यंत्राच्या घटकांच्या निर्मितीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या प्लॅस्टिकचे प्रकार आणि त्यांच्या उत्पादन पद्धती

यंत्राच्या घटकांच्या निर्मितीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या प्लॅस्टिकचे प्रकार आणि त्यांच्या उत्पादन पद्धती

प्लास्टिक आता केवळ एकदाच वापरल्या जाणाऱ्या पॅकेजिंगचा समानार्थी शब्द राहिलेला नाही. अभियांत्रिकी आणि उत्पादन क्षेत्रात, प्लास्टिक—विशेषतः अभियांत्रिकी प्लास्टिक—यंत्रांच्या घटकांसाठी एक सामग्री म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, कारण ते वजनाने हलके, गंज-प्रतिरोधक, कंपने शोषून घेण्यास सक्षम आणि त्याचा घर्षण गुणांक तुलनेने कमी असतो. काही विशिष्ट उपयोगांमध्ये, खर्च कमी करण्यासाठी, जोडणी सोपी करण्यासाठी आणि ऊर्जा कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी प्लास्टिक धातूची जागा घेऊ शकते. तथापि, योग्य प्रकारच्या प्लास्टिकची निवड करणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे, कारण प्रत्येक पॉलिमरचे यांत्रिक, औष्णिक आणि रासायनिक गुणधर्म वेगवेगळे असतात. या लेखात यंत्रांच्या घटकांसाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या प्लास्टिकचे प्रकार आणि त्यांच्या उत्पादन पद्धतींवर चर्चा केली आहे.

यंत्रांच्या भागांसाठी प्लास्टिकचा वापर का केला जातो?

सर्वसाधारणपणे, अभियांत्रिकी प्लॅस्टिकची निवड खालील फायद्यांसाठी केली जाते: (१) वजनाने हलके असल्यामुळे हलणाऱ्या भागांवरील भार कमी होतो, (२) गंजरोधक आणि अनेक रसायनांना प्रतिरोधक असल्यामुळे दमट वातावरणासाठी किंवा द्रवांच्या संपर्कासाठी योग्य, (३) काही प्रकारांमध्ये "स्व-वंगण" गुणधर्म असल्यामुळे स्नेहन करण्याची गरज कमी होते, (४) धातूंपेक्षा कंपने आणि आवाज कमी करण्याची क्षमता अधिक चांगली असते, आणि (५) त्यांच्या घडण प्रक्रियेमुळे कमी मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन खर्चात गुंतागुंतीच्या भूमितीची निर्मिती करता येते. तथापि, प्लॅस्टिकच्या काही मर्यादा देखील आहेत, जसे की उष्णता प्रतिरोधकतेतील भिन्नता, संभाव्य क्रीप (दीर्घकालीन भारांमुळे होणारे कायमस्वरूपी विरूपण), आणि काही प्रकारांमध्ये ओलावा शोषल्यामुळे होणारे आकारमानातील बदल.

१) नायलॉन (PA6 आणि PA66)

वैशिष्ट्ये: नायलॉन (पॉलिअमाइड) हे यंत्रांच्या घटकांसाठी सर्वात लोकप्रिय अभियांत्रिकी प्लॅस्टिकपैकी एक आहे. PA6 आणि PA66 मध्ये चांगली तन्यता शक्ती, झीज प्रतिरोधकता असते आणि ते बरेच मजबूत असतात. नायलॉनचा वापर अनेकदा गीअर्स, बुशिंग्ज, रोलर्स, पुली आणि इतर घर्षण घटकांसाठी केला जातो.

फायदे: घर्षण आणि झीज यांना प्रतिरोधक, प्रक्रिया करण्यास तुलनेने सोपे, माफक किंमत.
तोटे: पाणी शोषून घेते (आर्द्रताशोषक) त्यामुळे ते प्रसरण पावू शकते आणि आकारमानाच्या अचूकतेवर परिणाम करू शकते.

उत्पादन पद्धत: अत्यंत सुबक भागांसाठी (गिअर्स, लहान हाउसिंग्ज) नायलॉनवर सामान्यतः इंजेक्शन मोल्डिंगद्वारे प्रक्रिया केली जाते. नंतर मशीनिंग केल्या जाणाऱ्या रॉड किंवा प्लेटच्या आकारांसाठी, नायलॉन एक्सट्रूजनद्वारे रॉड किंवा शीटमध्ये देखील उपलब्ध असते.

