अति उच्च शक्ति वाले इस्पात (एल्यूमीनियम) के लिए उच्च गति वाली हॉट स्टैम्पिंग उत्पादन लाइन

3. हॉट स्टैम्पिंग के मुख्य उपकरणों में हीटिंग फर्नेस, हॉट फॉर्मिंग प्रेस और हॉट स्टैम्पिंग मोल्ड शामिल हैं।

हीटिंग फर्नेस:

हीटिंग फर्नेस में हीटिंग और तापमान नियंत्रण की क्षमता है। यह उच्च-शक्ति वाली प्लेटों को निर्धारित समय के भीतर पुन: क्रिस्टलीकरण तापमान तक गर्म करने और उन्हें ऑस्टेनिटिक अवस्था में लाने में सक्षम है। इसे बड़े पैमाने पर स्वचालित निरंतर उत्पादन की आवश्यकताओं के अनुरूप होना चाहिए। चूंकि गर्म बिलेट को केवल रोबोट या यांत्रिक भुजाओं द्वारा ही संभाला जा सकता है, इसलिए फर्नेस में उच्च स्थिति निर्धारण सटीकता के साथ स्वचालित लोडिंग और अनलोडिंग की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, बिना कोटिंग वाली स्टील प्लेटों को गर्म करते समय, बिलेट की सतह के ऑक्सीकरण और डीकार्बोनाइजेशन को रोकने के लिए गैस सुरक्षा प्रदान की जानी चाहिए।

हॉट फॉर्मिंग प्रेस:

प्रेस हॉट स्टैम्पिंग तकनीक का मूल आधार है। इसमें तेज़ स्टैम्पिंग और होल्डिंग की क्षमता के साथ-साथ त्वरित शीतलन प्रणाली भी होनी चाहिए। हॉट फॉर्मिंग प्रेस की तकनीकी जटिलता पारंपरिक कोल्ड स्टैम्पिंग प्रेस की तुलना में कहीं अधिक है। वर्तमान में, केवल कुछ विदेशी कंपनियों ने ही ऐसी प्रेसों के डिज़ाइन और निर्माण तकनीक में महारत हासिल की है, और वे सभी आयात पर निर्भर हैं, जिससे ये महंगी हो जाती हैं।

हॉट स्टैम्पिंग मोल्ड्स:

हॉट स्टैम्पिंग मोल्ड में फॉर्मिंग और क्वेंचिंग दोनों चरण होते हैं। फॉर्मिंग चरण में, बिलेट को मोल्ड कैविटी में डालने के बाद, मोल्ड तेजी से स्टैम्पिंग प्रक्रिया पूरी करता है ताकि सामग्री के मार्टेन्सिटिक चरण परिवर्तन से पहले पार्ट का निर्माण पूरा हो जाए। इसके बाद, यह क्वेंचिंग और कूलिंग चरण में प्रवेश करता है, जहां मोल्ड के अंदर वर्कपीस से ऊष्मा लगातार मोल्ड में स्थानांतरित होती रहती है। मोल्ड के अंदर लगी कूलिंग पाइप बहते हुए कूलेंट के माध्यम से ऊष्मा को तुरंत बाहर निकाल देती हैं। मार्टेन्सिटिक-ऑस्टेनिटिक परिवर्तन तब शुरू होता है जब वर्कपीस का तापमान 425°C तक गिर जाता है। मार्टेन्साइट और ऑस्टेनिट के बीच परिवर्तन तब समाप्त होता है जब तापमान 280°C तक पहुंच जाता है, और वर्कपीस को 200°C पर बाहर निकाल लिया जाता है। मोल्ड की होल्डिंग का कार्य क्वेंचिंग प्रक्रिया के दौरान असमान तापीय विस्तार और संकुचन को रोकना है, जिससे पार्ट के आकार और आयामों में महत्वपूर्ण परिवर्तन हो सकते हैं और स्क्रैप हो सकता है। इसके अतिरिक्त, यह वर्कपीस और मोल्ड के बीच तापीय स्थानांतरण दक्षता को बढ़ाता है, जिससे तेजी से क्वेंचिंग और कूलिंग होती है।

