मशीनिंग के पहलू में, सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक सतह फिनिश है। खराब सतह फिनिश के कारण उत्पन्न होने वाली समस्याओं में शामिल हैं; घिसाव की उच्च दर, कम दक्षता, और महत्वपूर्ण कार्यों में भागों की विफलता। यह न केवल भागों के जीवन चक्र को कम करता है बल्कि रुकने और मरम्मत के कारण समय और धन की हानि भी करता है। इंजीनियरों और निर्माताओं के लिए उचित मशीनिंग प्रक्रियाओं और उपकरण विकल्पों को तय करने के लिए सतह खत्म पैमाने का ज्ञान महत्वपूर्ण है। यदि आप इन चिंताओं पर काबू पा लेते हैं, तो आप उत्पादों की गुणवत्ता और ग्राहकों की संतुष्टि में सुधार करने की स्थिति में होंगे।
सरफेसिंग मशीनिंग का एक अन्य क्षेत्र है जो मशीनी उत्पादों के कामकाज के साथ-साथ स्थायित्व पर भी बड़ा प्रभाव डालता है। यह कई मशीनिंग परिचालनों के बाद कार्य सतह की उपस्थिति, एहसास और चिकनाई को संदर्भित करता है। सतह फिनिश को परिभाषित करने वाले मुख्य मापदंडों में शामिल हैं:
खुरदरापन: यह पैरामीटर सतह की छोटी असमानता के घनत्व को परिभाषित करता है। यह घर्षण, घिसाव और थकान सहित दो सतहों के बीच परस्पर क्रिया को परिभाषित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। खुरदरेपन के अधिक मूल्यों को उच्च खुरदरेपन के साथ जोड़ा जा सकता है, जो पहले संपर्क से जुड़े कुछ अनुप्रयोगों के लिए अवांछनीय हो सकता है।
लहरदारता: इस पैरामीटर ने नाममात्र सतह से दूर बड़े अंतराल पर बड़े और बड़े बदलावों को परिभाषित किया। यह मशीनिंग प्रक्रिया से उत्पन्न होने वाले उपकरण कंपन या विक्षेपण के कारण हो सकता है। वेवनेस एक ऐसी स्थिति है जो सतह की फिनिश और हिस्सों की कार्यक्षमता को प्रभावित कर सकती है, खासकर उन उद्योगों में जहां सहनशीलता कम है।
बिछाना: ले मुख्य सतह बनावट के अभिविन्यास का वर्णन करता है, जिसे लागू मशीनिंग तकनीक द्वारा उत्पादित किया जा सकता है। लेय का ज्ञान उन अनुप्रयोगों में उपयोगी है जहां सतह का उन्मुखीकरण तरल पदार्थ, स्नेहक, या असेंबली के प्रवाह के लिए महत्वपूर्ण है।
सतह की फिनिश को विभिन्न माप इकाइयों का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, जिनमें सबसे आम हैं:
रा (अंकगणितीय औसत खुरदरापन): यह संदर्भ माध्य रेखा से सतह प्रोफ़ाइल के विचलन का औसत है। इसका उपयोग आमतौर पर सतह के खुरदरेपन को परिभाषित करने के लिए किया जाता है और इसे निर्धारित करना भी काफी सरल है।
Rz (प्रोफ़ाइल की औसत अधिकतम ऊंचाई): यह पैरामीटर नमूना लंबाई के एक विशेष मूल्य के संदर्भ में परिभाषित क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र में राहत की कुल मात्रा का मात्रात्मक अनुमान लगाता है। वे रा की तुलना में सतह की बनावट की बेहतर समझ देते हैं।
