संक्षिप्त में

ड्यूल फेज (DP) स्टील उन्नत उच्च-शक्ति स्टील (AHSS) होते हैं, जिनकी सूक्ष्म संरचना में कठोर मार्टेंसाइट के द्वीप मुलायम फेराइट आधार में फैले होते हैं। यह अद्वितीय संयोजन निम्न यील्ड-टू-टेंसाइल शक्ति अनुपात (~0.6) और उच्च प्रारंभिक कार्य शक्ति वृद्धि दर (n-मान) प्रदान करता है, जिससे इन्हें आकृति देने योग्यता और दुर्घटना सहनशीलता दोनों की आवश्यकता वाले जटिल ऑटोमोटिव स्टैम्पिंग के लिए आदर्श बनाता है। हालाँकि, सफल स्टैम्पिंग के लिए महत्वपूर्ण स्प्रिंगबैक और किनारे दरार के जोखिम का प्रबंधन करना आवश्यक होता है। इंजीनियरों को आमतौर पर पंच क्लीयरेंस को 12–14% तक बढ़ाना पड़ता है और उच्च टनेज और घर्षण दर को संभालने के लिए TiC या CrN जैसे उन्नत कोटिंग वाले अधिक कठोर उपकरणों का उपयोग करना पड़ता है।

सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुण

ड्यूल फेज स्टील का इंजीनियरिंग मूल्य इसकी विशिष्ट दो-चरण सूक्ष्म संरचना में निहित है। अवक्षेपण कठोरीकरण पर निर्भर उच्च-शक्ति लघु-मिश्रधातु (HSLA) स्टील के विपरीत, डीपी स्टील अपने गुण एक सम्मिश्र संरचना से प्राप्त करता है: एक लचीली फेराइट आधारभूत संरचना जो तन्यता प्रदान करती है, और फैले हुए कठोर मार्टेंसाइटिक द्वीप जो शक्ति प्रदान करते हैं। जब विरूपित किया जाता है, तो विकृति मार्टेंसाइट के चारों ओर के नरम फेराइट चरण में केंद्रित हो जाती है, जिससे उच्च प्रारंभिक कार्य कठोरीकरण दर (n-मान) प्राप्त होती है।

यह सूक्ष्म संरचना ठंडे आकार देने के लिए विशेष रूप से अनुकूलित एक यांत्रिक व्यवहार प्रोफ़ाइल बनाती है। जबकि HSLA ग्रेड आमतौर पर लगभग 0.8 का उत्पत्ति सामर्थ्य-तन्य सामर्थ्य (YS/TS) अनुपात प्रदर्शित करते हैं, डीपी स्टील लगभग 0.6 का बहुत कम अनुपात बनाए रखता है। यह निम्न उत्पत्ति बिंदु प्लास्टिक विरूपण को शुरू होने की अनुमति देता है, जिससे सामग्री के अंतिम तन्य सीमा तक पहुँचने से पहले जटिल आकृतियों का निर्माण सुगम हो जाता है। फैब्रिकेटर के नोट्स कि यह उच्च n-मान विशेष रूप से कम विकृति सीमा (4–6%) में स्पष्ट होता है, जिससे भाग के पूरे क्षेत्र में विकृति का समान वितरण होता है और प्रेस स्ट्रोक की शुरुआत में स्थानीय संकीर्णन रोका जाता है।

डीपी590, डीपी780 और डीपी980 जैसे सामान्य व्यावसायिक ग्रेड उनकी न्यूनतम तन्य शक्ति (एमपीए में) के आधार पर परिभाषित किए जाते हैं। जैसे-जैसे मार्टेंसाइट का आयतन अंश बढ़ता है, तन्य शक्ति बढ़ जाती है, लेकिन लचीलापन स्वाभाविक रूप से कम हो जाता है। इंजीनियरों को इन कारकों का संतुलन बनाना चाहिए, अक्सर गहराई तक खींचे गए भागों के लिए कम मार्टेंसाइट अंश और ढांचागत रेल के लिए उच्च अंश का चयन करना चाहिए जहां घुसपैठ रोकने का प्रदर्शन सर्वोच्च प्राथमिकता होता है।

