संक्षिप्त में

उच्च ताकत वाले स्टील के स्टैम्पिंग में तीन प्रमुख इंजीनियरिंग बाधाएँ होती हैं: उच्च यील्ड ताकत के कारण गंभीर स्प्रिंगबैक अत्यधिक संपर्क दबाव के कारण तीव्र टूल के घिसाव खतरनाक रिवर्स टनेज (स्नैप-थ्रू) जो प्रेस के आंतरिक भागों को नुकसान पहुँचा सकता है। इन चुनौतियों पर काबू पाने के लिए माइल्ड स्टील की पारंपरिक प्रथाओं से उन्नत शमन रणनीतियों में संक्रमण की आवश्यकता होती है, जिसमें क्षतिपूर्ति के लिए तनाव-आधारित सिमुलेशन, विशेष लेप के साथ पाउडर धातुकर्म (PM) उपकरण इस्पात का उपयोग और निम्न गति पर ऊर्जा के प्रबंधन के लिए सर्वो प्रेस तकनीक शामिल है। सफल निर्माण पूरी प्रक्रिया—डाई डिज़ाइन से लेकर स्नेहन तक—के अनुकूलन पर निर्भर करता है ताकि उपकरण जीवन के बलिदान के बिना आयामी सटीकता बनाए रखी जा सके।

चुनौती 1: स्प्रिंगबैक और आयामी नियंत्रण

उच्च ताकत वाले स्टील (AHSS) और उच्च-ताकत वाले कम-मिश्र धातु (HSLA) सामग्री को स्टैंपिंग करने में सबसे आम समस्या स्प्रिंगबैक है—जब फॉर्मिंग लोड हटा लिया जाता है, तो धातु की लोचदार पुनर्प्राप्ति। मामूली स्टील के विपरीत, जो अपेक्षाकृत अच्छे ढंग से अपने आकार को बरकरार रखती है, AHSS में काफी अधिक यील्ड स्ट्रेंथ होती है, जिसके कारण यह आक्रामक ढंग से 'वापस उछलती' है। इस ज्यामितीय विचलन केवल एक रैखिक वापसी नहीं है; अक्सर यह साइडवॉल कर्ल और ट्विस्ट के रूप में प्रकट होता है, जिससे सटीक घटकों के लिए आयामी नियंत्रण बेहद कठिन हो जाता है।

AHSS के लिए पारंपरिक प्रयास और त्रुटि विधियाँ अक्षम हैं। इसके बजाय, इंजीनियरों को उन्नत परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) पर भरोसा करना चाहिए जो सरल विकृति-आधारित मापदंडों के बजाय तनाव-आधारित भविष्यवाणी मॉडल का उपयोग करते हैं। सिमुलेशन डाई डिजाइनरों को ज्यामितीय क्षतिपूर्ति लागू करने में सक्षम बनाता है—जानबूझकर डाई फेस को अधिक मोड़कर या विकृत करके ताकि पार्ट वापस सही आकार में आ जाए। हालांकि, यांत्रिक हस्तक्षेप के बिना अक्सर सिमुलेशन अपर्याप्त होता है।

व्यावहारिक प्रक्रिया में समायोजन भी उतने ही महत्वपूर्ण हैं। इस तरह की तकनीकें जैसे घूर्णी मोड़ और लॉक स्टेप्स या “कॉइन बीड्स” सामग्री में तनाव को तय करने में मदद कर सकते हैं। निर्माता के अनुसार, स्ट्रोक के निचले छोर पर एक “धीमी गति” (dwell) को प्रोग्राम करने के लिए सर्वो प्रेस तकनीक का उपयोग करने से सामग्री पर भार के तहत आराम मिलता है, जिससे लोचदार पुनर्प्राप्ति में काफी कमी आती है। आकृति निर्धारित करने (शेप सेटिंग) की यह विधि साधारण क्रैश फॉर्मिंग की तुलना में बहुत अधिक प्रभावी है, जिसमें अत्यधिक टनेज की आवश्यकता होती है और उपकरणों के घिसावट तेजी से बढ़ता है।

चुनौती 2: उपकरण घिसावट और डाई विफलता

AHSS सामग्री की उच्च उत्पादन शक्ति—अक्सर 600 MPa या यहां तक कि 1000 MPa से अधिक—स्टैम्पिंग उपकरणों पर भारी संपर्क दबाव डालती है। ऐसा वातावरण गैलिंग, चिपिंग और आघातजनक उपकरण विफलता का उच्च जोखिम पैदा करता है। D2 या M2 जैसी मानक उपकरण स्टील, जो मृदु इस्पात के लिए पर्याप्त प्रदर्शन करती हैं, अक्सर AHSS को संसाधित करते समय सामग्री की कठोर प्रकृति और आकार देने के लिए आवश्यक उच्च ऊर्जा के कारण समय से पहले विफल हो जाती हैं।

