संक्षिप्त में

सही तरीके से ऑटोमोटिव पार्ट्स के लिए प्रेस टनेज की गणना धातु स्टैम्पिंग और इंजेक्शन मोल्डिंग के लिए अलग-अलग दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है, जिसमें आधुनिक सामग्री के लिए एक महत्वपूर्ण चेतावनी शामिल है। धातु स्टैम्पिंग के लिए, आधारभूत सूत्र है टनेज = परिधि × मोटाई × अपरदन शक्ति । हालांकि, उन्नत उच्च-सामर्थ्य इस्पात (AHSS) के साथ मानक गणना खतरनाक ढंग से विफल हो जाती है, जहां उच्च तन्य सामर्थ्य और कार्य शक्तिकरण मृदु इस्पात की तुलना में आवश्यक बल को 3–5 गुना तक बढ़ा सकता है।

इंजेक्शन मोल्डिंग अनुप्रयोगों के लिए, प्राथमिक सूत्र है क्लैंप बल = प्रक्षेपित क्षेत्रफल × क्लैंप गुणक (आमतौर पर दीवार की मोटाई के आधार पर 2–5 टन/इंच²)। इंजीनियरिंग टीमों को केवल शिखर टनेज की पुष्टि नहीं करनी चाहिए, बल्कि गहरे खींचाव ऑपरेशन के दौरान स्टॉल होने से बचने के लिए प्रेस की ऊर्जा क्षमता (फ्लाईव्हील ऊर्जा) की भी जांच करनी चाहिए। सांचे के डिजाइन को अंतिम रूप देने से पहले हमेशा परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) के साथ गणना की पुष्टि करें।

AHSS पैराडाइम शिफ्ट: पुराने सूत्र क्यों विफल होते हैं

ऑटोमोटिव क्षेत्र में, माइल्ड स्टील से उन्नत उच्च-शक्ति इस्पात (AHSS) में संक्रमण ने 1980 के दशक की "अनुमानित गणना" को अप्रचलित कर दिया है। पारंपरिक नियम (जैसे लंबाई × मोटाई × स्थिरांक) आम ब्रैकेट के लिए काम करते थे, लेकिन आधुनिक ऑटोमोटिव संरचनात्मक घटकों जैसे बी-पिलर या चेसिस रीइनफोर्समेंट के लिए गंभीर सुरक्षा जोखिम पैदा करते हैं।

ड्यूल फेज (DP) और तीसरी पीढ़ी के इस्पात जैसे AHSS ग्रेड अब नियमित रूप से 1180 MPa से अधिक तन्य शक्ति प्राप्त कर लेते हैं। इससे "गुणक प्रभाव" पैदा होता है जहां सामग्री को कतरने या आकार देने के लिए आवश्यक बल रैखिक रूप से नहीं बढ़ता है। AHSS दिशानिर्देश चेतावनी देते हैं कि पारंपरिक भविष्यवाणियां अक्सर आवश्यक टनेज का अल्पांकन करती हैं, जिससे प्रेस में रुकावट या ढांचे को घातक क्षति हो सकती है।

इसके अलावा, इंजीनियरों को ध्यान में रखना चाहिए कार्य-सख्ती माइल्ड स्टील के विपरीत, जो अपेक्षाकृत स्थिर व्यवहार बनाए रखती है, एएचएसएस (AHSS) विरूपित होने के साथ काफी मजबूत हो जाता है। 980 MPa की उपज शक्ति वाली एक सामग्री आकार देने की प्रक्रिया के दौरान 100 MPa से अधिक बढ़ सकती है। नतीजतन, उस प्रेस का चयन जो केवल सामग्री के प्रारंभिक गुणों के आधार पर किया गया हो, अक्सर स्ट्रोक को पूरा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा वक्र की कमी के कारण असफल रहता है, भले ही उसकी नामित शिखर टन भार पर्याप्त दिखाई दे।

