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

जीवन और उत्पादन में एल्यूमीनियम मिश्र धातु प्रोफाइल का 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-लौहचुंबकीय गुण, स्वरूपता और पुनर्चक्रण को पूरी तरह से पहचानता है।

चीन का एल्युमीनियम प्रोफाइल उद्योग छोटे से बड़े पैमाने पर विकसित हुआ है, जब तक कि यह दुनिया में पहले स्थान पर उत्पादन के साथ एक प्रमुख एल्युमीनियम प्रोफाइल उत्पादन देश के रूप में विकसित नहीं हो गया। हालाँकि, जैसे-जैसे एल्युमीनियम प्रोफाइल उत्पादों के लिए बाज़ार की ज़रूरतें बढ़ती जा रही हैं, एल्युमीनियम प्रोफाइल का उत्पादन जटिलता, उच्च परिशुद्धता और बड़े पैमाने पर उत्पादन की दिशा में विकसित हुआ है, जिसने उत्पादन समस्याओं की एक श्रृंखला को जन्म दिया है।

एल्युमिनियम प्रोफाइल का उत्पादन ज्यादातर एक्सट्रूज़न द्वारा किया जाता है। उत्पादन के दौरान, एक्सट्रूडर के प्रदर्शन, मोल्ड के डिजाइन, एल्युमिनियम रॉड की संरचना, हीट ट्रीटमेंट और अन्य प्रक्रिया कारकों पर विचार करने के अलावा, प्रोफ़ाइल के क्रॉस-सेक्शनल डिज़ाइन पर भी विचार किया जाना चाहिए। सबसे अच्छा 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 को कम कर सकता है और डिलीवरी के 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. एल्युमिनियम प्रोफाइल सेक्शन डिजाइन सिद्धांत

एल्युमिनियम प्रोफाइल एक्सट्रूज़न एक प्रोसेसिंग विधि है जिसमें एक गर्म एल्युमिनियम रॉड को एक्सट्रूज़न बैरल में लोड किया जाता है, और एक एक्सट्रूडर के माध्यम से दबाव डाला जाता है ताकि इसे किसी दिए गए आकार और साइज़ के डाई होल से बाहर निकाला जा सके, जिससे प्लास्टिक विरूपण होता है और आवश्यक उत्पाद प्राप्त होता है। चूँकि एल्युमिनियम रॉड तापमान, एक्सट्रूज़न की गति, विरूपण की मात्रा और विरूपण प्रक्रिया के दौरान मोल्ड जैसे विभिन्न कारकों से प्रभावित होती है, इसलिए धातु के प्रवाह की एकरूपता को नियंत्रित करना मुश्किल होता है, जो मोल्ड डिज़ाइन में कुछ कठिनाइयाँ लाता है। मोल्ड की मजबूती सुनिश्चित करने और दरारें, ढहने, छिलने आदि से बचने के लिए, प्रोफ़ाइल सेक्शन डिज़ाइन में निम्नलिखित से बचना चाहिए: बड़े कैंटिलीवर, छोटे उद्घाटन, 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 अनुभाग प्रयोग करने योग्य है, लेकिन सबसे अच्छा समाधान नहीं है। क्योंकि जब डिजाइनरों को एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के बारे में जानकारी की कमी होती है और वे संबंधित प्रक्रिया उपकरणों को नहीं समझते हैं, और उत्पादन प्रक्रिया की आवश्यकताएं बहुत अधिक और सख्त होती हैं, तो योग्यता दर कम हो जाएगी, लागत बढ़ जाएगी, और आदर्श प्रोफ़ाइल का उत्पादन नहीं किया जाएगा। इसलिए, एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल अनुभाग डिज़ाइन का सिद्धांत इसके कार्यात्मक डिज़ाइन को संतुष्ट करते हुए यथासंभव सरल प्रक्रिया का उपयोग करना है।

