एक्सट्रूज़न उत्पादन समस्याओं को हल करने के लिए एल्युमिनियम प्रोफ़ाइल क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन कौशल

एल्यूमीनियम मिश्र धातु प्रोफाइल का जीवन और उत्पादन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इसका कारण यह है कि हर कोई इसके फायदे जैसे कम घनत्व, संक्षारण प्रतिरोध, उत्कृष्ट विद्युत चालकता, गैर-फेरोमैग्नेटिक गुण, रूप-निर्धारण और पुनर्चक्रण को पूरी तरह से पहचानता है।

चीन का एल्युमीनियम प्रोफाइल उद्योग छोटे से बड़े पैमाने पर विकसित हुआ है, और अंततः एक प्रमुख एल्युमीनियम प्रोफाइल उत्पादन देश के रूप में विकसित हुआ है, जिसका उत्पादन दुनिया में पहले स्थान पर है। हालाँकि, जैसे-जैसे एल्युमीनियम प्रोफाइल उत्पादों के लिए बाजार की माँग बढ़ती जा रही है, एल्युमीनियम प्रोफाइल का उत्पादन जटिलता, उच्च परिशुद्धता और बड़े पैमाने पर उत्पादन की दिशा में विकसित हुआ है, जिससे उत्पादन संबंधी कई समस्याएँ उत्पन्न हुई हैं।

एल्युमीनियम प्रोफाइल का उत्पादन मुख्यतः एक्सट्रूज़न विधि से किया जाता है। उत्पादन के दौरान, एक्सट्रूडर के प्रदर्शन, साँचे के डिज़ाइन, एल्युमीनियम रॉड की संरचना, ऊष्मा उपचार और अन्य प्रक्रिया कारकों के अलावा, प्रोफ़ाइल के क्रॉस-सेक्शनल डिज़ाइन पर भी विचार किया जाना चाहिए। सर्वोत्तम प्रोफ़ाइल क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन न केवल स्रोत से प्रक्रिया की कठिनाई को कम कर सकता है, बल्कि उत्पाद की गुणवत्ता और उपयोग प्रभाव में भी सुधार कर सकता है, लागत कम कर सकता है और वितरण समय को कम कर सकता है।

यह लेख उत्पादन में वास्तविक मामलों के माध्यम से एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन में कई सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीकों का सारांश प्रस्तुत करता है।

1. एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल अनुभाग डिज़ाइन सिद्धांत

एल्युमीनियम प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न एक प्रसंस्करण विधि है जिसमें एक गर्म एल्युमीनियम रॉड को एक्सट्रूज़न बैरल में लोड किया जाता है और एक एक्सट्रूडर के माध्यम से दबाव डालकर उसे एक निश्चित आकार और माप के डाई होल से बाहर निकाला जाता है, जिससे प्लास्टिक विरूपण होता है और आवश्यक उत्पाद प्राप्त होता है। चूँकि विरूपण प्रक्रिया के दौरान एल्युमीनियम रॉड तापमान, एक्सट्रूज़न गति, विरूपण मात्रा और मोल्ड जैसे विभिन्न कारकों से प्रभावित होती है, इसलिए धातु प्रवाह की एकरूपता को नियंत्रित करना मुश्किल होता है, जिससे मोल्ड डिज़ाइन में कुछ कठिनाइयाँ आती हैं। मोल्ड की मजबूती सुनिश्चित करने और दरारें, ढहने, टूटने आदि से बचने के लिए, प्रोफ़ाइल सेक्शन डिज़ाइन में निम्नलिखित से बचना चाहिए: बड़े कैंटिलीवर, छोटे छिद्र, छोटे छेद, छिद्रपूर्ण, विषम, पतली दीवार वाली, असमान दीवार की मोटाई आदि। डिज़ाइन करते समय, हमें पहले उपयोग, सजावट आदि के संदर्भ में इसके प्रदर्शन को संतुष्ट करना चाहिए। परिणामी सेक्शन प्रयोग करने योग्य तो है, लेकिन सबसे अच्छा समाधान नहीं है। क्योंकि जब डिज़ाइनरों को एक्सट्रूज़न प्रक्रिया का ज्ञान नहीं होता और वे संबंधित प्रक्रिया उपकरणों को नहीं समझते, और उत्पादन प्रक्रिया की आवश्यकताएँ बहुत ऊँची और सख्त होती हैं, तो योग्यता दर कम हो जाएगी, लागत बढ़ जाएगी, और आदर्श प्रोफ़ाइल का उत्पादन नहीं हो पाएगा। इसलिए, एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल अनुभाग डिज़ाइन का सिद्धांत इसके कार्यात्मक डिज़ाइन को संतुष्ट करते हुए यथासंभव सरलतम प्रक्रिया का उपयोग करना है।