इसका मुकाबला करने के लिए, निर्माताओं को अपग्रेड करना चाहिए पाउडर धातुकर्म (PM) उपकरण इस्पात । PM-M4 जैसे ग्रेड उच्च मात्रा वाले उत्पादन के लिए उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध प्रदान करते हैं, जबकि PM-3V उच्च प्रभाव वाले अनुप्रयोगों में चिपिंग को रोकने के लिए आवश्यक कठोरता प्रदान करता है। सामग्री चयन से परे, सतह तैयारी अत्यंत महत्वपूर्ण है। विल्सन टूल पंच पर बेलनाकार ग्राइंड से सीधी-रेखा ग्राइंड पर स्विच करने की सिफारिश करता है। यह अनुदैर्ध्य बनावट निकासी घर्षण को कम करती है और निष्कर्षण चरण के दौरान गैलिंग के जोखिम को कम करती है।

सतह कोटिंग्स अंतिम सुरक्षा रेखा हैं। टाइटेनियम कार्बोनाइट्राइड (TiCN) या वैनेडियम कार्बाइड (VC) जैसी उन्नत फिजिकल वेपर डिपॉजिशन (PVD) और थर्मल डिफ्यूजन (TD) कोटिंग्स, अनकोटेड उपकरणों की तुलना में उपकरण जीवन को लगभग 700% तक बढ़ा सकती हैं। ये कोटिंग्स एक कठोर, स्नेहक बाधा प्रदान करती हैं जो उच्च ताकत वाले इस्पात की विरूपण ऊर्जा द्वारा उत्पन्न चरम गर्मी का सामना करती हैं।

चुनौती 3: प्रेस क्षमता और स्नैप-थ्रू लोड

उच्च ताकत वाले स्टील को स्टैम्पिंग करने में एक छिपा हुआ खतरा प्रेस पर स्वयं के प्रभाव, विशेष रूप से ऊर्जा क्षमता और रिवर्स टनेज (स्नैप-थ्रू) के संदर्भ में होता है। यांत्रिक प्रेस को स्ट्रोक के निचले हिस्से के पास टनेज के लिए रेट किया जाता है, लेकिन AHSS को फॉर्म करने के लिए स्ट्रोक की शुरुआत में ही अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, जब सामग्री टूटती है (थ्रू-ब्रेक), तो संग्रहीत स्थितिज ऊर्जा के अचानक मुक्त होने से प्रेस संरचना में वापस एक झटका फैल जाता है। यह "स्नैप-थ्रू" लोड बेयरिंग, कनेक्टिंग रॉड और यहां तक कि प्रेस फ्रेम को भी नष्ट कर सकता है यदि यह उपकरण की निर्धारित रिवर्स टनेज क्षमता (आमतौर पर अग्रेषित क्षमता का केवल 10-20%) से अधिक हो जाए।

इन बलों को कम करने के लिए सावधानीपूर्वक उपकरण चयन और डाई इंजीनियरिंग की आवश्यकता होती है। पंच लंबाई में अंतर रखना और कटिंग किनारों पर अपरूपण कोण लगाना समय के साथ टूटने के भार को वितरित कर सकता है, जिससे शिखर झटका कम हो जाता है। हालाँकि, भारी ढांचे वाले घटकों के लिए, प्रेस की क्षमता स्वयं अक्सर बोतल-की-गर्दन की समस्या होती है। इन भारों को सुरक्षित ढंग से संभालने के लिए एक विशेषज्ञ निर्माता के साथ साझेदारी अक्सर आवश्यक होती है। उदाहरण के लिए, शाओयी मेटल टेक्नोलॉजी के व्यापक स्टैम्पिंग समाधान 600 टन तक की प्रेस क्षमता शामिल है, जो छोटे मानक प्रेसों को अधिभारित कर देने वाले नियंत्रण आर्म और सबफ्रेम जैसे भारी-गेज ऑटोमोटिव घटकों के स्थिर उत्पादन की अनुमति देता है।

ऊर्जा प्रबंधन एक अन्य महत्वपूर्ण कारक है। झटके के भार कम करने के लिए पारंपरिक यांत्रिक प्रेस को धीमा करना अनजाने में उपलब्ध फ्लाइव्हील ऊर्जा (जो वेग के वर्ग के समानुपाती होती है) को कम कर देता है, जिससे स्टॉल हो सकता है। सर्वो प्रेस इस समस्या को हल करते हैं क्योंकि वे कम गति पर भी पूर्ण ऊर्जा उपलब्ध रखते हैं, जिससे डाई और प्रेस ड्राइवट्रेन दोनों की रक्षा के लिए धीमी, नियंत्रित ब्रेकथ्रू की अनुमति मिलती है।

