डाई वियर को हल करना: स्टैम्पिंग डाइज़ में प्रमुख वियर तंत्र

संक्षिप्त में

स्टैम्पिंग डाइज़ में वियर तंत्र मुख्य रूप से औजार और शीट धातु के बीच तीव्र घर्षण और दबाव के कारण होते हैं। दो मौलिक प्रकार हैं अपघर्षक घर्षण , जो कठोर कणों द्वारा डाई सतह को खरोंचने के कारण होता है, और चिपचिपा घर्षण (गॉलिंग) , जो सतहों के बीच सामग्री स्थानांतरण और सूक्ष्म वेल्डिंग के परिणामस्वरूप होता है। आधुनिक लेपित इस्पात के लिए, प्रभावी तंत्र कठोर लेप के मलबे का समायोजन है, जो शीट से टूटकर औजार पर जमा हो जाता है, जिससे अवनमन तेज हो जाता है और डाई जीवन कम हो जाता है।

मौलिक तंत्र: अपघर्षक बनाम चिपचिपा वियर

स्टैम्पिंग डाइज़ के लंबे जीवन और प्रदर्शन को समझना उपकरण-कार्यपृष्ठ (टूल-वर्कपीस) अंतरापृष्ठ पर होने वाली दो प्राथमिक घर्षण प्रक्रियाओं—अपघर्षक (एब्रेसिव) और आसंजक (एडहेसिव) घर्षण की पहचान करने से शुरू होता है। यद्यपि वे अक्सर एक साथ होते हैं, फिर भी उनके पीछे भौतिक प्रक्रियाएँ अलग-अलग होती हैं। उपकरण और डाइ में होने वाला क्षय शीट धातु और उपकरण सतह के बीच स्लाइडिंग संपर्क के दौरान उत्पन्न घर्षण का सीधा परिणाम है, जिससे सामग्री का नुकसान या विस्थापन होता है।

अपघर्षक घर्षण एक यांत्रिक अवक्रमण है जो किसी सतह पर कठोर कणों के दबाव में आने और उसके साथ-साथ गति करने के कारण होता है। ये कण कई स्रोतों से उत्पन्न हो सकते हैं, जिनमें शीट धातु की सूक्ष्म संरचना के भीतर मौजूद कठोर प्रावस्थाएँ, सतह पर ऑक्साइड या, सबसे महत्वपूर्ण रूप से, प्रेस-हार्डनिंग इस्पात पर अल-एसआई परत जैसे कठोर लेप के टूटे हुए टुकड़े शामिल हैं। ये कण कटिंग उपकरणों की तरह कार्य करते हैं, जो नरम डाई सामग्री में खुरचन और खरोंच के निशान बनाते हैं। एक उपकरण इस्पात की अपघर्षक घर्षण के प्रति प्रतिरोध क्षमता उसकी कठोरता और उसकी सूक्ष्म संरचना में मौजूद कठोर कार्बाइड्स की मात्रा से निकटता से जुड़ी होती है।

चिपकने वाला क्षरण, इसके विपरीत, संपर्क में आने वाली दो सतहों के बीच सामग्री स्थानांतरण को शामिल करने वाली एक अधिक जटिल परिघटना है। ड्राइंग के दौरान उत्पन्न विशाल दबाव और ऊष्मा के तहत, साँचे और शीट धातु की सतहों पर सूक्ष्म ऊबड़-खाबड़ता (शिखर) स्थानीय सूक्ष्म वेल्ड बना सकते हैं। जैसे-जैसे सतहें फिसलती रहती हैं, ये वेल्ड टूट जाते हैं, कमजोर सतह (अक्सर औजार) से छोटे टुकड़े निकालकर दूसरी सतह पर स्थानांतरित कर देते हैं। यह प्रक्रिया एक गंभीर रूप में बढ़ सकती है जिसे गैलिंग कहा जाता है, जहाँ स्थानांतरित सामग्री साँचे पर जमा हो जाती है, जिससे महत्वपूर्ण सतह क्षति, घर्षण में वृद्धि और भाग की खराब गुणवत्ता होती है।