2. एल्युमीनियम प्रोफ़ाइल इंटरफ़ेस डिज़ाइन पर कुछ सुझाव

2.1 त्रुटि क्षतिपूर्ति

प्रोफ़ाइल निर्माण में क्लोजिंग एक आम दोष है। इसके मुख्य कारण इस प्रकार हैं:

(1) गहरे क्रॉस-सेक्शन वाले खुले प्रोफाइल अक्सर बाहर निकालने पर बंद हो जाते हैं।

(2) प्रोफाइल को खींचने और सीधा करने से क्लोजिंग तेज हो जाएगी।

(3) कुछ संरचनाओं के साथ गोंद-इंजेक्टेड प्रोफाइल भी गोंद इंजेक्ट होने के बाद कोलाइड के संकोचन के कारण बंद हो जाएंगे।

यदि उपर्युक्त समापन गंभीर नहीं है, तो मोल्ड डिजाइन के माध्यम से प्रवाह दर को नियंत्रित करके इसे टाला जा सकता है; लेकिन यदि कई कारक आरोपित हैं और मोल्ड डिजाइन और संबंधित प्रक्रियाएं समापन को हल नहीं कर सकती हैं, तो क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन में पूर्व-क्षतिपूर्ति दी जा सकती है, अर्थात पूर्व-उद्घाटन।

प्री-ओपनिंग मुआवजे की राशि का चयन उसकी विशिष्ट संरचना और पिछले क्लोजिंग अनुभव के आधार पर किया जाना चाहिए। इस समय, मोल्ड ओपनिंग ड्राइंग (प्री-ओपनिंग) और तैयार ड्राइंग का डिज़ाइन अलग-अलग होता है (चित्र 1)।

2.2 बड़े आकार के खंडों को कई छोटे खंडों में विभाजित करें

बड़े पैमाने पर एल्यूमीनियम प्रोफाइल के विकास के साथ, कई प्रोफाइलों के क्रॉस-सेक्शनल डिज़ाइन बड़े और बड़े होते जा रहे हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें सहारा देने के लिए बड़े एक्सट्रूडर, बड़े साँचे, बड़ी एल्यूमीनियम छड़ें आदि जैसे उपकरणों की एक श्रृंखला की आवश्यकता होती है, और उत्पादन लागत में तेज़ी से वृद्धि होती है। कुछ बड़े आकार के खंडों के लिए, जिन्हें स्प्लिसिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, उन्हें डिज़ाइन के दौरान कई छोटे खंडों में विभाजित किया जाना चाहिए। इससे न केवल लागत कम हो सकती है, बल्कि समतलता, वक्रता और सटीकता सुनिश्चित करना भी आसान हो जाता है (चित्र 2)।

2.3 इसकी समतलता में सुधार के लिए सुदृढ़ीकरण पसलियां स्थापित करें

प्रोफ़ाइल सेक्शन डिज़ाइन करते समय अक्सर समतलता की आवश्यकता होती है। छोटे-स्पैन प्रोफ़ाइल अपनी उच्च संरचनात्मक शक्ति के कारण समतलता सुनिश्चित करना आसान बनाते हैं। लंबे-स्पैन प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न के तुरंत बाद अपने गुरुत्वाकर्षण के कारण झुक जाएँगे, और बीच में सबसे अधिक बंकन प्रतिबल वाला भाग सबसे अधिक अवतल होगा। इसके अलावा, चूँकि दीवार पैनल लंबा होता है, इसलिए तरंगें उत्पन्न होना आसान होता है, जिससे समतल की आंतरायिकता बिगड़ जाएगी। इसलिए, अनुप्रस्थ काट डिज़ाइन में बड़े आकार की समतल प्लेट संरचनाओं से बचना चाहिए। यदि आवश्यक हो, तो समतलता में सुधार के लिए बीच में सुदृढ़ीकरण पसलियाँ लगाई जा सकती हैं। (चित्र 3)

2.4 द्वितीयक प्रसंस्करण

प्रोफ़ाइल उत्पादन प्रक्रिया में, कुछ खंडों को एक्सट्रूज़न प्रसंस्करण द्वारा पूरा करना मुश्किल होता है। यदि यह संभव भी हो, तो प्रसंस्करण और उत्पादन लागत बहुत अधिक होगी। ऐसे में, अन्य प्रसंस्करण विधियों पर विचार किया जा सकता है।

