

"अंडे के खोल का प्रभाव" और सब्सट्रेट चयन

एक सामान्य भ्रांति यह है कि एक कठोर कोटिंग नरम उपकरण को ठीक कर देती है। वास्तव में, एक मानक नरम उपकरण इस्पात (जैसे अनट्रीटेड D2) पर एक अति-कठोर कोटिंग (3000 HV) लगाने से "अंडे के खोल का प्रभाव" उत्पन्न होता है। ऑटोमोटिव स्टैम्पिंग के उच्च संपर्क भार के तहत, नरम सब्सट्रेट लचीले ढंग से विकृत हो जाता है, जिससे ऊपर की भंगुर, कठोर कोटिंग फट जाती है और ढह जाती है—ठीक वैसे ही जैसे अंडे के अंदर से दबाव डालने पर अंडे का खोल फट जाता है।

समाधान: डुप्लेक्स कोटिंग।
इसे रोकने के लिए, इंजीनियर एक "डुप्लेक्स" उपचार निर्दिष्ट करते हैं। यह प्रक्रिया प्लाज्मा आयन नाइट्राइडिंग से शुरू होती है, जिससे उपकरण इस्पात सब्सट्रेट की सतह को लगभग 0.1–0.2 मिमी की गहराई तक कठोर किया जाता है, जिससे एक सहायक ढलान बनता है। इसके बाद PVD कोटिंग ऊपर लगाई जाती है। इस कठोर अधो-परत कोटिंग को समर्थन देती है, जिससे उच्च-गति स्टैम्पिंग में आने वाले चरम प्रभाव झटकों का प्रतिरोध करने में सक्षमता मिलती है।

इसके अतिरिक्त, मानक D2 उपकरण इस्पात में बड़ी कार्बाइड संरचनाएँ होती हैं जो भंग बिंदुओं के रूप में काम कर सकती हैं। कोटिंग युक्त उपकरणों के लिए, मेटलफॉर्मिंग मैगज़ीन अपग्रेड करने की सिफारिश करता है पाउडर धातुकर्म (PM) स्टील्स (जैसे CPM M4 या वैनाडिस)। PM इस्पात में छोटे, एकरूप कार्बाइड वितरण कोटिंग के लिए एक उत्कृष्ट आधार प्रदान करता है और काफी बेहतर कठोरता प्रदान करता है।

प्रदर्शन मेट्रिक्स और विफलता विश्लेषण

पहचानने में कैसे एक उपकरण के विफल होने का पता लगाना सही कोटिंग सुधार चुनने का पहला कदम है। MISUMI इंजीनियरिंग अध्ययन तीन अलग विफलता मोड को उजागर करते हैं:

• अपघर्षक पहनना: उपकरण की सतह भौतिक रूप से खरोंच या पहनकर फीकी पड़ गई है। समाधान: लेपन कठोरता बढ़ाएं (TiN से AlTiN या TD में स्विच करें)।
• चिपकने वाली घिसावट (गैलिंग): कार्यपृष्ठ सामग्री उपकरण से वेल्ड हो जाती है। समाधान: स्नेहकता बढ़ाएं/घर्षण कम करें (DLC पर स्विच करें या WS2 शुष्क स्नेहक टॉपकोट जोड़ें)।
• छिलका उतरना/दरार: लेपन या उपकरण का किनारा टूट जाता है। समाधान: लेपन बहुत मोटा हो सकता है या आधार सामग्री बहुत भंगुर हो सकती है। एक मजबूत लेपन (कम एल्युमीनियम सामग्री) या मजबूत PM इस्पात आधार पर डुप्लेक्स उपचार पर स्विच करें।

उपकरण दीर्घता के लिए अनुकूलन

सभी ऑटोमोटिव डाई के लिए कोई एकल "सर्वश्रेष्ठ" लेपन नहीं है। इष्टतम विकल्प हमेशा उस विफलता मोड पर निर्भर करता है जिसे आप रोकने का प्रयास कर रहे हैं, और जिस सामग्री को आप आकार दे रहे हैं। सामान्य AHSS स्टैम्पिंग के लिए, PM इस्पात आधार पर PVD AlTiN उद्योग का मानक आधार है। स्टेनलेस पर चरम गैलिंग समस्याओं के लिए, TD अभी भी अतुलनीय है। लेपन गुणों—कठोरता, घर्षण गुणांक और तापीय स्थिरता—को अपने विशिष्ट निर्माण चर के साथ व्यवस्थित रूप से मिलाकर, आप उपकरण जीवन को रखरखाव की समस्या से एक प्रतिस्पर्धी लाभ में बदल सकते हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

1. स्टैम्पिंग AHSS के लिए सबसे अच्छा कोटिंग क्या है?

अधिकांश उन्नत उच्च-सामर्थ्य इस्पात (AHSS) अनुप्रयोगों के लिए, AlTiN (एल्युमीनियम टाइटेनियम नाइट्राइड) या TiAlN PVD कोटिंग को प्राथमिकता दी जाती है। ये उच्च कठोरता (~3400 HV) और उत्कृष्ट तापीय स्थिरता प्रदान करती हैं। सबसे कठोर अनुप्रयोगों (1180 MPa+ इस्पात) के लिए, सब्सट्रेट के ढहने को रोकने के लिए PM उपकरण इस्पात सब्सट्रेट पर डुप्लेक्स कोटिंग (नाइट्राइडिंग + PVD) की अनुशंसा की जाती है।

2. स्टैम्पिंग डाई के लिए PVD कोटिंग की मोटाई कितनी होनी चाहिए?

स्टैम्पिंग के लिए मानक PVD कोटिंग आमतौर पर 3 से 5 माइक्रॉन (0.0001–0.0002 इंच) की मोटाई में लगाई जाती है। इससे मोटी कोटिंग उच्च आंतरिक संपीड़न तनाव के कारण अलग होने का जोखिम रखती है, जबकि पतली कोटिंग जल्दी घिस सकती है। बहु-परत कोटिंग को कभी-कभी चिपकाव न खोते हुए थोड़ा मोटा लगाया जा सकता है।

3. क्या आप स्टैम्पिंग डाई को उसे उतारे बिना पुनः कोट कर सकते हैं?

आमतौर पर नहीं। उचित चिपकाव और आयामी सटीकता सुनिश्चित करने के लिए नई परत लगाने से पहले पुरानी कोटिंग को रासायनिक रूप से हटा देना चाहिए। पुरानी, घिसी हुई कोटिंग पर PVD लगाने से अक्सर छिलने और खराब प्रदर्शन की समस्या होती है। हालाँकि, अधिकांश PVD कोटिंग्स को टूल स्टील सब्सट्रेट को नुकसान पहुँचाए बिना रासायनिक रूप से हटाया जा सकता है, जिससे कई जीवन चक्रों की अनुमति मिलती है।