2. एल्युमिनियम प्रोफाइल इंटरफ़ेस डिज़ाइन पर कुछ सुझाव

2.1 त्रुटि क्षतिपूर्ति

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

(1) गहरे क्रॉस-सेक्शन वाले उद्घाटन वाले 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 बंद करना 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 बंद करने का समाधान 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 इसकी विशिष्ट संरचना और पिछले समापन अनुभव के आधार पर किया जाना चाहिए। इस समय, मोल्ड ओपनिंग ड्राइंग (प्री-ओपनिंग) और तैयार ड्राइंग का डिज़ाइन अलग-अलग 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 प्रोफाइल के क्रॉस-सेक्शनल डिज़ाइन बड़े और बड़े होते जा रहे हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें समर्थन देने के लिए बड़े एक्सट्रूडर, बड़े मोल्ड, बड़े एल्यूमीनियम रॉड आदि जैसे उपकरणों की एक श्रृंखला की आवश्यकता होती है, और उत्पादन लागत में तेजी से वृद्धि होती है। कुछ बड़े आकार के खंडों के लिए जिन्हें स्प्लिसिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, उन्हें डिजाइन 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 करने के लिए मजबूत पसलियाँ स्थापित करें

प्रोफ़ाइल सेक्शन को डिज़ाइन करते समय अक्सर समतलता की आवश्यकता होती है। छोटे-स्पैन प्रोफ़ाइल अपनी उच्च संरचनात्मक शक्ति के कारण समतलता सुनिश्चित करना आसान है। लंबे-स्पैन प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न के तुरंत बाद अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण के कारण झुक जाएँगे, और बीच में सबसे अधिक झुकने वाले तनाव वाला हिस्सा सबसे अधिक अवतल होगा। इसके अलावा, क्योंकि दीवार पैनल लंबा है, इसलिए लहरें उत्पन्न करना आसान है, जो विमान की आंतरायिकता को खराब कर देगा। इसलिए, क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन में बड़े आकार की फ्लैट प्लेट संरचनाओं से बचना चाहिए। यदि आवश्यक हो, तो इसकी समतलता को बेहतर बनाने के लिए बीच में मजबूत पसलियों को स्थापित किया जा सकता है। (चित्र 3)

2.4 द्वितीयक प्रसंस्करण

प्रोफ़ाइल उत्पादन प्रक्रिया में, कुछ अनुभागों को एक्सट्रूज़न प्रसंस्करण द्वारा पूरा करना मुश्किल है। भले ही यह किया जा सके, प्रसंस्करण और उत्पादन लागत बहुत अधिक होगी। इस समय, 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 जाएंगे और प्रक्रिया करना मुश्किल हो जाएगा। छोटे छेदों को हटाने और इसके बजाय ड्रिलिंग का उपयोग करने की सिफारिश की 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 है, या खांचे की चौड़ाई और खांचे की गहराई का अनुपात अनुचित है, तो अपर्याप्त मोल्ड 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 शक्ति वाले मूल ठोस मोल्ड को एक स्थिर विभाजित मोल्ड में बदल दिया जा सके, और बाहर निकालना के दौरान उद्घाटन विरूपण की कोई समस्या नहीं होगी, जिससे आकार को बनाए रखना आसान हो जाएगा। इसके अलावा, डिजाइन के दौरान उद्घाटन के दो सिरों के बीच कनेक्शन पर कुछ विवरण किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए: वी-आकार के निशान, छोटे खांचे आदि सेट करें, ताकि उन्हें अंतिम मशीनिंग (चित्र 4) के दौरान आसानी से हटाया जा सके।

2.5 बाहर से जटिल लेकिन अंदर से सरल

एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न मोल्ड्स को क्रॉस-सेक्शन में गुहा होने के अनुसार ठोस मोल्ड और शंट मोल्ड में विभाजित किया जा सकता है। ठोस मोल्डों की प्रसंस्करण अपेक्षाकृत सरल है, जबकि शंट मोल्डों की प्रसंस्करण में गुहा और कोर हेड जैसी अपेक्षाकृत जटिल प्रक्रियाएं शामिल हैं। इसलिए, प्रोफ़ाइल अनुभाग के डिज़ाइन पर पूरा विचार किया जाना चाहिए, अर्थात, अनुभाग के बाहरी समोच्च को अधिक जटिल बनाने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, और खांचे, पेंच छेद आदि को यथासंभव परिधि पर रखा जाना चाहिए, जबकि आंतरिक जितना संभव हो उतना सरल होना चाहिए, और सटीकता की आवश्यकताएं बहुत अधिक नहीं हो सकती हैं। इस तरह, मोल्ड प्रसंस्करण और रखरखाव दोनों बहुत सरल होंगे, और उपज दर में भी सुधार होगा।