केस 1: प्रोफ़ाइल सेक्शन पर 4 मिमी से कम व्यास वाले छेद मोल्ड को कमज़ोर बना देंगे, आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाएँगे, और उन्हें प्रोसेस करना मुश्किल हो जाएगा। छोटे छेदों को हटाकर उनकी जगह ड्रिलिंग का इस्तेमाल करने की सलाह दी जाती है।

केस 2: साधारण यू-आकार के खांचे का उत्पादन मुश्किल नहीं है, लेकिन अगर खांचे की गहराई और खांचे की चौड़ाई 100 मिमी से अधिक हो, या खांचे की चौड़ाई और खांचे की गहराई का अनुपात अनुचित हो, तो अपर्याप्त साँचे की ताकत और उद्घाटन सुनिश्चित करने में कठिनाई जैसी समस्याएं भी उत्पादन के दौरान सामने आएंगी। प्रोफ़ाइल अनुभाग को डिज़ाइन करते समय, उद्घाटन को बंद माना जा सकता है, ताकि अपर्याप्त ताकत वाले मूल ठोस साँचे को एक स्थिर विभाजित साँचे में बदला जा सके, और बाहर निकालने के दौरान उद्घाटन के विरूपण की कोई समस्या नहीं होगी, जिससे आकार को बनाए रखना आसान हो जाता है। इसके अलावा, डिज़ाइन के दौरान उद्घाटन के दोनों सिरों के बीच के कनेक्शन पर कुछ विवरण किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए: वी-आकार के निशान, छोटे खांचे आदि सेट करें, ताकि अंतिम मशीनिंग के दौरान उन्हें आसानी से हटाया जा सके (चित्र 4)।

2.5 बाहर से जटिल लेकिन अंदर से सरल

एल्युमिनियम प्रोफाइल एक्सट्रूज़न मोल्ड्स को क्रॉस-सेक्शन में कैविटी की उपस्थिति के अनुसार सॉलिड मोल्ड्स और शंट मोल्ड्स में विभाजित किया जा सकता है। सॉलिड मोल्ड्स की प्रोसेसिंग अपेक्षाकृत सरल होती है, जबकि शंट मोल्ड्स की प्रोसेसिंग में कैविटी और कोर हेड जैसी अपेक्षाकृत जटिल प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं। इसलिए, प्रोफाइल सेक्शन के डिज़ाइन पर पूरा ध्यान दिया जाना चाहिए, यानी सेक्शन के बाहरी समोच्च को और अधिक जटिल बनाया जा सकता है, और खांचे, स्क्रू होल आदि को यथासंभव परिधि पर रखा जाना चाहिए, जबकि आंतरिक भाग यथासंभव सरल होना चाहिए, और सटीकता की आवश्यकताएँ बहुत अधिक नहीं होनी चाहिए। इस तरह, मोल्ड प्रोसेसिंग और रखरखाव दोनों बहुत सरल हो जाएँगे, और उपज दर में भी सुधार होगा।

2.6 आरक्षित मार्जिन

एक्सट्रूज़न के बाद, एल्यूमीनियम प्रोफाइल में ग्राहकों की ज़रूरतों के अनुसार अलग-अलग सतह उपचार विधियाँ होती हैं। इनमें से, एनोडाइज़िंग और इलेक्ट्रोफोरेसिस विधियों का, पतली फिल्म परत के कारण, आकार पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। यदि पाउडर कोटिंग की सतह उपचार विधि का उपयोग किया जाता है, तो कोनों और खांचों में पाउडर आसानी से जमा हो जाएगा, और एक परत की मोटाई 100 माइक्रोन तक पहुँच सकती है। यदि यह एक असेंबली स्थिति है, जैसे कि स्लाइडर, तो इसका मतलब होगा कि स्प्रे कोटिंग की 4 परतें हैं। 400 माइक्रोन तक की मोटाई असेंबली को असंभव बना देगी और उपयोग को प्रभावित करेगी।

इसके अलावा, जैसे-जैसे एक्सट्रूज़न की संख्या बढ़ती है और मोल्ड घिसता है, प्रोफ़ाइल स्लॉट का आकार छोटा होता जाएगा, जबकि स्लाइडर का आकार बड़ा होता जाएगा, जिससे असेंबली और भी मुश्किल हो जाएगी। उपरोक्त कारणों के आधार पर, असेंबली सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन के दौरान विशिष्ट परिस्थितियों के अनुसार उचित मार्जिन आरक्षित किया जाना चाहिए।