२) पीओएम / ॲसिटल (पॉलिऑक्सिमेथिलीन)

वैशिष्ट्ये: पीओएम (POM) हे त्याच्या आकारमानातील स्थिरता, कमी घर्षण आणि चांगल्या थकवा-प्रतिरोधासाठी ओळखले जाते. लहान गीअर्स, कॅम्स, प्लॅस्टिक बेअरिंग्ज आणि सरकणारे घटक यांसारख्या अचूक यंत्रणांमध्ये याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

फायदे: आकारमानातील स्थिरता (दमट परिस्थितीत नायलॉनपेक्षा चांगली), गुळगुळीत पृष्ठभाग, मशीनिंगसाठी सोपे, उत्तम झीज-प्रतिरोधकता.
तोटे: अतिनील किरणे आणि काही विशिष्ट रसायनांना कमी प्रतिरोधक; उच्च तापमानात विघटन होऊ शकत असल्याने प्रक्रिया नियंत्रणाची आवश्यकता असते.

उत्पादन पद्धत: मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनासाठी POM बहुतेकदा इंजेक्शन मोल्डिंगद्वारे तयार केले जाते. प्रोटोटाइप किंवा सानुकूलित घटकांसाठी, एक्सट्रूडेड POM रॉड/शीट मटेरियलवर लेथ/मिलिंग मशीन वापरून मशीनिंग केले जाऊ शकते.

३) पीटीएफई (टेफ्लॉन)

वैशिष्ट्ये: पीटीएफई (PTFE) रासायनिक आणि तापमान प्रतिरोधकतेमध्ये उत्कृष्ट असून, त्याचा घर्षण गुणांक खूप कमी असतो. याचा उपयोग सील, गॅस्केट, वॉशर, स्लाइड पॅड आणि न चिकटण्याच्या गुणधर्मांची आवश्यकता असलेल्या घटकांसाठी केला जातो.

फायदे: अनेक पॉलिमरपैकी सर्वात कमी घर्षण, जवळजवळ सर्व रसायनांना प्रतिरोधक, तुलनेने उच्च उष्णता प्रतिरोधकता.
तोटे: तुलनेने कमी यांत्रिक शक्ती आणि कडकपणा, आणि क्रीप होण्याची शक्यता असते.

उत्पादन पद्धत: पीटीएफई (PTFE) ची वितळणक्षमता जास्त असल्यामुळे, त्यावर सामान्यतः पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंगद्वारे प्रक्रिया केली जात नाही. सर्वात सामान्य प्रक्रिया म्हणजे कॉम्प्रेशन मोल्डिंग आणि त्यानंतर सिंटरिंग करणे. घटकांच्या विशिष्ट आकारांसाठी, रॅम एक्सट्रूजन आणि त्यानंतर फिनिशिंग मशीनिंगचा वापर देखील केला जातो.

४) यूएचएमडब्ल्यूपीई (अल्ट्रा हाय मॉलिक्युलर वेट पॉलीथिलीन)

वैशिष्ट्ये: UHMWPE हे त्याच्या उच्च झीज-प्रतिरोधक क्षमतेसाठी आणि कमी घर्षणासाठी ओळखले जाते. याचा वापर स्लाईड रेल, गाईड, लायनर, च्युट, विशिष्ट स्प्रॉकेट आणि सतत घर्षण होणाऱ्या संरक्षक पृष्ठभागांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो.

फायदे: अत्यंत उच्च घर्षण प्रतिरोध, आघात प्रतिरोध, कमी घर्षण, सरकणाऱ्या अनुप्रयोगांसाठी उपयुक्त.
तोटे: चिकटवणे अवघड, कडकपणा POM/PA इतका जास्त नसतो आणि अचूकतेच्या सहनशीलतेकडे लक्ष देण्याची गरज असते.

उत्पादन पद्धत: सामान्यतः कॉम्प्रेशन मोल्डिंग किंवा रॅम एक्सट्रूजनद्वारे पत्रे/सळया बनवून, नंतर अंतिम आकार देण्यासाठी मशीनिंग (सीएनसी, लेथ, मिलिंग) द्वारे पुढील प्रक्रिया केली जाते.

५) पॉलीकार्बोनेट (पीसी)

वैशिष्ट्ये: पीसीमध्ये उत्कृष्ट आघात सहन करण्याची क्षमता असते आणि ते बऱ्यापैकी उष्णतारोधक असते. यंत्राच्या घटकांमध्ये, पीसीचा वापर सुरक्षा कव्हर्स, पारदर्शक गार्ड्स, विशिष्ट हाउसिंग्ज आणि आघात प्रतिरोध आवश्यक असलेल्या घटकांमध्ये केला जातो.