भाग 1: धातु स्टैम्पिंग टनेज गणना

संरचनात्मक ऑटोमोटिव भागों के लिए, सटीक टनेज गणना अपरूपण और तन्य विफलता के भौतिकी से शुरू होती है। यह गणना इस बात पर निर्भर करती है कि संचालन कटिंग (ब्लैंकिंग/पियर्सिंग) है या आकार देना (ड्रॉइंग/मोड़ना)।

आधार सूत्र: ब्लैंकिंग और पियर्सिंग

शीट धातु को काटने के लिए आवश्यक बल की गणना करने का मूल सूत्र है:

T = L × t × Ss

• टी = टनेज (आवश्यक बल)
• L = कट की कुल लंबाई (परिधि)
• टी = सामग्री की मोटाई
• एस एस = सामग्री की अपरूपण शक्ति

महत्वपूर्ण सामग्री समायोजन: मानक माइल्ड स्टील के लिए, अपरूपण शक्ति (शियर स्ट्रेंथ) को अक्सर तनन शक्ति (टेंसाइल स्ट्रेंथ) का 80% माना जाता है। हालाँकि, उच्च-शक्ति वाले ऑटोमोटिव मिश्र धातुओं के लिए, आपको मिल के प्रमाणन की जाँच करनी चाहिए। यहाँ सामान्य स्थिरांक का उपयोग करना प्रेस के आकार को कम करने का सबसे आम कारण है।

उतारने और सुरक्षा के लिए सुधार

कटिंग बल केवल समीकरण का एक हिस्सा है। आपको जोड़ना चाहिए उतारने का बल (स्ट्रिपिंग फोर्स) —उस बल को जो सामग्री से पंच को निकालने के लिए आवश्यक होता है, जो प्रत्यास्थता वापसी (स्प्रिंगबैक) के कारण कसकर पकड़ में रहता है। AHSS के लिए, उतारने का बल कटिंग बल का 20% तक पहुँच सकता है। इसलिए, कुल आवश्यक टनेज ($T_{total}$) की गणना आमतौर पर इस प्रकार की जानी चाहिए:

$T_{total} = T_{cutting} \times 1.20$ (सुरक्षा और उतारने का गुणक)

उत्पादन में व्यावहारिक अनुप्रयोग

जब सैद्धांतिक गणना से भौतिक उत्पादन की ओर बढ़ा जाता है, तो उपकरण की क्षमता सीमाकारक कारक बन जाती है। त्वरित प्रोटोटाइपिंग से बड़े पैमाने पर उत्पादन तक का अंतर पाटने वाले निर्माताओं के लिए, विविध प्रेस क्षमताओं वाले साझेदार का चयन करना महत्वपूर्ण है। उन कंपनियों की तरह शाओयी मेटल तकनीक ऑटोमोटिव नियंत्रण भुजाओं और सबफ्रेम की उच्च-बल आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए 600 टन तक के प्रेस का उपयोग करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि सैद्धांतिक गणनाएँ IATF 16949-प्रमाणित कार्यान्वयन के अनुरूप हों।

भाग 2: इंजेक्शन मोल्डिंग क्लैंप टनेज

धातु स्टैम्पिंग चेसिस चर्चा को प्रभावित करती है, लेकिन "ऑटोमोटिव पार्ट्स" का एक महत्वपूर्ण हिस्सा आंतरिक और सौंदर्य घटकों को संदर्भित करता है जो इंजेक्शन मोल्डिंग के माध्यम से उत्पादित किए जाते हैं। यहाँ, महत्वपूर्ण मापदंड क्लैंप टनेज है—वह बल जो मोल्ड को इंजेक्शन दबाव के विरुद्ध बंद रखने के लिए आवश्यक है।

प्रक्षेपित क्षेत्र सूत्र

क्लैंप बल का अनुमान लगाने के लिए उद्योग-मानक सूत्र है:

F = A × CF

• F = क्लैंप बल (टन)
• ए = कुल प्रक्षेपित क्षेत्र (रनर्स सहित)
• सीएफ = क्लैंप गुणक (प्रति वर्ग इंच/सेमी टन)