2.7 सहिष्णुता अंकन

क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन के लिए, पहले असेंबली ड्राइंग तैयार की जाती है और फिर प्रोफ़ाइल उत्पाद ड्राइंग तैयार की जाती है। सही असेंबली ड्राइंग का मतलब यह नहीं है कि प्रोफ़ाइल उत्पाद ड्राइंग एकदम सही है। कुछ डिज़ाइनर आयाम और सहिष्णुता अंकन के महत्व को नज़रअंदाज़ कर देते हैं। चिह्नित स्थितियाँ आम तौर पर वे आयाम होते हैं जिनकी गारंटी देने की आवश्यकता होती है, जैसे: असेंबली स्थिति, उद्घाटन, खांचे की गहराई, खांचे की चौड़ाई, आदि, और इन्हें मापना और निरीक्षण करना आसान होता है। सामान्य आयामी सहिष्णुता के लिए, राष्ट्रीय मानक के अनुसार संबंधित सटीकता स्तर का चयन किया जा सकता है। कुछ महत्वपूर्ण असेंबली आयामों को ड्राइंग में विशिष्ट सहिष्णुता मानों के साथ चिह्नित करने की आवश्यकता होती है। यदि सहिष्णुता बहुत अधिक है, तो असेंबली अधिक कठिन होगी, और यदि सहिष्णुता बहुत कम है, तो उत्पादन लागत बढ़ जाएगी। एक उचित सहिष्णुता सीमा के लिए डिज़ाइनर के दैनिक अनुभव संचय की आवश्यकता होती है।

2.8 विस्तृत समायोजन

विवरण सफलता या विफलता का निर्धारण करते हैं, और प्रोफ़ाइल क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन के लिए भी यही बात लागू होती है। छोटे-छोटे बदलाव न केवल साँचे की सुरक्षा और प्रवाह दर को नियंत्रित कर सकते हैं, बल्कि सतह की गुणवत्ता में भी सुधार ला सकते हैं और उपज दर बढ़ा सकते हैं। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों में से एक है कोनों को गोल करना। एक्सट्रूडेड प्रोफ़ाइल में बिल्कुल नुकीले कोने नहीं हो सकते क्योंकि तार काटने में इस्तेमाल होने वाले पतले तांबे के तारों का भी व्यास होता है। हालाँकि, कोनों पर प्रवाह की गति धीमी होती है, घर्षण अधिक होता है, और तनाव केंद्रित होता है, अक्सर ऐसी स्थितियाँ होती हैं जहाँ एक्सट्रूज़न के निशान स्पष्ट दिखाई देते हैं, आकार को नियंत्रित करना मुश्किल होता है, और साँचे के टूटने का खतरा होता है। इसलिए, इसके उपयोग को प्रभावित किए बिना, गोलाई त्रिज्या को यथासंभव बढ़ाया जाना चाहिए।

भले ही यह एक छोटी एक्सट्रूज़न मशीन द्वारा निर्मित हो, प्रोफ़ाइल की दीवार की मोटाई 0.8 मिमी से कम नहीं होनी चाहिए, और अनुभाग के प्रत्येक भाग की दीवार की मोटाई 4 गुना से अधिक भिन्न नहीं होनी चाहिए। डिजाइन के दौरान, नियमित निर्वहन आकार और आसान मोल्ड मरम्मत सुनिश्चित करने के लिए दीवार की मोटाई में अचानक परिवर्तन पर विकर्ण रेखाओं या चाप संक्रमणों का उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, पतली दीवार वाली प्रोफाइल में बेहतर लोच होती है, और कुछ गसेट्स, बैटन आदि की दीवार की मोटाई लगभग 1 मिमी हो सकती है। डिजाइन में विवरणों को समायोजित करने के कई अनुप्रयोग हैं, जैसे कोण समायोजित करना, दिशा बदलना, कैंटिलीवर को छोटा करना, अंतराल बढ़ाना, समरूपता में सुधार करना, सहनशीलता को समायोजित करना आदि। संक्षेप में, प्रोफ़ाइल क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन के लिए निरंतर सारांश और नवाचार की आवश्यकता होती है

3. निष्कर्ष

एक डिज़ाइनर के रूप में, प्रोफ़ाइल उत्पादन से सर्वोत्तम आर्थिक लाभ प्राप्त करने के लिए, डिज़ाइन के दौरान उत्पाद के संपूर्ण जीवन चक्र के सभी कारकों पर विचार किया जाना चाहिए, जिसमें उपयोगकर्ता की ज़रूरतें, डिज़ाइन, निर्माण, गुणवत्ता, लागत आदि शामिल हैं, और उत्पाद विकास में पहली बार में ही सफलता प्राप्त करने का प्रयास करना चाहिए। इसके लिए उत्पाद उत्पादन पर दैनिक नज़र रखने और डिज़ाइन के परिणामों का पूर्वानुमान लगाने और उन्हें पहले से ठीक करने के लिए प्रत्यक्ष जानकारी एकत्र करने और संचय करने की आवश्यकता होती है।