ये दोनों तंत्र अक्सर एक दूसरे से जुड़े होते हैं। प्रारंभिक चिपचिपे घर्षण द्वारा बनी खुरदरी सतह अधिक अपघर्षक कणों को फंसा सकती है, जिससे अपघर्षक घर्षण तेज हो जाता है। इसके विपरीत, अपघर्षक घर्षण से बने गड्ढे मलबे के जमा होने के लिए संघनन स्थल उत्पन्न कर सकते हैं, जिससे चिपचिपे घर्षण शुरू हो सकता है। साँचे के जीवन के प्रभावी प्रबंधन के लिए इन दोनों मूलभूत विफलता मोड को संबोधित करने वाली रणनीतियों की आवश्यकता होती है।

उनके अंतर को स्पष्ट करने के लिए, निम्नलिखित तुलना पर विचार करें:

शीट कोटिंग और मलबे के समापन की महत्वपूर्ण भूमिका

पारंपरिक मॉडल अपघर्षक और चिपकने वाले क्षय पर केंद्रित होते हैं, लेकिन आधुनिक सामग्री जैसे एलएसआई-लेपित उन्नत उच्च-शक्ति इस्पात (AHSS) के स्टैम्पिंग में एक अधिक सूक्ष्म तंत्र प्रभावी होता है। एमडीपीआई के एक विस्तृत अध्ययन में प्रकाशित शोध, MDPI के स्नेहक डायरी में, बताता है कि प्राथमिक क्षय तंत्र अक्सर शीट की कोटिंग से ढीले क्षय मलबे का समापन होता है। यह क्षय की समझ को सरल टूल-स्टील अंतःक्रिया से एक अधिक जटिल त्रिकोणीय प्रणाली में बदल देता है जिसमें एक तीसरी वस्तु—कोटिंग मलबा स्वयं—शामिल होती है।

प्रेस-हार्डनिंग स्टील पर लगाया जाने वाला AlSi कोटिंग उच्च तापमान पर स्केलिंग और डीकार्बुरीकरण को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालाँकि, गर्म करने की प्रक्रिया के दौरान, यह कोटिंग कठोर और भंगुर इंटरमेटैलिक चरणों में बदल जाती है। 7 से 14 GPa के बीच कठोरता मान के साथ, ये इंटरमेटैलिक परतें यहां तक कि हार्डन टूल स्टील (आमतौर पर लगभग 6-7 GPa) से भी काफी अधिक कठोर होती हैं। स्टैम्पिंग प्रक्रिया के दौरान, इस भंगुर कोटिंग में दो मुख्य कारणों से दरारें आती हैं: साँचे के खिलाफ तीव्र सरकने वाला घर्षण और आधारभूत स्टील सब्सट्रेट का गंभीर प्लास्टिक विरूपण। इस दरार के कारण कठोर कोटिंग कणों का एक बारीक, अपघर्षक "धूल" उत्पन्न होता है।

यह मल कटर-कार्यपृष्ठ के अंतरापृष्ठ पर फंस जाता है। स्टैम्पिंग चक्र के उच्च दबाव और तापमान के तहत, ये ढीले कण डाई सतह पर मशीनीकरण चिह्नों या प्रारंभिक क्षरण खांचों जैसी सूक्ष्म अनियमितताओं में दब जाते हैं। जैसे-जैसे चक्र बढ़ते हैं, यह मल जमा होता रहता है और एक घने, ग्लेज़ जैसी परत में समेट लिया जाता है जो औजार में यांत्रिक रूप से तय हो जाती है। यह प्रक्रिया खींचने वाले त्रिज्या जैसे उच्च दबाव वाले क्षेत्रों में विशेष रूप से गंभीर होती है, जहाँ घर्षण और पदार्थ का विरूपण दोनों अपने चरम पर होते हैं।

इस पहने हुए का आकार-प्रकार स्थान के अनुसार भिन्न होता है। ड्रॉइंग त्रिज्याओं पर, यह 'स्थूल सामग्री स्थानांतरण' के रूप में प्रकट हो सकता है, जो मोटी, सघन परतें बनाता है जो साँचे की ज्यामिति को बदल सकती हैं। कम दबाव वाली समतल सतहों पर, यह 'विरल सामग्री स्थानांतरण' के रूप में दिखाई दे सकता है, जो फीके किनारे या धब्बे बनाता है। इस तंत्र का तात्पर्य यह है कि पहना अक्सर शुद्ध रूप से रासायनिक समस्या की तुलना में एक यांत्रिक और स्थानिक समस्या होती है। उपकरण की प्रारंभिक सतह परिष्करण सर्वोच्च महत्व का है, क्योंकि यहां तक कि छोटी से छोटी खामियां भी मलबे के जमा होने के लिए एंकर बिंदुओं के रूप में कार्य कर सकती हैं। इसलिए, सतह क्षति की *शुरुआत* को रोकना इस आक्रामक पहनावे को कम करने की एक प्रमुख रणनीति है।

