मशीन के पुर्जों के निर्माण में प्रयुक्त प्लास्टिक के प्रकार और उनकी उत्पादन विधियाँ

मशीन के पुर्जों के निर्माण में प्रयुक्त प्लास्टिक के प्रकार और उनकी उत्पादन विधियाँ

प्लास्टिक अब केवल एक बार इस्तेमाल होने वाली पैकेजिंग का पर्याय नहीं रह गया है। इंजीनियरिंग और विनिर्माण की दुनिया में, प्लास्टिक—विशेष रूप से इंजीनियरिंग प्लास्टिक—मशीन के पुर्जों के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह हल्का, संक्षारण-प्रतिरोधी, कंपन को कम करने में सक्षम और अपेक्षाकृत कम घर्षण गुणांक वाला होता है। कुछ अनुप्रयोगों में, लागत कम करने, संयोजन को सरल बनाने और ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के लिए प्लास्टिक धातु का स्थान भी ले सकता है। हालांकि, सही प्रकार के प्लास्टिक का चयन महत्वपूर्ण है, क्योंकि प्रत्येक पॉलिमर के यांत्रिक, ऊष्मीय और रासायनिक गुण भिन्न होते हैं। यह लेख मशीन के पुर्जों के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले प्लास्टिक के प्रकार और उनके उत्पादन विधियों पर चर्चा करता है।

मशीनों के पुर्जों में प्लास्टिक का उपयोग क्यों किया जाता है?

सामान्यतः, इंजीनियरिंग प्लास्टिक को निम्नलिखित लाभों के कारण चुना जाता है: (1) हल्का होने के कारण गतिशील भागों पर भार कम होता है, (2) संक्षारण प्रतिरोधी और कई रसायनों के प्रति प्रतिरोधी होने के कारण नम वातावरण या तरल पदार्थों के संपर्क में आने के लिए उपयुक्त होता है, (3) कुछ प्रकारों में "स्व-चिकनाई" गुण होते हैं, जिससे स्नेहक की आवश्यकता कम हो जाती है, (4) कंपन और ध्वनि का अवशोषक धातुओं से बेहतर होता है, और (5) इसकी निर्माण प्रक्रिया कम उत्पादन लागत पर जटिल ज्यामितियों को संभव बनाती है। हालांकि, प्लास्टिक की कुछ सीमाएँ भी हैं, जैसे कि भिन्न-भिन्न ताप प्रतिरोध, रेंगने की क्षमता (दीर्घकालिक भार के कारण स्थायी विरूपण), और कुछ प्रकारों में नमी अवशोषण के कारण आयामी परिवर्तन।

1) नायलॉन (PA6 और PA66)

विशेषताएं: नायलॉन (पॉलीएमाइड) मशीनी पुर्जों के लिए सबसे लोकप्रिय इंजीनियरिंग प्लास्टिक में से एक है। PA6 और PA66 में अच्छी तन्यता शक्ति, घिसाव प्रतिरोध और काफी मजबूती होती है। नायलॉन का उपयोग अक्सर गियर, बुशिंग, रोलर, पुली और अन्य घर्षण वाले पुर्जों के लिए किया जाता है।

फायदे: घर्षण और टूट-फूट के प्रति प्रतिरोधी, प्रसंस्करण में अपेक्षाकृत आसान, मध्यम कीमत।
कमियां: यह पानी को अवशोषित करता है (हाइग्रोस्कोपिक) इसलिए यह फैल सकता है और आयामी सटीकता को प्रभावित कर सकता है।

उत्पादन विधि: नायलॉन को आमतौर पर अत्यधिक बारीक घटकों (गियर, छोटे हाउसिंग) के लिए इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा संसाधित किया जाता है। रॉड या प्लेट के आकार के लिए, जिन्हें बाद में मशीनिंग द्वारा तैयार किया जाता है, नायलॉन को एक्सट्रूज़न के माध्यम से रॉड या शीट में भी प्राप्त किया जा सकता है।

2) पीओएम / एसिटल (पॉलीऑक्सीमेथिलीन)