फायदे: पारदर्शक, अत्यंत उच्च आघात प्रतिरोधक क्षमता, मध्यम तापमानात स्थिर.
तोटे: ओरखडे आणि काही द्रावकांमुळे सहज खराब होऊ शकते; ताणामुळे पडणाऱ्या भेगा टाळण्यासाठी चांगल्या रचनेची आवश्यकता असते.

उत्पादन पद्धत: सामान्यतः जटिल आकारांसाठी इंजेक्शन मोल्डिंगद्वारे आणि पारदर्शक शीटसाठी एक्सट्रूजनद्वारे, ज्यांना नंतर कापून (थर्मोफॉर्मिंग) मशीन गार्ड्समध्ये आकार दिला जातो.

६) एबीएस (ॲक्रिलोनायट्राइल ब्युटाडाइन स्टायरिन)

वैशिष्ट्ये: ABS चा वापर यंत्रांमधील हाउसिंग, कव्हर, नॉब आणि गैर-संरचनात्मक ते अर्ध-संरचनात्मक घटकांसाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. हे मटेरियल लोकप्रिय आहे कारण त्यावर प्रक्रिया करणे सोपे आहे आणि त्यात चांगली कणखरता आहे.

फायदे: इंजेक्शन मोल्डिंगची सुलभता, उत्तम पृष्ठभाग, तुलनेने कमी खर्च.
तोटे: उष्णता आणि रासायनिक प्रतिकारशक्ती इतर काही इंजिनिअरिंग प्लॅस्टिक्सपेक्षा कमी आहे; उच्च तापमान किंवा जास्त घर्षणासाठी कमी उपयुक्त.

उत्पादन पद्धत: जवळजवळ नेहमीच इंजेक्शन मोल्डिंगद्वारे. प्रोटोटाइप किंवा साध्या जिग्ससाठी ABS वर 3D प्रिंटिंग (FDM) द्वारे देखील प्रक्रिया केली जाऊ शकते.

७) पीबीटी आणि पीईटी (इंजिनिअरिंग पॉलिस्टर)

वैशिष्ट्ये: PBT (पॉलीब्युटिलीन टेरेफ्थालेट) आणि PET (पॉलीथिलीन टेरेफ्थालेट) या अभियांत्रिकी आवृत्त्यांचा वापर विद्युत-यांत्रिक घटक, कनेक्टर, काही विशिष्ट गीअर्स आणि हाउसिंगमध्ये केला जातो, ज्यांना ABS पेक्षा अधिक चांगली आयामी स्थिरता आणि उष्णता प्रतिरोध आवश्यक असतो.

फायदे: आकारमानात स्थिर, बऱ्यापैकी चांगली उष्णता प्रतिरोधकता, वाजवी रासायनिक प्रतिकारशक्ती.
तोटे: विशिष्ट परिस्थितीत ठिसूळ होऊ शकते; उच्च मजबुतीसाठी अनेकदा फायबरग्लास मजबुतीकरणाची आवश्यकता असते.

उत्पादन पद्धत: सामान्यतः इंजेक्शन मोल्डिंग, कडकपणा आणि मजबुती वाढवण्यासाठी अनेकदा ग्लास-फिल्ड स्वरूपात (ग्लास फायबर) वापरली जाते.

८) पीपीएस, पीईईके आणि पीईआय (उच्च कार्यक्षमता असलेले प्लास्टिक)

वैशिष्ट्ये: या गटाचा वापर उच्च तापमान, उच्च यांत्रिक भार आणि आक्रमक रासायनिक वातावरण यांसारख्या आव्हानात्मक अनुप्रयोगांमध्ये केला जातो. PEEK चा वापर अचूक यंत्र घटकांमध्ये, उच्च-कार्यक्षमतेच्या बेअरिंग्जमध्ये, उच्च-तापमान इन्सुलेटरमध्ये आणि अगदी तेल व वायू उद्योगातील अनुप्रयोगांमध्येही मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. PPS रासायनिक आणि उच्च-तापमानाच्या वातावरणात उत्कृष्ट कामगिरी करते, तर PEI (उदा., अल्टम) त्याच्या मजबुती, उष्णता प्रतिरोधकता आणि चांगल्या आयामी स्थिरतेसाठी ओळखले जाते.