डाई पहनने को तेज करने वाले प्रमुख कारक

डाई का क्षरण एक बहुआयामी समस्या है जो यांत्रिक, सामग्री और प्रक्रिया-संबंधी कारकों के संयोजन से तेज होती है। AHSS जैसी उच्च-सामर्थ्य सामग्री में संक्रमण ने इन चरों के प्रभाव को बढ़ा दिया है, जिससे प्रक्रिया नियंत्रण पहले की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण हो गया है। इन कारकों को समझना प्रभावी शमन रणनीति विकसित करने की ओर पहला कदम है।

संपर्क दबाव और सामग्री गुण शायद सबसे महत्वपूर्ण कारक हैं। AHSS के निर्माण के लिए मामूली इस्पात की तुलना में काफी अधिक बल की आवश्यकता होती है, जिससे डाई पर संपर्क दबाव आनुपातिक रूप से बढ़ जाता है। इसके अतिरिक्त, कुछ AHSS ग्रेड की कठोरता उपकरण इस्पात की कठोरता के लगभग बराबर हो सकती है, जो अपवर्तक क्षरण को तीव्र करने वाली लगभग बराबर कठोरता वाली स्थिति उत्पन्न करती है। वजन बचाने के लिए अक्सर AHSS के साथ उपयोग की जाने वाली कम शीट मोटाई भी सिकुड़ने की प्रवृत्ति को बढ़ा देती है, जिसे दबाने के लिए उच्च ब्लैंकहोल्डर बल की आवश्यकता होती है, जिससे स्थानीय दबाव और क्षरण और अधिक बढ़ जाता है।

स्नेहन डाई और कार्यकल (वर्कपीस) सतहों को अलग करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अपर्याप्त या अनुचित स्नेहन सुरक्षात्मक फिल्म बनाने में विफल रहता है, जिससे सीधा धातु-से-धातु संपर्क होता है। इससे घर्षण में भारी वृद्धि होती है, अत्यधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है, और चिपकने वाले घर्षण (एडहेसिव वियर) और गैलिंग का प्रमुख कारण बनता है। AHSS के फॉर्मिंग में शामिल उच्च दबाव और तापमान अक्सर एक्सट्रीम-प्रेशर (EP) एडिटिव्स वाले उच्च-प्रदर्शन स्नेहकों की मांग करते हैं।

डाई डिज़ाइन और सतह परिष्करण यह भी महत्वपूर्ण हैं। अनुचित पंच-से-डाई क्लीयरेंस कटिंग बल और घर्षण में वृद्धि कर सकता है। उदाहरण के लिए, AHSS दिशानिर्देश के अनुसार, DP590 इस्पात के लिए अनुशंसित क्लीयरेंस 15% हो सकता है, जबकि पारंपरिक HSLA इस्पात के लिए 10% होता है। औज़ार पर खराब सतह परिष्करण सूक्ष्म उभरी हुई चोटियाँ और गर्त प्रदान करता है जो मलबे के समायोजन और गैलिंग के लिए न्यूक्लिएशन स्थल के रूप में कार्य करते हैं। इन आधार बिंदुओं को कम करने के लिए कोटिंग से पहले और बाद में औज़ार को बहुत चिकना परिष्करण (उदाहरण के लिए, Ra < 0.2 μm) तक पॉलिश करना एक अनुशंसित अभ्यास है।

निम्नलिखित सारणी में इन प्रमुख कारकों और उनके प्रभाव का सारांश दिया गया हैः

शमन रणनीतियाँ: डाई के आयुष्य में सुधार

स्टैम्पिंग डाइज़ के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए उन्नत सामग्री, परिष्कृत सतह उपचार और अनुकूलित प्रक्रिया नियंत्रण के संयोजन के साथ एक समग्र दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। आधुनिक उच्च-सामर्थ्य इस्पात के साथ काम करते समय पारंपरिक तरीकों पर निर्भर रहना अक्सर अपर्याप्त होता है।