स्टैम्पिंग चुनौतियाँ: स्प्रिंगबैक और एज क्रैकिंग

वह बहुत विशेषता जो डीपी स्टील को वांछनीय बनाती है—उच्च कार्य कठोरीकरण दर—उसके प्राथमिक निर्माण दोष: स्प्रिंगबैक को जन्म देती है। क्योंकि विरूपण के दौरान सामग्री तेजी से कठोर हो जाती है, भाग में संग्रहीत लोचदार पुनर्प्राप्ति तनाव माइल्ड स्टील की तुलना में काफी अधिक होता है। इसका प्रभाव डाई से भाग निकालने के बाद साइड वॉल कर्ल और कोणीय परिवर्तन के रूप में दिखाई देता है, जो असेंबली के लिए आयामी सटीकता को जटिल बना देता है।

स्प्रिंगबैक को कम करने के लिए, प्रक्रिया इंजीनियर कई डाई डिजाइन रणनीतियों का उपयोग करते हैं। ओवर-क्राउनिंग डाई सतहों को इस प्रकार डिज़ाइन करना कि सामग्री सही ज्यामिति में आराम कर सके। इसके अतिरिक्त, वॉल बीड या स्टिफनर डिज़ाइन करके ज्यामिति को स्थिर किया जा सकता है। एक अधिक उन्नत तकनीक में प्रेस स्ट्रोक के अंत में उच्च विकृति लागू करके अवशिष्ट संपीड़न तनाव को कम करना शामिल है, प्रभावी ढंग से आकार को "सेट" करना।

किनारे का दरार होना एक अन्य महत्वपूर्ण विफलता का रूप है, विशेष रूप से स्ट्रेच फ्लैंजिंग संचालन के दौरान। मुलायम फेराइट और कठोर मार्टेंसाइट के बीच कठोरता का अंतर धातु के किनारों पर तनाव को बढ़ाता है, जिससे सूक्ष्म रिक्त स्थान बनते हैं जो आगे चलकर दरारों में विलय हो सकते हैं। एसएसएबी सुझाव देता है गहरी ड्राइंग या खींचे हुए किनारों की आवश्यकता वाली ज्यामिति के लिए विशेष "ड्यूल फेज हाई फॉर्मेबिलिटी" (DH) ग्रेड का उपयोग करने की सलाह देता है। ये तीसरी पीढ़ी के एएचएसएस ग्रेड उच्च विकृति स्तरों पर भी आकार देने की क्षमता बनाए रखने के लिए ट्रिप-सहायता वाली सूक्ष्म संरचना (अवशिष्ट ऑस्टेनाइट के साथ) का उपयोग करते हैं और मानक डीपी ग्रेड की तुलना में किनारे के दरार के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध प्रदान करते हैं।

उपकरण और डाई डिजाइन दिशानिर्देश

ड्यूल फेज स्टील के स्टैम्पिंग के लिए माइल्ड स्टील या एचएसएलए के लिए उपयोग किए जाने वाले मानक उपकरण पैरामीटर के बारे में मौलिक रूप से पुनर्विचार की आवश्यकता होती है। सबसे महत्वपूर्ण समायोजन पंच क्लीयरेंस है। डीपी स्टील में धातु की उच्च अपरूपण शक्ति के कारण धातु मोटाई के लगभग 9% का मानक क्लीयरेंस अक्सर गंभीर किनारे के फटने का कारण बनता है।

डेटा स्रोत टाटा स्टील यह दर्शाता है कि पंच क्लीयरेंस को बढ़ाने से 12–14%किनारे की गुणवत्ता में काफी सुधार होता है। एक मामले के अध्ययन में, क्लीयरेंस को 9% से बढ़ाकर 12% करने से भागों के विभाजन की दर 22% से घटकर लगभग शून्य हो गई। इस बड़े अंतराल से कटिंग किनारे पर तनाव की स्थिति बदल जाती है, जिससे फ्लैंज में सूक्ष्म दरारों के फैलने की प्रवृत्ति कम हो जाती है।