संक्षेप में, हॉट स्टैम्पिंग के मुख्य उपकरणों में वांछित तापमान प्राप्त करने के लिए एक हीटिंग फर्नेस, तीव्र स्टैम्पिंग और होल्डिंग के लिए एक हॉट फॉर्मिंग प्रेस जिसमें तीव्र शीतलन प्रणाली होती है, और हॉट स्टैम्पिंग मोल्ड शामिल हैं जो उचित पार्ट निर्माण और कुशल शीतलन सुनिश्चित करने के लिए फॉर्मिंग और क्वेंचिंग दोनों चरणों को पूरा करते हैं।

शमन शीतलन गति न केवल उत्पादन समय को प्रभावित करती है, बल्कि ऑस्टेनाइट और मार्टेन्साइट के बीच रूपांतरण दक्षता को भी प्रभावित करती है। शीतलन दर यह निर्धारित करती है कि किस प्रकार की क्रिस्टलीय संरचना बनेगी और यह वर्कपीस के अंतिम कठोरता प्रभाव से संबंधित है। बोरोन स्टील का क्रांतिक शीतलन तापमान लगभग 30℃/सेकंड है, और केवल तभी जब शीतलन दर क्रांतिक शीतलन तापमान से अधिक हो, मार्टेन्साइटिक संरचना के निर्माण को अधिकतम सीमा तक बढ़ावा दिया जा सकता है। जब शीतलन दर क्रांतिक शीतलन दर से कम होती है, तो वर्कपीस क्रिस्टलीकरण संरचना में बेनाइट जैसी गैर-मार्टेन्साइटिक संरचनाएं दिखाई देती हैं। हालांकि, शीतलन दर जितनी अधिक होगी, उतना ही बेहतर होगा, लेकिन अधिक शीतलन दर से निर्मित भागों में दरारें पड़ सकती हैं, इसलिए सामग्री संरचना और भागों की प्रक्रिया स्थितियों के अनुसार उचित शीतलन दर सीमा निर्धारित करना आवश्यक है।

क्योंकि शीतलन पाइप का डिज़ाइन सीधे शीतलन गति के आकार से संबंधित होता है, इसलिए शीतलन पाइप को आमतौर पर अधिकतम ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता के दृष्टिकोण से डिज़ाइन किया जाता है। इस प्रकार, डिज़ाइन किए गए शीतलन पाइप की दिशा अधिक जटिल होती है, और मोल्ड कास्टिंग पूरी होने के बाद यांत्रिक ड्रिलिंग द्वारा इसे प्राप्त करना कठिन होता है। यांत्रिक प्रक्रिया की बाधाओं से बचने के लिए, मोल्ड कास्टिंग से पहले जल चैनलों को आरक्षित करने की विधि को आमतौर पर चुना जाता है।

क्योंकि यह 200℃ से 880~950℃ के अत्यधिक ठंडे और गर्म तापमान के उतार-चढ़ाव वाले वातावरण में लंबे समय तक काम करता है, इसलिए हॉट स्टैम्पिंग डाई सामग्री में अच्छी संरचनात्मक कठोरता और ऊष्मीय चालकता होनी चाहिए, और यह उच्च तापमान पर बिलेट द्वारा उत्पन्न तीव्र ऊष्मीय घर्षण और ऑक्साइड परत के कणों के घर्षण प्रभाव का प्रतिरोध कर सके। इसके अलावा, शीतलन पाइप के सुचारू प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए मोल्ड सामग्री में शीतलक के प्रति अच्छा संक्षारण प्रतिरोध भी होना चाहिए।

ट्रिमिंग और पियर्सिंग

क्योंकि हॉट स्टैम्पिंग के बाद पुर्जों की मजबूती लगभग 1500MPa तक पहुँच जाती है, प्रेस कटिंग और पंचिंग का उपयोग करने पर उपकरण की भार क्षमता बढ़ जाती है और डाई के कटिंग एज में गंभीर घिसावट होती है। इसलिए, किनारों और छेदों को काटने के लिए अक्सर लेजर कटिंग यूनिट का उपयोग किया जाता है।