एक प्रमुख रणनीति है उन्नत टूल स्टील्स । जबकि D2 जैसी पारंपरिक टूल स्टील्स दशकों से कामकाजी घोड़े की तरह रही हैं, वे अक्सर AHSS के साथ अपनी सीमा तक पहुँच जाती हैं। पाउडर धातुकर्म (PM) टूल स्टील्स एक महत्वपूर्ण उन्नयन का प्रतिनिधित्व करते हैं। परमाणुकृत धातु पाउडर से उत्पादित, PM स्टील्स में समान रूप से वितरित कार्बाइड्स के साथ बहुत अधिक सूक्ष्म और समान सूक्ष्म संरचना होती है। इसका परिणाम पारंपरिक रूप से उत्पादित स्टील्स की तुलना में टक्करपन और घर्षण प्रतिरोध का एक उत्कृष्ट संयोजन होता है। एक केस अध्ययन ने इसको रेखांकित किया जो AHSS अंतर्दृष्टि यह दर्शाया गया कि एक नियंत्रण भुजा बनाने के लिए D2 से अधिक मजबूत PM उपकरण इस्पात में परिवर्तन करने से उपकरण जीवन लगभग 5,000–7,000 चक्रों से बढ़कर 40,000–50,000 चक्र तक हो गया। इस स्तर के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए अक्सर विशेषज्ञों के साथ साझेदारी की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, शाओयी (निंगबो) मेटल तकनीकी कंपनी, लिमिटेड. कस्टम ऑटोमोटिव स्टैम्पिंग डाई बनाने पर केंद्रित है, जो OEM और टियर 1 आपूर्तिकर्ताओं के लिए उपकरण जीवन को अधिकतम करने के लिए उन्नत सामग्री और प्रक्रियाओं का उपयोग करता है।

सतह प्रइंटिंग और कोटिंग एक और शक्तिशाली रक्षा पंक्ति प्रदान करते हैं। लक्ष्य एक कठोर, कम-घर्षण सतह बनाना है जो अपघर्षक और संलग्नक घिसावट दोनों का प्रतिरोध करे। एक सामान्य सर्वोत्तम प्रथा डुप्लेक्स उपचार है: सबसे पहले, आयन नाइट्राइडीकरण जैसी प्रक्रिया उपकरण इस्पात सब्सट्रेट को कठोर करती है ताकि एक मजबूत आधार प्रदान किया जा सके, जो उपकरण के लिए आवरण के तहत विकृत होने से रोकता है। फिर, भौतिक वाष्प अवक्षेपण (PVD) लेपन लगाया जाता है। टाइटेनियम नाइट्राइड (TiN), टाइटेनियम एल्युमीनियम नाइट्राइड (TiAlN), या क्रोमियम नाइट्राइड (CrN) जैसे PVD लेपन अत्यंत कठोर, स्नेहक और घर्षण-प्रतिरोधी बाधा बनाते हैं। CVD की तुलना में अक्सर PVD को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह एक कम-तापमान प्रक्रिया है, जो गर्मी उपचारित डाई को विकृत या मृदु होने के जोखिम से बचाती है।

अंत में, प्रक्रिया और डिज़ाइन अनुकूलन महत्वपूर्ण है। इसमें सही पंच-से-डाई क्लीयरेंस सुनिश्चित करना, उपकरण की सतह को अत्यधिक पॉलिश बनाए रखना और एक मजबूत स्नेहन योजना लागू करना शामिल है। डाई रखरखाव और सेटअप के लिए एक व्यावहारिक चेकलिस्ट में शामिल होना चाहिए:

• महत्वपूर्ण त्रिज्याओं और किनारों के पहनावे या सामग्री के जमाव के पहले संकेतों के लिए नियमित रूप से जांच करें।
• संरेखण या दबाव वितरण के साथ संभावित समस्याओं की पहचान करने के लिए पहनावे के पैटर्न की निगरानी करें।
• असमान भार को रोकने के लिए सटीक प्रेस और डाई संरेखण सुनिश्चित करें।
• लगातार और पर्याप्त अनुप्रयोग की गारंटी के लिए स्नेहन प्रणाली को बनाए रखें।
• महत्वपूर्ण क्षति का कारण बनने से पहले चिपकने के किसी भी प्रारंभिक संकेतों को पॉलिश कर दें।

इन उन्नत सामग्री, सतह और प्रक्रिया रणनीतियों को एकीकृत करके, निर्माता स्टैम्पिंग डाइज़ में प्राथमिक पहनावे तंत्र से प्रभावी ढंग से लड़ सकते हैं और उपकरण के आयुष्य, भाग की गुणवत्ता और समग्र उत्पादन दक्षता में महत्वपूर्ण सुधार कर सकते हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न