चुनौती 4: आकृति देने की सीमा और किनारे का दरार

जैसे-जैसे इस्पात की ताकत बढ़ती है, लचीलापन कम होता जाता है। यह व्यापार-ऑफ प्रकट होता है किनारों पर दरार , विशेष रूप से फ्लैंजिंग या छेद-विस्तार संचालन के दौरान। एएचएसएस को उसकी ताकत देने वाली सूक्ष्म संरचना की चरण (जैसे मार्टेंसाइट) तब कार्य कर सकते हैं जब सामग्री को कतरा जाता है, तो दरार के आरंभ के स्थल के रूप में। माइल्ड स्टील के लिए सामान्य 10% सामग्री मोटाई का मानक कटिंग क्लीयरेंस अक्सर खराब किनारे की गुणवत्ता और आकार देने के दौरान बाद की विफलता का कारण बनता है।

डाई क्लीयरेंस को अनुकूलित करना प्राथमिक निरोधक उपाय है। के अनुसार मेटलफॉर्मिंग मैगज़ीन , ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस ग्रेड को सामग्री की मोटाई के 35-40% तक के क्लीयरेंस की आवश्यकता हो सकती है, जबकि फेरिटिक और ड्यूल-फेज स्टील को आमतौर पर 10-15% या कार्य-कठोरण वाले क्षेत्र को कम करने के लिए अनुकूलित "इंजीनियर्ड क्लीयरेंस" की आवश्यकता होती है। प्रोटोटाइपिंग के लिए लेजर ट्रिमिंग एक विकल्प है, लेकिन बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए, इंजीनियर अक्सर शेविंग ऑपरेशन का उपयोग करते हैं—एक द्वितीयक कट जो अंतिम आकार देने वाले चरण से पहले कार्य-कठोरित किनारे की सामग्री को हटा देता है—ताकि किनारे की लचीलापन बहाल हो सके और दरार होने से रोका जा सके।

निष्कर्ष

उच्च ताकत वाले स्टील को सफलतापूर्वक स्टैम्प करना केवल अधिक बल लगाने के बारे में नहीं है; इसके लिए निर्माण प्रक्रिया के मौलिक पुन: इंजीनियरिंग की आवश्यकता होती है। स्प्रिंगबैक के लिए सिमुलेशन-आधारित क्षतिपूर्ति अपनाने से लेकर पीएम उपकरण स्टील और उच्च-क्षमता वाले सर्वो प्रेस का उपयोग करने तक, निर्माताओं को एएचएसएस को एक अलग सामग्री श्रेणी के रूप में देखना चाहिए। लचीली पुनर्प्राप्ति, घर्षण और भंगुर यांत्रिकी की भौतिकी को सक्रिय रूप से संबोधित करके, निर्माता भारी मात्रा में अपशिष्ट या उपकरण क्षति के बिना हल्के और मजबूत घटक बना सकते हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

1. उच्च ताकत वाले स्टील को स्टैम्प करने में सबसे बड़ी चुनौती क्या है?

सबसे महत्वपूर्ण चुनौती आमतौर पर स्प्रिंगबैक होती है, जहां फॉर्मिंग बल हटाए जाने के बाद सामग्री अपने आकार को लचीले ढंग से पुनः प्राप्त कर लेती है। इससे कसे हुए आयामी सहिष्णुता प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है और सुधार के लिए उन्नत सिमुलेशन और डाई क्षतिपूर्ति रणनीतियों की आवश्यकता होती है।

2. एएचएसएस को स्टैम्प करते समय आप उपकरण के घर्षण को कैसे कम करते हैं?

पाउडर धातुकर्म (PM) उपकरण इस्पात (जैसे PM-M4 या PM-3V) का उपयोग करके औजार के क्षय को कम किया जाता है, जो उत्कृष्ट टिकाऊपन और क्षय प्रतिरोध प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, PVD या TD (थर्मल डिफ्यूजन) जैसी उन्नत कोटिंग्स लगाना और पंच ग्राइंडिंग दिशा (अनुदैर्ध्य बनाम बेलनाकार) को अनुकूलित करना औजार के जीवन को बढ़ाने के लिए आवश्यक कदम हैं।

3. स्टैम्पिंग प्रेस के लिए रिवर्स टनेज खतरनाक क्यों होता है?

उल्टा टनेज, या स्नैप-थ्रू, तब होता है जब सामग्री टूट जाती है और प्रेस फ्रेम में संग्रहीत ऊर्जा अचानक मुक्त हो जाती है। यह झटका संयोजन बिंदुओं पर पीछे की ओर बल उत्पन्न करता है। यदि यह बल प्रेस की रेटिंग से अधिक हो जाता है (आमतौर पर अग्र धारिता का 10-20%), तो यह बेयरिंग, क्रैंक और प्रेस संरचना को भयंकर क्षति पहुंचा सकता है।