सतह समाप्ति आवश्यकताओं के लिए सीएनसी ग्राइंडिंग सेवाएं

एयरोस्पेस और मेडिकल इम्प्लांट्स में उच्च-पहन वाले घटकों के लिए सटीक सतह फिनिश (Ra < 0.4 μm) प्राप्त करना महत्वपूर्ण बना हुआ है। इस अध्ययन में संरचित प्रयोगों का उपयोग करके मल्टी-एक्सिस सीएनसी ग्राइंडिंग की प्रभावकारिता का मूल्यांकन किया गया। 316L स्टेनलेस स्टील और इनकॉनेल 718 नमूनों पर नियंत्रित पैरामीटर के तहत सतह की खुरदरापन माप (टेलर हॉबसन सर्ट्रोनिक एस128 प्रोफाइलोमीटर) और धातु विज्ञान विश्लेषण (ज़ेइस एक्सियो इमेजर माइक्रोस्कोप) किया गया। परिणामों में पाया गया कि अनुकूलित व्हील ड्रेसिंग प्रोटोकॉल के साथ न्यूनतम मात्रा स्नेहन (MQL) के उपयोग से पारंपरिक बाढ़ शीतलन की तुलना में Ra मानों में 32% ± 3% की कमी आई। अवशिष्ट तनाव विश्लेषण (एक्स-रे विवर्तन) से पुष्टि हुई कि संपीड़ित परत का निर्माण (≥150 MPa) हुआ है, जो बेहतर थकान प्रदर्शन से संबंधित है। ये निष्कर्ष सीलिंग सतहों और जैव-संगत इंटरफेस के लिए महत्वपूर्ण उप-माइक्रॉन फिनिश प्राप्त करने के लिए पुन:उत्पादित तरीकों का प्रदर्शन करते हैं।

1. परिचय
Ra 0.4 μm से कम की सतह की खत्म की आवश्यकता परिशुद्ध उद्योगों में आवश्यक बन गई है (लेचनर एट अल., 2023)। मेडिकल इम्प्लांट की सतह और एयरोस्पेस ईंधन प्रणाली के घटक ऐसे उदाहरण हैं, जहां घर्षण से उत्पन्न सतह की अखंडता सीधे कार्यात्मक प्रदर्शन को प्रभावित करती है। वर्तमान चुनौतियों में माइक्रोन-स्तर की खत्म की निरंतरता प्राप्त करना और ऊष्मा प्रभावित क्षेत्रों और अवशिष्ट तनावों को नियंत्रित करना शामिल है। यह जांच सीएनसी घर्षण पैरामीटर और परिणामी सतह विशेषताओं के बीच मात्रात्मक सहसंबंध स्थापित करती है।

2. पद्धति

2.1 प्रायोगिक डिज़ाइन
एक पूर्ण कारकीय डिज़ाइन (तालिका 1) ने तीन महत्वपूर्ण पैरामीटर का परीक्षण किया:

• पहिया गति: 30/45 मी/सेकण्ड

• फ़ीड दर: 2/5 माइक्रोन/पास

• शीतलन रणनीति: बाढ़/MQL

तालिका 1: प्रायोगिक पैरामीटर

2.2 सामग्री और उपकरण

• कार्यशील भाग: 316L SS (ASTM F138), इनकॉनेल 718 (AMS 5662)

• ग्राइंडर: स्टूडर S41 सीएनसी w/सीबीएन व्हील (B181N100V)

• मेट्रोलॉजी:

  • सतह की खुरदरापन: टेलर हॉबसन सर्ट्रोनिक S128 (ISO 4288)

  • सूक्ष्म संरचना: ज़ेइस एक्सियो इमेजर A2m, 500× आवर्धन

  • अवशिष्ट तनाव: प्रोटो LXRD Cr-Kα विकिरण

2.3 पुनःउत्पादकता प्रोटोकॉल

1. पहिया स्थिति: सिंगल-पॉइंट डायमंड ड्रेसर (5 माइक्रोन गहराई, 0.1 मिमी/चक्र)

2. पर्यावरण: 20°सेल्सियस ± 1°सेल्सियस, 45% ± 5% RH

3. सत्यापन: प्रति पैरामीटर सेट के लिए 5 परीक्षण दोहराव

3. परिणाम एवं विश्लेषण

चित्र 1: सतह की खुरदरापन बनाम अखरोट काटने के पैरामीटर

मुख्य निष्कर्ष:

• MQL ने Ra मानों में 29.7% (316L) और 34.2% (Inconel 718) की कमी की (बाढ़ के शीतलन की तुलना में)

• इष्टतम संयोजन: 45 मी/से पहिया गति + 2 माइक्रोन/पास फीड + MQL (Ra 0.21 माइक्रोन ± 0.03)

• उच्च पहिया गति से सबसर्फेस माइक्रोक्रैक्स में 60% की कमी हुई (p<0.01)

4. चर्चा

4.1 तंत्र व्याख्या
एमक्यूएल के तहत आरए कमी थर्मल ग्रेडिएंट्स की कमी के अनुरूप है (मार्नेस्कू एट अल, 2021)। कम ऊष्मा इनपुट कार्यक्षेत्र के मृदुकरण और अपघर्षक संपर्क के दौरान उत्पन्न होने वाले प्लास्टिक विकृति को कम करता है। एक्सआरडी परिणामों से पुष्टि होती है कि इष्टतम पैरामीटर पर संपीड़न तनाव (-210 एमपीए) है, जो थकावट जीवन को बढ़ाता है।

4.2 सीमाएं
परिणाम सामग्री-विशिष्ट हैं; टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए पैरामीटर अनुकूलन की अलग से आवश्यकता होती है। इस अध्ययन में प्रोफ़ाइल ग्राइंडिंग की आवश्यकता वाली जटिल ज्यामिति को शामिल नहीं किया गया।

4.3 औद्योगिक अनुप्रयोग
प्रत्येक 50 भागों के बाद अनुकूलित ड्रेसिंग चक्रों को लागू करने से 8% के भीतर आरए स्थिरता बनी रही। हाइड्रोलिक वाल्व बॉडी के लिए, योग्यता परीक्षण (आईएसओ 10770-1) के दौरान इस प्रोटोकॉल ने रिसाव दर में 40% की कमी की।

5. निष्कर्ष
मल्टी-एक्सिस सीएनसी ग्राइंडिंग उच्च व्हील गति (≥45 मीटर/सेकण्ड), कम फीड दर (≤2 माइक्रोन/पास) और एमक्यूएल शीतलन के संयोजन से उप-माइक्रॉन फिनिश प्राप्त करती है। यह पद्धति धातु विज्ञान की दृष्टि से सही सतहों को उत्पन्न करती है जिनमें गतिशील भार वाले घटकों के लिए महत्वपूर्ण संपीड़न अवशिष्ट तनाव होता है। भावी अनुसंधान को वक्रित सतह ग्राइंडिंग अनुकूलन और इन-प्रोसेस मॉनिटरिंग एकीकरण पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।