2.6 आरक्षित मार्जिन

एक्सट्रूज़न के बाद, एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल में ग्राहक की ज़रूरतों के अनुसार अलग-अलग सतह उपचार विधियाँ होती हैं। उनमें 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 खांचे 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 और छोटा होता जाएगा, जबकि स्लाइडर का आकार बड़ा और बड़ा होता जाएगा, जिससे असेंबली अधिक कठिन हो जाएगी। उपरोक्त कारणों के आधार पर, असेंबली सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन के दौरान विशिष्ट स्थितियों के अनुसार उचित मार्जिन आरक्षित किया जाना चाहिए।

2.7 सहनशीलता अंकन

क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन के लिए, असेंबली ड्राइंग पहले बनाई जाती है और फिर प्रोफ़ाइल उत्पाद ड्राइंग बनाई 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 अनदेखा करते हैं। चिह्नित स्थितियाँ आम तौर पर वे आयाम होती हैं जिनकी गारंटी की आवश्यकता होती है, जैसे: असेंबली स्थिति, उद्घाटन, नाली की गहराई, नाली की चौड़ाई, आदि, और 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 मूल्यों के साथ चिह्नित करने की आवश्यकता होती है। यदि सहिष्णुता बहुत बड़ी है, तो असेंबली अधिक कठिन होगी, और यदि सहिष्णुता बहुत छोटी है, तो उत्पादन लागत बढ़ जाएगी। एक उचित सहिष्णुता सीमा के लिए डिजाइनर के दैनिक अनुभव संचय की आवश्यकता होती है।

2.8 विस्तृत समायोजन

विवरण सफलता या विफलता निर्धारित करते हैं, और प्रोफ़ाइल क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन के लिए भी यही सच है। छोटे बदलाव न केवल मोल्ड की रक्षा कर सकते हैं और प्रवाह दर को नियंत्रित कर सकते हैं, बल्कि सतह की गुणवत्ता में भी सुधार कर सकते हैं और उपज दर बढ़ा सकते हैं। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों में से एक कोनों को गोल करना है। एक्सट्रूडेड प्रोफाइल में बिल्कुल नुकीले कोने नहीं हो सकते क्योंकि वायर कटिंग में इस्तेमाल किए जाने वाले पतले तांबे के तारों का भी व्यास होता है। हालाँकि, कोनों पर प्रवाह की गति धीमी होती है, घर्षण बड़ा होता है, और तनाव केंद्रित होता है, अक्सर ऐसी स्थितियाँ होती हैं जहाँ एक्सट्रूज़न के निशान स्पष्ट होते हैं, आकार को नियंत्रित करना मुश्किल होता है, और मोल्ड के टूटने का खतरा होता है। इसलिए, इसके उपयोग को प्रभावित किए बिना राउंडिंग त्रिज्या को जितना संभव हो उतना 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 डिस्चार्ज 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 गसेट, बैटन आदि की दीवार की मोटाई लगभग 1 मिमी हो सकती है। डिजाइन में विवरणों को समायोजित करने के लिए 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 को निरंतर सारांश और नवाचार की आवश्यकता होती है, और मोल्ड डिज़ाइन, निर्माण और उत्पादन प्रक्रियाओं के साथ संबंधों पर पूरी तरह से विचार करता है।

3. निष्कर्ष

एक डिजाइनर के रूप में, प्रोफ़ाइल उत्पादन से सर्वोत्तम आर्थिक लाभ प्राप्त करने के लिए, उत्पाद के पूरे जीवन चक्र के सभी कारकों को डिज़ाइन के दौरान ध्यान में रखना चाहिए, जिसमें उपयोगकर्ता की ज़रूरतें, डिज़ाइन, निर्माण, गुणवत्ता, लागत आदि शामिल हैं, पहली बार उत्पाद विकास की सफलता प्राप्त करने का प्रयास करें। इसके लिए उत्पाद उत्पादन की दैनिक ट्रैकिंग और डिज़ाइन परिणामों की भविष्यवाणी करने और उन्हें पहले से सही करने के लिए पहले हाथ की जानकारी के संग्रह और संचय की आवश्यकता होती है।