ऑटोमोटिव विशिष्टताएँ: पतली दीवारें और उच्च प्रवाह

मानक उपभोक्ता प्लास्टिक में 2–3 टन प्रति वर्ग इंच के क्लैंप गुणांक का उपयोग हो सकता है। हालाँकि, बंपर या पतली-दीवार वाले इंस्ट्रूमेंट पैनल जैसे ऑटोमोटिव भागों को सामग्री जमने से पहले खाली स्थान को भरने के लिए आमतौर पर अधिक इंजेक्शन दबाव की आवश्यकता होती है। RJG Inc. इन मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए क्लैंप गुणांक को अक्सर 3–5 टन प्रति वर्ग इंच तक बढ़ा देना चाहिए। इसके अतिरिक्त, फ्लैश को रोकने के लिए 10% की सुरक्षा सीमा जोड़ी जानी चाहिए, ताकि प्रेस अपनी निरपेक्ष सीमा के बजाय एक स्थिर सीमा के भीतर संचालित हो।

उन्नत आकार निर्धारण: ऊर्जा बनाम शिखर टनेज

ऑटोमोटिव प्रेस चयन में एक सामान्य त्रुटि है टनेज रेटिंग के साथ ऊर्जा क्षमता को भ्रमित करना। 500 टन की क्षमता वाला प्रेस स्ट्रोक के निचले छोर (बॉटम डेड सेंटर) के निकट ही 500 टन का बल प्रदान कर सकता है। यदि आपके ऑटोमोटिव भाग के लिए गहरा खींचाव आवश्यक है (उदाहरण के लिए, 4 इंच गहरा ऑयल पैन), तो आकार निर्धारण निचले छोर से कई इंच ऊपर शुरू होता है।

इस ऊंचाई पर, प्रेस का यांत्रिक लाभ कम होता है, और उपलब्ध टनेज काफी हद तक "कम हो जाता है"। अधिक गंभीरता से, गहरा खींचना (डीप ड्रॉइंग) फ्लाईव्हील से बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करता है। यदि धातु को हिलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा फ्लाईव्हील में संग्रहीत गतिज ऊर्जा से अधिक है, तो प्रेस चाहे जो भी टनेज रेटिंग हो, स्थगित हो जाएगा। निर्माता यह बताता है कि मोटर के जलने और ऑटोमोटिव स्टैम्पिंग में क्लच की विफलता का प्राथमिक कारण "टनेज वक्र" की उपेक्षा करना है।

उल्टे टनेज का खतरा

उच्च-तन्यता ब्लैंकिंग संचालन में जब सामग्री टूटती है, तो तुरंत भारी मात्रा में ऊर्जा मुक्त होती है। इससे "उल्टा टनेज" (या स्नैप-थ्रू) उत्पन्न होता है, जो प्रेस संरचना में वापस झटके भेजता है। जबकि मानक प्रेस लगभग 10% क्षमता के उल्टे भार को सहन कर सकते हैं, AHSS को काटने से 20% से अधिक उल्टे भार उत्पन्न हो सकते हैं। इस तरह के बार-बार झटके प्रेस फ्रेम में दरारें डालते हैं और संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स को नष्ट कर देते हैं। इस जोखिम को कम करने के लिए अक्सर हाइड्रोलिक डैम्पर या विशेष सर्वो प्रेस की आवश्यकता होती है।

अनुकरण की भूमिका (AutoForm/FEA)

कार्य शक्ति वृद्धि, घर्षण गुणांकों और जटिल ज्यामिति के चरों को देखते हुए, मैनुअल हस्तगणना को अंतिम विनिर्देशों के बजाय अनुमान के रूप में देखा जाना चाहिए। प्रमुख ऑटोमोटिव आपूर्तिकर्ता अब अंतिम प्रेस चयन के लिए AutoForm जैसे परिमित अवयव विश्लेषण (FEA) सॉफ़्टवेयर के उपयोग को अनिवार्य करते हैं।

सिमुलेशन ऐसे अंतर्दृष्टि प्रदान करता है जो सूत्रों से छूट जाते हैं, जैसे:

• सक्रिय बाइंडर बल: आकर्षण के दौरान शीट को स्थान पर रखने के लिए आवश्यक चर बल।
• स्थानीय शक्ति वृद्धि मानचित्र: ढालाई के दौरान ठीक वहीं दृश्यावली जहां सामग्री का यील्ड स्ट्रेंथ बढ़ जाता है।
• घर्षण विकास: स्ट्रोक के मध्य में लुब्रिकेंट विघटन टनेज आवश्यकताओं को कैसे प्रभावित करता है।

के अनुसार स्टैम्पिंग अनुकरण , प्रक्रिया को डिजिटल रूप से सत्यापित करने से भौतिक प्रयास के दौरान "डाई क्रैश" की अत्यधिक लागत से बचा जा सकता है। उद्धरण उद्देश्यों के लिए, सामग्री बैच में भिन्नताओं को ध्यान में रखते हुए हमेशा सिमुलेशन परिणामों की ऊपरी सीमा का उपयोग करें।

टनेज गणना में इंजीनियरिंग अखंडता

ऑटोमोटिव पार्ट्स के लिए प्रेस टनेज की गणना में त्रुटि की सीमा समाप्त हो गई है। उच्च-सामर्थ्य मिश्र धातुओं के आगमन का अर्थ है कि प्रेस का आकार कम करना अब एक मामूली दक्षता समस्या नहीं है—यह मशीनरी और सुरक्षा के लिए एक आपदाकारक जोखिम है। इंजीनियरों को स्थिर सूत्रों से आगे बढ़कर सामग्री व्यवहार, ऊर्जा वक्रों और सिमुलेशन डेटा की गतिशील समझ विकसित करनी चाहिए।

शिखर भार और ऊर्जा क्षमता के बीच कठोरता से अंतर करके और FEA के साथ परिणामों को सत्यापित करके, निर्माता अपने संपत्ति की रक्षा कर सकते हैं और दोष-मुक्त घटकों की डिलीवरी सुनिश्चित कर सकते हैं। इस उच्च-जोखिम वाले वातावरण में, परिशुद्धता केवल एक लक्ष्य नहीं है; यह एकमात्र संचालन मानक है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

1. हाइड्रोलिक और यांत्रिक प्रेस टनेज के बीच क्या अंतर है?

हाइड्रोलिक प्रेस स्ट्रोक के किसी भी बिंदु पर पूर्ण रेटेड टनेज प्रदान कर सकते हैं, जिससे वे उन क्षणों में जब बल की आवश्यकता शुरुआत में होती है, गहरे ड्रॉइंग के लिए आदर्श बन जाते हैं। यांत्रिक प्रेस केवल स्ट्रोक के निचले छोर (बॉटम डेड सेंटर) के पास ही पूर्ण टनेज प्रदान कर सकते हैं और ऊंची स्थितियों में फ्लाईव्हील ऊर्जा द्वारा सीमित होते हैं।

3. सामग्री की मोटाई टनेज गणना को कैसे प्रभावित करती है?

खाली करने के ऑपरेशन में टनेज सीधे सामग्री की मोटाई के अनुपात में होता है। मोटाई को दोगुना करने से आवश्यक बल भी दोगुना हो जाता है। हालाँकि, मोड़ने और आकार देने में, मोटाई बल को घातांकी रूप से बढ़ाती है, जिसमें अक्सर भार को प्रबंधित करने के लिए डाई ओपनिंग की चौड़ाई में समायोजन की आवश्यकता होती है।

3. प्रेस टनेज के लिए सुरक्षा मार्जिन की आवश्यकता क्यों होती है?

सामग्री में भिन्नता (जैसे मिल से मोटे बैच), उपकरण के क्षरण (कुंद पंच में अधिक बल की आवश्यकता होती है) और प्रेस को अधिकतम क्षमता पर संचालित होने से रोकने के लिए, जो फ्रेम और ड्राइव सिस्टम पर क्षरण को तेज करता है, के लिए खाते में 20% की सुरक्षा सीमा की अनुशंसा की जाती है।