आरटी (प्रोफ़ाइल की कुल ऊंचाई): यह मूल्यांकन अवधि के दौरान सबसे ऊंची पहाड़ी की चोटी से सबसे गहरी खड्ड के नीचे तक की कुल ऊंचाई है। यह इस बारे में जानकारी प्रदान करता है कि सतह कैसे उतार-चढ़ाव कर सकती है और विशिष्ट उपयोगों में अविश्वसनीय रूप से मूल्यवान हो सकती है।
सतह फ़िनिश स्केल का उपयोग आवश्यक विनिर्माण मानक के आधार पर सतह फ़िनिश की गुणवत्ता की तुलना कुछ ग्रेडों से करने के लिए किया जाता है। यह पैमाना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह निर्माताओं को आवश्यक सतह फिनिश के लिए सही मशीनिंग प्रक्रियाओं और सामग्रियों को चुनने में सहायता करता है। केवल इस पैमाने की ऐसी समझ के साथ ही इंजीनियर विभिन्न भागों की जांच करने और यह सुनिश्चित करने की स्थिति में होते हैं कि वे आवश्यक विशिष्टताओं पर प्रदर्शन करने में सक्षम हैं, जिससे महत्वपूर्ण उपयोगों में विफलता से बचा जा सके।
सतह फिनिश स्केल में आम तौर पर विभिन्न वर्गीकरण होते हैं जो खुरदरे से शुरू होते हैं और पॉलिश सतह फिनिश पर समाप्त होते हैं। उदाहरण के लिए:
रफ फ़िनिश (Ra > 3.2 µm): अक्सर इसका उपयोग वहां किया जाता है जहां उपस्थिति कोई समस्या नहीं होती जैसे कि गसेट्स में।
मध्यम समाप्ति (रा 1.6 µm और 3.2 µm के बीच): सामान्य प्रयोजन सामान्य इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है जब निकट सहिष्णुता की आवश्यकता नहीं होती है।
बढ़िया फिनिश (0.4 µm और 1.6 µm के बीच): मुख्य रूप से वाल्व या हाइड्रोलिक-आधारित भागों में उपयोग किया जाता है जिनके लिए द्रव गतिशीलता की आवश्यकता होती है।
सुपर फाइन फ़िनिश (रा < 0.4 µm): आमतौर पर एयरोस्पेस में पाए जाने वाले उच्च-तनाव वाले अनुप्रयोगों या चिकित्सा उपकरणों में उपयोग के लिए आवश्यक है जहां सटीकता और इंटरफ़ेस महत्वपूर्ण हैं।
यहां विभिन्न विनिर्माण प्रक्रियाओं के लिए सतह खुरदरापन मान (आरए) पर ध्यान केंद्रित करने वाली एक तालिका दी गई है:
विनिर्माण प्रक्रिया | खुरदरापन (रा) |
परिशुद्ध लैपिंग | 0.0125 - 0.025 µm |
सुपरफ़िनिशिंग | 0.025 - 0.05 µm |
चमकाने | 0.05 - 0.1 µm |
पिसाई | 0.1 - 0.8 µm |
होनिंग | 0.2 - 1.5 µm |
रीमिंग | 0.4 - 3.2 µm |
मिलिंग (ठीक) | 0.8 - 3.2 µm |
मुड़ना (ठीक है) | 1.6 - 6.3 µm |
मिलिंग (कठोर) | 3.2 - 12.5 µm |
मोड़ना (कठोर) | 6.3 - 25 µm |
ड्रिलिंग | 3.2 - 12.5 µm |
ब्रोचिंग | 1.6 - 6.3 µm |
काटना | 12.5 - 50 µm |
सैंड कास्टिंग | 12.5 - 50 µm |
मेटल सांचों में ढालना | 1.6 - 12.5 µm |
धातु - स्वरूपण तकनीक | 3.2 - 12.5 µm |
फोर्जिंग | 12.5 - 50 µm |
शीट धातु मुद्रांकन | 0.8 - 6.3 µm |
इलेक्ट्रॉन बीम मशीनिंग | 0.8 - 3.2 µm |
इलेक्ट्रोकेमिकल मशीनिंग | 0.8 - 3.2 µm |
लेजर कटिंग | 3.2 - 12.5 µm |
प्लाज्मा काटना | 6.3 - 25 µm |
वॉटरजेट काटना | 3.2 - 12.5 µm |
इसलिए, सतही फिनिश के मानकों को निर्धारित करने और बनाए रखने में व्यापार प्रथाओं की महत्वपूर्ण भूमिका होती है। प्रमुख मानकों में शामिल हैं:
आईएसओ (मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन): सतह बनावट माप के लिए आईएसओ 4287 और आईएसओ 4288 जैसे सतह बनावट माप के लिए विभिन्न मानक प्रदान करता है।
एएसएमई (अमेरिकन सोसाइटी ऑफ मैकेनिकल इंजीनियर्स): एएसएमई बी46.1 जैसे संदर्भ प्रदान करता है जो परिभाषित और वर्णन करता है कि सतह की खुरदरापन और सतह की बनावट को कैसे मापा जाना चाहिए। ये मानक विनिर्माण संयंत्रों में प्रक्रियाओं को मानकीकृत करने के उद्देश्य से आवश्यक हैं।
यह जरूरी है कि विनिर्माण गुणवत्ता मानकों को पूरा करने के लिए घटकों की सतह की फिनिश सटीक रूप से निर्धारित की जाए। दो मुख्य तकनीकों का उपयोग किया जाता है:
● संपर्क विधियाँ: इन तकनीकों में संपर्क तकनीकें शामिल हैं जहां स्टाइलस को सतह के संपर्क में लाया जाता है। टैलिसोमीटर का उपयोग अक्सर किया जाता है और नवीनतम प्रकार में, प्रोफ़ाइल हीरे के बिंदु से खींची जाती है। बनने वाली पट्टी की सतह खुरदरापन प्रोफ़ाइल प्रदान करने के लिए ऊर्ध्वाधर गतियों को मापा जाता है।
● गैर-संपर्क विधियाँ: ये विधियाँ सतह के भौतिक संपर्क में आए बिना सतह की फिनिश को मापने के लिए या तो लेजर या ऑप्टिकल सिस्टम का उपयोग करती हैं। यह स्पष्ट लग सकता है लेकिन नाजुक या महंगे हिस्सों के लिए, सतह के आकार को सटीक रूप से मापने के लिए सफेद प्रकाश इंटरफेरोमेट्री जैसी विधियों का उपयोग किया जा सकता है।
सतह की फिनिश को मापने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:
प्रोफाइलोमीटर: सतह की फिनिश को मापने के लिए ये सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले उपकरण हैं। यह उच्च स्तर के विवरण पर खुरदरापन प्रोफ़ाइल प्रस्तुत कर सकता है और संपर्क और गैर-संपर्क प्रकारों में आ सकता है।
सतह खुरदरापन परीक्षक: हाथ से पकड़े जाने वाले उपकरण सतह खुरदरापन मापदंडों (आरए, आरजेड) के तेजी से माप की अनुमति देते हैं और तत्काल मूल्यांकन के लिए विनिर्माण वातावरण में उपयोगी होते हैं।
लेजर स्कैनर्स: वे संपर्क रहित हैं और उच्च-घनत्व सतह प्रोफाइल प्रदान कर सकते हैं और उन अनुप्रयोगों में उपयोगी हैं जहां रिवर्स इंजीनियरिंग और निरीक्षण जैसी उच्च सटीकता की आवश्यकता होती है।
एयरोस्पेस, ऑटोमोबाइल, मेडिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में सरफेस फिनिश की भूमिका
महत्वपूर्ण है, कार्यक्षमता, सुरक्षा और सौंदर्यपरक अपील को प्रभावित कर रहा है:
एयरोस्पेस: एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के भीतर, इष्टतम प्रदर्शन और सुरक्षा प्रदान करने के लिए एक घटक की आवश्यकता होती है। वायुगतिकीय सतहों में कम खिंचाव और बेहतर ईंधन अर्थव्यवस्था होती है, और यह घटकों के लिए एक सुरक्षात्मक आवरण के रूप में कार्य करती है।