विशेषताएं: पीओएम अपनी आयामी स्थिरता, कम घर्षण और उच्च थकान प्रतिरोध के लिए जाना जाता है। यह छोटे गियर, कैम, प्लास्टिक बियरिंग और स्लाइडिंग घटकों जैसे सटीक तंत्रों में बहुत आम है।

फायदे: आयामी स्थिरता (नम परिस्थितियों में नायलॉन से बेहतर), चिकनी सतह, मशीनिंग में आसान, अच्छा घिसाव प्रतिरोध।
कमियां: पराबैंगनी किरणों और कुछ रसायनों के प्रति कम प्रतिरोधी; प्रक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता होती है क्योंकि यह उच्च तापमान पर खराब हो सकता है।

उत्पादन विधि: बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए POM को अधिकतर इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा तैयार किया जाता है। प्रोटोटाइप या कस्टम घटकों के लिए, एक्सट्रूडेड POM रॉड/शीट सामग्री को लेथ/मिलिंग मशीन का उपयोग करके मशीनिंग किया जा सकता है।

3) पीटीएफई (टेफ्लॉन)

विशेषताएं: पीटीएफई रासायनिक और तापमान प्रतिरोध में उत्कृष्ट है, और इसका घर्षण गुणांक बहुत कम है। इसका उपयोग सील, गैस्केट, वॉशर, स्लाइड पैड और ऐसे घटकों के लिए किया जाता है जिनमें चिपकने वाले गुण आवश्यक नहीं होते हैं।

लाभ: कई पॉलिमर में सबसे कम घर्षण, लगभग सभी रसायनों के प्रति प्रतिरोधी, अपेक्षाकृत उच्च ताप प्रतिरोध।
कमियां: अपेक्षाकृत कम यांत्रिक शक्ति और कठोरता, और रेंगने की प्रवृत्ति।

उत्पादन विधि: पीटीएफई की उच्च गलनांक श्यानता के कारण इसे आमतौर पर पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा संसाधित नहीं किया जाता है। सबसे आम प्रक्रिया संपीड़न मोल्डिंग है जिसके बाद सिंटरिंग की जाती है। कुछ विशिष्ट आकार के घटकों के लिए, रैम एक्सट्रूज़न के बाद अंतिम मशीनिंग का भी उपयोग किया जाता है।

4) यूएचएमडब्लूपीई (अल्ट्रा हाई मॉलिक्यूलर वेट पॉलीइथिलीन)

विशेषताएं: यूएचएमडब्लूपीई अपनी उच्च घिसाव प्रतिरोधकता और कम घर्षण के लिए जाना जाता है। इसका व्यापक रूप से स्लाइड रेल, गाइड, लाइनर, chutes, कुछ स्प्रोकेट और निरंतर घर्षण के अधीन सुरक्षात्मक सतहों में उपयोग किया जाता है।

लाभ: अत्यधिक घर्षण प्रतिरोध, प्रभाव प्रतिरोध, कम घर्षण, फिसलने वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।
कमियां: चिपकाना मुश्किल है, कठोरता POM/PA जितनी अधिक नहीं है, और सटीक सहनशीलता पर ध्यान देने की आवश्यकता है।

उत्पादन विधि: सामान्यतः संपीड़न मोल्डिंग या रैम एक्सट्रूज़न के माध्यम से शीट/छड़ में बनाया जाता है, फिर अंतिम आकार प्राप्त करने के लिए मशीनिंग (सीएनसी, खराद, मिलिंग) द्वारा आगे संसाधित किया जाता है।

5) पॉलीकार्बोनेट (पीसी)

विशेषताएं: पीसी में उत्कृष्ट प्रभाव शक्ति होती है और यह काफी हद तक ताप प्रतिरोधी होता है। मशीनी घटकों में, पीसी का उपयोग सुरक्षा आवरणों, पारदर्शी गार्डों, कुछ आवरणों और प्रभाव प्रतिरोध की आवश्यकता वाले घटकों में किया जाता है।

