मायक्रोफिनिशिंगमधील नवीन टप्पे

 

 

हरितगृह उत्सर्जन आणि ऊर्जा कार्यक्षमता हे दोन घटक वाहन उद्योगातील पॉवरट्रेन अभियांत्रिकीच्या मर्यादांचा विस्तार करण्यासाठी महत्त्वाचे आहेत. ’वजन कमी करणे’आणि ’घर्षण कमी करणे’ ही दोन धोरणे या संदर्भात महत्त्वाची आहेत. क्रँकशाफ्ट, कॅमशाफ्ट, ट्रान्समिशन शाफ्ट इ. पॉवरट्रेनसाठी महत्त्वाच्या असणाऱ्या भागांसाठी वरील दोन्ही गोष्टी राबवण्यासाठी इंजिनचे डिझाईन करणार्यांना पृष्ठभागाच्या फिनिशिंगचे मापदंड (स्पेसिफिकेशन्स) अधिक काटेकोरपणे ठरवावे लागतात. हे मापदंड मिळवण्यासाठी मायक्रोफिनिशिंग ही अतिशय महत्त्वाची प्रक्रिया आहे. गेल्या काही वर्षांमध्ये मायक्रोफिनिशिंग तंत्रज्ञानाने अनेक टप्पे पार केले आहेत आणि त्यामुळे इंजिनच्या कार्यक्षमतेमध्ये महत्त्वाच्या सुधारणा करणे शक्य झाले आहे.

सातत्याने, अधिक जलद आणि अधिक कार्यक्षमतेने एकसारखे फिनिशिंग मिळवण्यासाठी विशिष्ट कोटिंगची फिल्म असलेले ॲब्रेझिव्ज वापरून मायक्रोफिनिशिंग करण्याची प्रक्रिया विकसित करण्यात आली आहे. उच्च अभियांत्रिकी (इंजिनिअरिंग) तंत्र वापरून केलेल्या पृष्ठभागाच्या संपर्क क्षेत्रात मायक्रोफिनिशिंगमुळे, वंगणन गुणधर्म तयार होतात. त्यामुळे जास्त वजन सहन करण्यासाठी आवश्यक असलेला जास्तीत जास्त बेअरिंग पृष्ठभाग उपलब्ध होतो, तसेच वंगणनासाठी पृष्ठभागावर पुरेसे तेलही राखले जाते.

या तंत्रज्ञानाचे गेल्या काही वर्षातील महत्त्वाचे टप्पे म्हणजे उच्च दर्जाचे इंजिनिअरिंग केलेले अतिशय अचूक फिनिशिंग मिळवण्यासाठी प्रक्रियेची क्षमता वाढली आहे. तसेच विशिष्ट कोटिंगची फिल्म असलेले ॲब्रेझिव्ज वापरून वेगवेगळ्या प्रकारच्या भागांवर प्रक्रिया करण्यासाठीही ही प्रक्रिया विकसित झाली आहे. ही मशिन्स आता अधिक फ्लेक्झिबल उत्पादन प्रक्रियेसाठी आवश्यक असे बहुविध पर्याय उपलब्ध असलेली, कमीत कमी आकारात, वापरणार्यांना सोयीची तसेच अधिक कार्यक्षम झाली आहेत.

मायक्रोफिनिशिंग ही कुठल्याही कार्यवस्तूचे सर्व मोजमाप आणण्यासाठीचे मशिनिंग पूर्ण झाल्यानंतर, त्या कार्यवस्तूची जोडणी होणाऱ्या दुसऱ्या कार्यवस्तूबरोबर चपखल जोडणी होण्यासाठी, पृष्ठभागावरील आवश्यक असलेले तेवढेच मटेरिअल काढून टाकण्याची पद्धत किंवा प्रक्रिया आहे. मशिनिंग झाल्यानंतर पृष्ठभागाचे निरीक्षण केले असता त्यावर टूलच्या खुणा, धातूचे सूक्ष्म तुकडे, उंच-सखलपणा इत्यादी. दिसून येतो. उत्पादनाच्या दीर्घायुष्यासाठी, कार्यक्षमतेसाठी आणि विेशसनीयतेसाठी हे सर्व दोष काढण्यासाठी मायक्रोफिनिशिंग प्रक्रिया करणे गरजेचे असते.