मोटर वाहन: मोटर वाहन भागों के इंजन घटकों को घिसाव को कम करने और कुशल संचालन के लिए इष्टतम सतह फिनिश की आवश्यकता होती है। घर्षण को कम करने और समग्र सिस्टम प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए सतह फिनिश की सटीकता महत्वपूर्ण है।
चिकित्सा: मेडिकल इंजीनियरिंग में, प्रत्यारोपण और उपकरणों और जीवित ऊतकों के बीच बायोमटेरियल इंटरफेस में सतह की फिनिश महत्वपूर्ण है। अच्छी तरह से पॉलिश की गई सतहें बैक्टीरिया के विकास की संभावना को कम करती हैं और प्रत्यारोपण के शरीर के साथ मिश्रित होने की संभावना को बढ़ाती हैं।
इलेक्ट्रॉनिक्स: इलेक्ट्रॉनिक घटकों के मामले में, सतह की फिनिश वर्तमान के प्रवाह और गर्मी के अपव्यय को निर्धारित करती है। अच्छी तरह से तैयार सतहें लगातार संपर्क प्रदान करती हैं और इलेक्ट्रॉनिक गैजेट के प्रदर्शन में भी सुधार करती हैं।
● एयरोस्पेस घटक विनिर्माण: एक बड़ी वाणिज्यिक एयरोस्पेस कंपनी ने टरबाइन ब्लेड के सतही फिनिश नियंत्रण को बढ़ाने का निर्णय लिया, जिसके परिणामस्वरूप एयरफ़ॉइल प्रदर्शन में वृद्धि हुई और रखरखाव खर्च में कमी आई। उच्च-प्रौद्योगिकी ग्राइंडिंग के उपयोग के माध्यम से, कंपनी मौजूदा उद्योग मानकों से परे सतह फिनिश को सुरक्षित करने में सक्षम थी।
● ऑटोमोटिव इंजन पार्ट्स: एक शीर्ष ऑटोमोटिव आपूर्तिकर्ता फर्म में एक केस अध्ययन किया गया था; कंपनी पिस्टन रिंगों की मशीनिंग में सुधार करने में कामयाब रही, और इससे सतह की फिनिशिंग काफी बेहतर हो गई। घर्षण में कमी से ईंधन अर्थव्यवस्था और इंजन स्थायित्व में सुधार हुआ, और इसने प्रतिस्पर्धी ऑटोमोबाइल बाजारों में सतह खत्म की भूमिका को स्पष्ट किया।
● चिकित्सा उपकरण उत्पादन: एक आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण निर्माता एक चिकित्सा उपकरण की सतह की गुणवत्ता में सुधार करना चाहता था। बायोकम्पैटिबिलिटी हासिल करने के लिए कंपनी ने विशेष पॉलिशिंग तरीकों को लागू किया, जिससे इम्प्लांट सर्जरी की समग्र सफलता दर में सुधार हुआ।
कुछ प्रभावी तरीकों में शामिल हैं:
पॉलिश करना: पॉलिशिंग एक क्षरणकारी गतिविधि है जो चिकनी फिनिश के लिए सतह तैयार करने के लिए अपघर्षक का उपयोग करती है। यह प्रक्रिया हाथ से या पॉलिशिंग पैड वाली मशीनों का उपयोग करके की जा सकती है। यह प्रक्रिया धातुओं और प्लास्टिक के उपचार के लिए सबसे उपयुक्त है; यह सतह के छोटे दोषों को दूर करता है और सामग्री की परावर्तन क्षमता को बढ़ाता है।
कलई करना: पेंट, वार्निश का उपयोग, या सतह पर मौजूद किसी भी रसायन का उपयोग किसी वस्तु के प्रदर्शन को बढ़ाने के अलावा उसके रूप को भी निखार सकता है। कोटिंग्स एक ऐसी परत प्रदान करती हैं जो सतह और अन्य सतहों के बीच संपर्क को कम करने या खत्म करने में मदद कर सकती है, जिससे सतह की फिनिश और घटक के उपयोगी जीवन में सुधार होता है।