फायदे: पारदर्शी, बहुत उच्च प्रभाव प्रतिरोध, मध्यम तापमान पर स्थिर।
कमियां: खरोंच और कुछ विलायकों से आसानी से क्षतिग्रस्त हो सकता है; तनाव के कारण होने वाली दरारों को रोकने के लिए अच्छे डिजाइन की आवश्यकता होती है।

उत्पादन विधि: जटिल आकृतियों के लिए सबसे आम तौर पर इंजेक्शन मोल्डिंग और पारदर्शी शीटों के लिए एक्सट्रूज़न का उपयोग किया जाता है, जिन्हें बाद में काटकर मशीन गार्ड में ढाला जाता है (थर्मोफॉर्मिंग)।

6) एबीएस (एक्रिलोनाइट्राइल ब्यूटाडीन स्टाइरीन)

विशेषताएं: एबीएस का उपयोग मशीनों में हाउसिंग, कवर, नॉब और गैर-संरचनात्मक से अर्ध-संरचनात्मक घटकों के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। यह सामग्री अपनी सुगम प्रसंस्करण क्षमता और अच्छी मजबूती के कारण लोकप्रिय है।

फायदे: इंजेक्शन मोल्डिंग में आसानी, अच्छी सतह फिनिश, अपेक्षाकृत कम लागत।
कमियां: अन्य कुछ इंजीनियरिंग प्लास्टिक की तुलना में इसकी ताप और रासायनिक प्रतिरोधकता कम है; यह उच्च तापमान या भारी घर्षण के लिए कम उपयुक्त है।

उत्पादन विधि: लगभग हमेशा इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा। प्रोटोटाइप या साधारण जिग्स के लिए एबीएस को 3डी प्रिंटिंग (एफडीएम) द्वारा भी संसाधित किया जा सकता है।

7) पीबीटी और पीईटी (इंजीनियरिंग पॉलिएस्टर)

विशेषताएं: पीबीटी (पॉलीब्यूटिलीन टेरेफ्थालेट) और पीईटी (पॉलीइथिलीन टेरेफ्थालेट) के इंजीनियरिंग संस्करणों का उपयोग उन विद्युत-यांत्रिक घटकों, कनेक्टर्स, कुछ गियरों और हाउसिंग में किया जाता है जिन्हें एबीएस की तुलना में बेहतर आयामी स्थिरता और ताप प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।

लाभ: आकार में स्थिर, काफी अच्छी ताप प्रतिरोधक क्षमता, उचित रासायनिक प्रतिरोधक क्षमता।
कमियां: कुछ परिस्थितियों में भंगुर हो सकता है; उच्च शक्ति के लिए अक्सर फाइबरग्लास सुदृढ़ीकरण की आवश्यकता होती है।

उत्पादन विधि: सामान्यतः इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा, अक्सर कठोरता और मजबूती बढ़ाने के लिए ग्लास-फिल्ड फॉर्म (ग्लास फाइबर) में।

8) पीपीएस, पीईईके और पीईआई (उच्च प्रदर्शन वाले प्लास्टिक)

विशेषताएं: इस समूह का उपयोग चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोगों में किया जाता है: उच्च तापमान, उच्च यांत्रिक भार और आक्रामक रासायनिक वातावरण। PEEK का व्यापक रूप से सटीक मशीन घटकों, उच्च-प्रदर्शन बियरिंग, उच्च-तापमान इन्सुलेटर और यहां तक ​​कि तेल और गैस उद्योग अनुप्रयोगों में भी उपयोग किया जाता है। PPS रासायनिक और उच्च-तापमान वातावरण में उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है, जबकि PEI (जैसे Ultem) अपनी मजबूती, ताप प्रतिरोध और अच्छी आयामी स्थिरता के लिए जाना जाता है।

लाभ: अत्यधिक उच्च ताप प्रतिरोधकता, मजबूत, रासायनिक प्रतिरोधी, महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।
कमियां: उच्च कीमत, प्रक्रिया में सख्त नियंत्रण और उच्च तापमान वाली मशीनों की आवश्यकता होती है।