उपकरण का क्षरण भी तेज हो जाता है। DP स्टील को बनाने के लिए आवश्यक उच्च संपर्क दबाव—जो संरचनात्मक घटकों के लिए अक्सर 600 टन से अधिक होता है—चिपकने (गैलिंग) और डाई के त्वरित क्षरण का कारण बन सकता है। सेवा अंतराल को बढ़ाने के लिए उपकरण स्टील को टाइटेनियम कार्बाइड (TiC) या क्रोमियम नाइट्राइड (CrN) जैसे कठोर, कम घर्षण वाले सतह उपचारों से लेपित किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, प्रेस में स्वयं पर्याप्त कठोरता होनी चाहिए ताकि इन उच्च भारों के तहत विक्षेपण न हो, जो अन्यथा भाग की सहनशीलता को प्रभावित कर देगा।

इन बढ़ी हुई उपकरण आवश्यकताओं का सामना कर रहे निर्माताओं के लिए, एक विशिष्ट निर्माण प्रदाता के साथ साझेदारी करना अक्सर सबसे कुशल मार्ग होता है। शाओयी मेटल टेक्नोलॉजी व्यापक समाधानों के लिए व्यापक समाधान प्रदान करती है जो प्रोटोटाइपिंग से बड़े पैमाने पर उत्पादन तक के अंतर को पाटते हैं। 600 टन तक की प्रेस क्षमता और IATF 16949 प्रमाणन के साथ, वे DP और DH ग्रेड जैसे उन्नत उच्च-सामर्थ्य इस्पात के कठोर टन भार और सटीकता आवश्यकताओं को नियंत्रण भुजाओं और सबफ्रेम जैसे महत्वपूर्ण घटकों के लिए संभालने के लिए उपकरणबद्ध हैं।

बेक हार्डनिंग और अंतिम प्रदर्शन

ड्यूल फेज इस्पात का एक छिपा हुआ लाभ इसका "बेक हार्डनिंग" (BH) प्रभाव है। यह घटना ऑटोमोटिव पेंट क्यूरिंग चक्र के दौरान होती है, आमतौर पर 20 मिनट के लिए लगभग 170°C पर। इस तापीय प्रक्रिया के दौरान, इस्पात की सूक्ष्म संरचना में मुक्त कार्बन परमाणु फैलते हैं और स्टैम्पिंग के दौरान उत्पन्न विस्थापनों को स्थिर करते हैं।

यह तंत्र भाग के आयामों को प्रभावित किए बिना उपज शक्ति में महत्वपूर्ण वृद्धि करता है—आमतौर पर 50 से 100 MPa तक बढ़ जाता है। इस स्थैतिक शक्ति लाभ के कारण मोटर वाहन इंजीनियरों को वाहन के वजन को कम करने के लिए "डाउनगेज" (पतली सामग्री का उपयोग) करने की अनुमति मिलती है, जबकि अंतिम भाग क्रैश सुरक्षा लक्ष्यों को पूरा करता है। प्रेस शॉप से कार्य शक्तिकरण और पेंट शॉप से बेक हार्डनिंग के संयोजन से अंतिम घटक में असाधारण ऊर्जा अवशोषण क्षमता आ जाती है, जिससे DP स्टील B-पिलर, छत रेल और क्रॉस मेम्बर जैसे सुरक्षा केज घटकों के लिए मानक विकल्प बन जाता है।