प्रोसेसिंग के बाद: निर्माण के बाद इलेक्ट्रोप्लेटिंग, एनोडाइजिंग या रासायनिक उपचार द्वारा सतह के गुणों को और बेहतर बनाया जा सकता है। ये प्रक्रियाएं संक्षारण संरक्षण और सामान्य सहनशक्ति को बढ़ा सकती हैं और साथ ही बेहतर फिनिश भी प्रदान कर सकती हैं। इलेक्ट्रोप्लेटिंग में सतह को धातु की एक परत के साथ चढ़ाया जाता है जो मामूली दोषों को कवर कर सकता है और अंतिम उत्पाद की सामान्य उपस्थिति में सुधार कर सकता है।
सर्वोत्तम सतह फ़िनिश के लिए, सही मशीनिंग पैरामीटर चुनना आवश्यक है। प्रमुख प्रथाओं में शामिल हैं:
काटने की गति: यह भी देखा गया है कि काटने की गति बढ़ाने से हमें बेहतर फिनिश प्राप्त करने में मदद मिलती है क्योंकि उच्च गति पर उपकरण सामग्री को इंडेंट करने में न्यूनतम समय खर्च करता है। हालाँकि, इन्हें उपकरण घिसाव की दर और वर्कपीस सामग्री के गुणों के आधार पर तौला जाना चाहिए।
फीड दर: आमतौर पर यह देखा जाता है कि जब फ़ीड दर धीमी होती है, तो प्राप्त फिनिश भी बेहतर होती है। किसी दिए गए प्रक्रिया में हटाए जाने वाली सामग्री की सीमा निर्धारित करने के लिए निर्माताओं द्वारा काटने के उपकरण में सामग्री डालने की दर भिन्न हो सकती है, और इस प्रकार सतह खत्म हो सकती है।
कटौती की गहराई: जब बेहतर सतह फिनिश प्राप्त करने की बात आती है तो हल्के चीरे आमतौर पर अधिक फायदेमंद होते हैं। कट की गहराई कम करने से उपकरण पर भार कम हो जाता है और वर्कपीस की सतह की फिनिश में सुधार होता है और उपकरण का विक्षेपण कम हो जाता है।
उपकरण की स्थिति और चयन: यह देखा गया है कि काटने के उपकरण के प्रकार और उसकी स्थिति का सतह की फिनिश पर सीधा प्रभाव पड़ता है। साफ-सुथरे, तेज़ धार वाले उपकरण गड़गड़ाहट और खुरदरी सतहों के निर्माण को कम करते हैं। उपयोग के लिए उपयुक्त कोटिंग और वांछित सतह फिनिश वाले टूल का चयन करके उपकरण के प्रदर्शन में भी सुधार किया जा सकता है।
मौजूदा विनिर्माण प्रक्रियाओं में सरफेस फ़िनिश स्केल एक महत्वपूर्ण अवधारणा है क्योंकि यह तैयार उत्पादों की गुणवत्ता और कार्य को प्रभावित करता है। आवश्यक सतह फिनिश घिसाव को कम कर सकती है, कार्यक्षमता बढ़ा सकती है और सुंदरता बढ़ा सकती है। इसलिए, मशीनिंग प्रक्रियाओं और विनिर्माण प्रक्रियाओं के उचित उपयोग के माध्यम से बेहतर पार्ट गुणवत्ता प्राप्त करना संभव है।
किसी उत्पाद की प्रभावशीलता में एक महत्वपूर्ण भूमिका सतह फिनिश की गुणवत्ता को दी जाती है। चाहे वह बीयरिंगों में प्रतिरोध कम करना हो या प्रत्यारोपणों में गैर-विषाक्तता की गारंटी देना हो, सतह की फिनिश प्रदर्शन और स्थायित्व दोनों को प्रभावित करती है। डिजाइन और उत्पादन में, सतही फिनिश को प्राथमिकता देने से उच्च ग्राहक संतुष्टि और अधिक बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता प्राप्त होती है।
Q1. सतही फिनिश क्या है और हमें इसकी आवश्यकता क्यों है?