फायदे: अत्यंत उच्च उष्णता प्रतिरोधकता, मजबूत, रासायनिक प्रतिरोधक, महत्त्वाच्या उपयोगांसाठी उपयुक्त.
तोटे: जास्त किंमत, प्रक्रियेसाठी कडक नियंत्रण आणि उच्च तापमानाच्या यंत्रांची आवश्यकता असते.

उत्पादन पद्धत: मध्यम ते मोठ्या प्रमाणातील उत्पादनासाठी विशेष इंजेक्शन मोल्डिंग (उच्च-तापमान मोल्डिंग). विशेष घटकांसाठी, एक्सट्रूडेड रॉड/शीटचे स्वरूप उपलब्ध असते आणि नंतर त्यावर मशीनिंग केले जाते. काही प्रकरणांमध्ये, प्रोटोटाइप आणि मर्यादित उत्पादन बॅचसाठी औद्योगिक-दर्जाचे ३डी प्रिंटिंग (उदा., PEEK/PEI साठी FFF) वापरले जाते.

यंत्राच्या घटकांसाठी प्लास्टिक उत्पादन पद्धती

१. इंजेक्शन मोल्डिंग
प्लॅस्टिकचे गोळे वितळवून साच्यात ओतले जातात. फायदे: मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनासाठी उपयुक्त, उच्च अचूकता, जलद प्रक्रिया वेळ आणि गुंतागुंतीचे आकार. सामान्यतः POM, PA, ABS, PC, PBT, PPS आणि PEEK साठी वापरले जाते.

२. एक्सट्रूजन
प्लास्टिक वितळवून त्याला एका डायमधून दाबून सलग आकार (सळया, पत्रे आणि नळ्या) तयार केले जातात. ज्या सामग्रीवर नंतर मशीनिंग करून अंतिम घटक बनवले जातात, त्यांच्यासाठी हे योग्य आहे.

३. संपीडन मोल्डिंग आणि सिंटरिंग
पावडर किंवा प्रीफॉर्म साच्यात दाबून भरला जातो आणि नंतर गरम केला जातो. ही पद्धत PTFE आणि UHMWPE साठी सामान्य आहे, विशेषतः जेव्हा पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंगद्वारे सामग्रीवर प्रक्रिया करणे कठीण असते.

४. मशिनिंग (सीएनसी मशिनिंग/लेथ/मिलिंग)
प्लास्टिक मशीनचे अनेक घटक रॉड/शीटपासून बनवले जातात आणि नंतर कापले व मशीन केले जातात, विशेषतः कमी प्रमाणात उत्पादन, प्रोटोटाइप किंवा गाईड्स, वेअर स्ट्रिप्स आणि स्पेशल बुशिंग्ज यांसारख्या मोठ्या आकाराच्या घटकांसाठी.

५. ३डी प्रिंटिंग (ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग)
प्रोटोटाइप, जिग्स/फिक्स्चर किंवा मर्यादित उत्पादन बॅचसाठी वापरले जाते. यासाठी विविध प्रकारची सामग्री वापरली जाते (ABS, PA, PC ब्लेंड, आणि विशेष मशीनवर PEEK/PEI सुद्धा). यात लवचिकता मिळते, परंतु मजबुती आणि अचूकता छपाईचे तंत्रज्ञान आणि ओरिएंटेशनवर अवलंबून असते.

बंद होत आहे

गिअर्स आणि बुशिंग्सपासून ते सील्स, हाउसिंग्ज आणि स्लाइडिंग गाइड्सपर्यंत, यंत्राच्या घटकांच्या निर्मितीमध्ये अभियांत्रिकी प्लॅस्टिक्स महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात. PA, POM, PTFE, UHMWPE, PC, ABS, PBT/PET, आणि PPS/PEEK/PEI यांसारख्या सामग्रीची निवड करताना भार, घर्षण, कार्यकारी तापमान, रासायनिक संपर्क आणि आयामी अचूकतेच्या आवश्यकता विचारात घेणे आवश्यक असते. प्रक्रियेच्या बाजूने, मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनासाठी इंजेक्शन मोल्डिंग उत्कृष्ट ठरते, तर आकार, उत्पादन प्रमाण आणि कार्यक्षमतेच्या उद्दिष्टांनुसार एक्सट्रूजन, कॉम्प्रेशन मोल्डिंग, मशीनिंग आणि ३डी प्रिंटिंग हे पर्याय उपलब्ध आहेत. सामग्री आणि प्रक्रियांच्या योग्य संयोजनाने, प्लॅस्टिक्स आधुनिक यंत्रांच्या डिझाइनमध्ये उच्च कार्यक्षमता आणि किफायतशीरपणा देऊ शकतात.