निष्कर्ष: AHSS उत्पादन के लिए अनुकूलन

ड्यूल फेज स्टील आधुनिक ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग में एक महत्वपूर्ण संतुलन बिंदु का प्रतिनिधित्व करता है, जो सुरक्षा अनुपालन के लिए आवश्यक सामर्थ्य और उत्पादन संभवता के लिए आवश्यक तन्यता दोनों प्रदान करता है। यद्यपि इस सामग्री में विशिष्ट चुनौतियाँ होती हैं—विशेष रूप से स्प्रिंगबैक प्रबंधन और उपकरण पहनने के संबंध में—इन्हें डेटा-आधारित डाई डिज़ाइन और उचित प्रेस चयन के माध्यम से प्रभावी ढंग से दूर किया जा सकता है। फेराइट-मार्टेंसाइट सूक्ष्म संरचना के अद्वितीय भौतिकी का सम्मान करके और पंच क्लीयरेंस जैसे मापदंडों को अनुशंसित 12–14% सीमा तक समायोजित करके निर्माता इस बहुमुखी सामग्री के वजन में बचत और प्रदर्शन क्षमता का पूरा लाभ उठा सकते हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

1. ड्यूल फेज स्टील, HSLA स्टील से कैसे भिन्न है?

जबकि उच्च-सामर्थ्य निम्न-मिश्रधातु (HSLA) इस्पात अवक्षेपण कठोरीकरण के लिए सूक्ष्म-मिश्रधातु तत्वों पर निर्भर करते हैं, ड्यल प्रावस्था (DP) इस्पात फेराइट और मार्टेंसाइट की दो-प्रावस्था सूक्ष्म संरचना पर निर्भर करते हैं। इससे DP इस्पात में HSLA की तुलना में कम यील्ड-टू-टेंसाइल अनुपात (~0.6 बनाम 0.8) और उच्च प्रारंभिक कार्य कठोरीकरण दर होती है, जो समतुल्य तन्य सामर्थ्य पर बेहतर आकृति निर्माण क्षमता की अनुमति देती है।

dP इस्पात के स्टैम्पिंग के लिए अनुशंसित पंच क्लीयरेंस क्या है?

माइल्ड स्टील के लिए उपयोग की जाने वाली मानक पंच क्लीयरेंस (लगभग 9%) आमतौर पर DP इस्पात के लिए बहुत तंग होती है और किनारे के फटने का कारण बन सकती है। उद्योग के सर्वोत्तम अभ्यास क्लीयरेंस को सामग्री की मोटाई के 12–14%तक बढ़ाने का सुझाव देते हैं ताकि किनारे की गुणवत्ता और उपकरण जीवन में सुधार हो सके।

ड्यल प्रावस्था इस्पात में स्प्रिंगबैक का कारण क्या है?

स्प्रिंगबैक फॉर्मिंग के बाद सामग्री की उच्च लोचदार पुनर्प्राप्ति के कारण होता है। डीपी इस्पात की उच्च कार्य कठोरीकरण दर का अर्थ है कि विरूपण के दौरान यह महत्वपूर्ण लोचदार ऊर्जा संग्रहीत करता है। जब डाई खुलती है, तो यह ऊर्जा मुक्त हो जाती है, जिससे भाग स्प्रिंग बैक या मुड़ जाता है। इसे डाई डिजाइन में ओवर-क्राउनिंग या री-स्ट्राइकिंग के माध्यम से समायोजित करना चाहिए।

4. क्या ड्यूल फेज इस्पात को वेल्ड किया जा सकता है?

हां, डीपी इस्पात में आमतौर पर अच्छी वेल्डेबिलिटी होती है, लेकिन विशिष्ट कार्बन समतुल्य पर विचार किया जाना चाहिए। जबकि निम्न शक्ति वर्ग (DP590) को आसानी से स्पॉट वेल्ड किया जा सकता है, उच्च शक्ति वर्ग (DP980 और उससे ऊपर) को वेल्ड हीट-प्रभावित क्षेत्र में भंगुर तिरछेपन को रोकने के लिए वेल्डिंग पैरामीटर्स में समायोजन, जैसे बढ़ी हुई इलेक्ट्रोड बल या विशिष्ट पल्स अनुसूची की आवश्यकता हो सकती है।