सतही फिनिश मशीनिंग के बाद किसी सामग्री पर उत्पन्न सतह की खुरदरापन या चिकनाई का माप है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह एक घटक की उपयोगिता, स्थायित्व और यहां तक कि उपस्थिति को भी निर्धारित करता है। बेहतर सतह फिनिश का मतलब है कम घर्षण और बेहतर स्नेहन और उस हिस्से का अंतिम प्रदर्शन बेहतर हो जाता है।
Q2. सामान्य सतही फिनिश पैरामीटर क्या हैं?
सतह फिनिश के अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर खुरदरापन, लहरदारपन और परत हैं। खुरदरापन नाममात्र सतह से आयामी रूप से छोटी विशेषताओं को दर्शाता है जबकि लहरदारता सतह पर बड़ी अनियमितताओं को परिभाषित करती है और प्रमुख सतह पैटर्न की दिशा को परिभाषित करती है।
Q3. सतही फिनिश को कितने तरीकों से मापा जाता है?
सतह फिनिश के सामान्य पैरामीटर को प्रोफिलोमीटर जैसे उपकरणों का उपयोग करके मापा जाता है, जो संपर्क के साथ-साथ गैर-संपर्क प्रकार में भी आते हैं। अन्य मापने के संदर्भों में रा (औसत खुरदरापन), आरजेड (औसत अधिकतम शिखर-से-घाटी ऊंचाई), और आरटी (सतह की कुल शिखर ऊंचाई) शामिल हैं।
Q4. सतही फिनिश को कैसे बढ़ाया जा सकता है, और क्या रणनीतियाँ अपनाई जानी चाहिए?
सतह की फिनिश को बेहतर बनाने के लिए जिन तरीकों का उपयोग किया जाता है उनमें पॉलिशिंग, कोटिंग और पोस्ट-प्रोसेसिंग शामिल हैं। पॉलिशिंग सतह को परिष्कृत करती है, कोटिंग सुरक्षा की अतिरिक्त परतें लगाती है, और एनोडाइजिंग जैसी पोस्ट-प्रोसेसिंग उत्पाद की कठोरता और उपस्थिति को बढ़ाती है।
Q5. विभिन्न मशीनिंग प्रक्रियाएं घटकों की सतह की फिनिश को कैसे प्रभावित करती हैं।
यह बढ़ रहा है कि मोड़ने, मिलिंग और पीसने सहित मशीनिंग के विभिन्न तरीकों से सतह की फिनिश के विभिन्न स्तर होते हैं। उदाहरण के लिए, पीसने का उपयोग आम तौर पर काटने की क्रिया और जिस तरीके से उपकरण वर्कपीस को संलग्न करता है, उस पर विचार करने के कारण टर्निंग ऑपरेशन की तुलना में बेहतर सतह फिनिश का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।
Q6. सतह की फिनिशिंग किस हद तक सामग्री के गुणों पर निर्भर करती है?
यह मशीनीकृत की जा रही सामग्री की कठोरता और भंगुरता से निर्धारित होता है; किसी कठोर, भंगुर पदार्थ से वर्कपीस पर अच्छी फिनिश देने की उम्मीद नहीं की जा सकती। उच्च तन्यता ताकत वाली सामग्रियों को अलग-अलग काटने के उपकरण और स्थितियों की आवश्यकता हो सकती है क्योंकि उच्च गति पर वे उपकरण खराब कर सकते हैं और आवश्यक फिनिश की गुणवत्ता की गारंटी नहीं देते हैं।
Q7. कौन से मानक दस्तावेज़ सतही फिनिश के लिए आवश्यकताओं को नियंत्रित करते हैं?
निम्नलिखित मानक सतह फिनिश को निर्दिष्ट और वर्गीकृत करते हैं: आईएसओ 1301 मानक और एएसएमई बी46.1 मानक। ये मानक उद्योगों में एकरूपता में मदद करने के लिए सतह फिनिश मापदंडों के साथ-साथ माप के तरीकों की आवश्यकताएं देते हैं।
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