उत्पादन विधि: मध्यम से बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए विशेषीकृत इंजेक्शन मोल्डिंग (उच्च तापमान मोल्डिंग) का उपयोग किया जाता है। विशेष घटकों के लिए, एक्सट्रूडेड रॉड/शीट के सांचे उपलब्ध हैं जिन्हें बाद में मशीनिंग द्वारा आकार दिया जाता है। कुछ मामलों में, प्रोटोटाइप और सीमित उत्पादन के लिए औद्योगिक स्तर की 3डी प्रिंटिंग (जैसे, PEEK/PEI के लिए FFF) का उपयोग किया जाता है।

मशीन के पुर्जों के लिए प्लास्टिक उत्पादन विधियाँ

1. इंजेक्शन मोल्डिंग
प्लास्टिक के दानों को पिघलाकर सांचे में डाला जाता है। इसके फायदे हैं: बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त, उच्च सटीकता, कम समय में उत्पादन प्रक्रिया और जटिल आकृतियों के लिए उपयुक्त। आमतौर पर POM, PA, ABS, PC, PBT, PPS और PEEK के लिए उपयोग किया जाता है।

2. एक्सट्रूज़न
प्लास्टिक को पिघलाकर फिर उसे एक सांचे से गुजारकर छड़, चादर और नलिकाओं जैसे निरंतर आकार बनाए जाते हैं। यह उन सामग्रियों के लिए उपयुक्त है जिन्हें बाद में मशीनिंग द्वारा तैयार घटकों में परिवर्तित किया जाता है।

3. संपीड़न मोल्डिंग और सिंटरिंग
पाउडर या प्रीफॉर्म को सांचे में दबाकर गर्म किया जाता है। यह प्रक्रिया PTFE और UHMWPE के लिए आम है, खासकर तब जब पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंग से सामग्री को संसाधित करना मुश्किल हो।

4. मशीनिंग (सीएनसी मशीनिंग/लेथ/मिलिंग)
प्लास्टिक मशीन के कई पुर्जे रॉड/शीट से बनाए जाते हैं और फिर उन्हें काटकर मशीनिंग की जाती है, खासकर कम मात्रा में उत्पादन, प्रोटोटाइप या बड़े आकार के पुर्जों जैसे गाइड, वियर स्ट्रिप्स और विशेष बुशिंग के लिए।

5. 3डी प्रिंटिंग (एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग)
इसका उपयोग प्रोटोटाइप, जिग्स/फिक्स्चर या सीमित उत्पादन के लिए किया जाता है। सामग्री विभिन्न प्रकार की होती है (एबीएस, पीए, पीसी मिश्रण और विशेष मशीनों पर पीईईके/पीईआई भी)। यह लचीलापन प्रदान करता है, लेकिन मजबूती और सटीकता प्रिंटिंग तकनीक और दिशा पर निर्भर करती है।

पेनुतुप

इंजीनियरिंग प्लास्टिक, गियर और बुशिंग से लेकर सील, हाउसिंग और स्लाइडिंग गाइड तक, मशीन के पुर्जों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। PA, POM, PTFE, UHMWPE, PC, ABS, PBT/PET और PPS/PEEK/PEI जैसी सामग्रियों का चयन करते समय भार, घर्षण, परिचालन तापमान, रासायनिक जोखिम और आयामी सटीकता जैसी आवश्यकताओं का ध्यान रखना आवश्यक है। प्रक्रिया की दृष्टि से, इंजेक्शन मोल्डिंग बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उत्कृष्ट है, जबकि एक्सट्रूज़न, कम्प्रेशन मोल्डिंग, मशीनिंग और 3D प्रिंटिंग, आकार, उत्पादन मात्रा और प्रदर्शन लक्ष्यों के आधार पर अन्य विकल्प हैं। सामग्रियों और प्रक्रियाओं के सही संयोजन से, प्लास्टिक आधुनिक मशीन डिज़ाइनों में उच्च प्रदर्शन और लागत-प्रभावशीलता प्रदान कर सकते हैं।