उदाहरणार्थ, मायक्रोफिनिशिंग न केलेल्या पृष्ठभागाची तुलना आपण बर्फाच्छादित तलावाशी करू शकतो. बाहेरून पाहताना हा पृष्ठभाग भक्कम वाटू शकतो पण बर्फावर माणसाच्या वजनाने पाऊलखुणा उमटू शकतात, तर आईस स्केट घातलेल्या माणसाला, त्याच्यामुळे एका जागी येणारा दाब सहन करून आवश्यक आधारसुद्धा बर्फ पुरवू शकतो. जेव्हा धातूच्या किंवा पोलादाच्या भागाचे मशिनिंग केले जाते, तेव्हा पृष्ठभाग तुटक होतो आणि जर उष्णता तयार होणारी करणारी ग्राईंडिंग प्रक्रिया वापरली असेल, तर पृष्ठभागाचे अनुशीतनसुद्धा (ॲनीलिंग) होते. अशा प्रकारचा पृष्ठभाग मोठा बेअरिंग लोड सहन करू शकत नाही. मायक्रोफिनिशिंग या प्रक्रियेमध्ये खंडित आणि अनुशीत झालेला पृष्ठभाग काढून टाकला जातो. त्यामुळे मूळ धातू अधिक बेअरिंग लोड सहन करु शकतो.

क्रँकशाफ्ट म्हणजे इंजिनचे हृदयच होय. तो इंजिनात तयार होणारी औष्णिक ऊर्जा वापरून पॉवरट्रेन फिरवतो. मागील काही वर्षात क्रँकशाफ्टच्या स्पेसिफिकेशन्समध्ये जागतिक पातळीवर खूपच सुधारणा झाली आहे. घर्षण कमी करण्यासाठी अधिकाधिक चांगले फिनिश असण्याची मागणी वाढत असतानाच, वजन कमी करण्यासाठी (आणि 4 सिलिंडर असलेल्या इंजिनऐवजी 2 आणि 3 सिलिंडर असलेली इंजिन तयार करण्यासाठी) क्रँकशाफ्टच्या विविध भागांवर अधिक बेअरिंग लोड येऊ लागला. त्याचवेळेला ग्राहक त्यांच्या अनुभवामुळे अधिक जलद वेग, इंजिनचे दीर्घायुष्य आणि न्यूनतम (NVH - नॉईज, व्हायब्रेशन, हीट - आवाज, कंपन आणि उष्णता) या सर्वाची मागणी करू लागले. त्यामुळे क्रँकशाफ्टकडून अधिक वरच्या दर्जाच्या अपेक्षा निर्माण झाल्या आहेत.

1. मेन आणि पिन जर्नल्सवर सरफेस फिनिश साधारणपणे Ra 0.1 मायक्रॉनपेक्षा कमी तर, थ्रस्ट वॉलवरचा फिनिश Ra 0.15 मायक्रॉनपेक्षा कमी, अधिक पातळ तेल वापरण्याची गरज निर्माण झाल्याने तेलाच्या सीलचे फिनिश अधिक उच्च दर्जाचे असण्याची गरज.

2. गोलपणा, सरळपणा, दंडगोलाकारपणा हे सर्व भौमितिक आकार अधिक अचूक. प्रोफाईल्स, क्राउनिंग, लोबिंगसाठी नवीन मापदंड.

3. दिलेल्या मर्यादेतच आकार/मापे राहतील याची दक्षता बाळगून आवश्यक तेवढेच मटेरिअल काढणे.

वाहन उद्योगातील बहुतांशी आधुनिक क्रँकशाफ्टस् स्तर II किंवा स्तर III मायक्रो फिनिश अशासारख्या बहुस्तरीय प्रक्रिया वापरून मायक्रोफिनिशिंग केलेले असतात.

वाहनामधील ट्रान्समिशनसाठी वापरले जाणारे गिअर्ड शाफ्टसारखे भाग (इनपुट शाफ्ट, आऊटपुट शाफ्ट, मेन शाफ्ट) आणि सिन्क्रोनन्स, डिफरन्शिअल हाऊसिंग इत्यादीसाठी पारंपरिकपणे फक्त पृष्ठभागाच्या फिनिशिंगचे मापदंड असत. उदाहरणार्थ, Ra मूल्य इंजिनच्या भागाइतके महत्त्वाचे नसले तरी ट्रान्समिशनसाठी वापरल्या जाणाऱ्या भागांचे मापदंडसुद्धा मागील काही वर्षांत सुधारत गेले आहेत. त्यामुळे सुपर फिनिशिंग ऐवजी मायक्रोफिनिशिंग तंत्रज्ञानाच्या वापराची गरज निर्माण झाली आहे. Ra मूल्याव्यतिरिक्त बऱ्याच भागांची आता Rk, Tp, Rmr आणि लीड अँगल हे मापदंडसुद्धा दिलेले असतात. या भागांची गोलाई, दंडगोलाई आणि आकार असे भौमितिक मापदंडसुद्धा काटेकोरपणे दिलेले असतात.

 

 

 

मायक्रोफिनिशिंग आणि सुपर फिनिशिंग यामधील फरक ॲब्रेझिव्ज फिल्म आणि मशिनचा भाग यांच्यातील संपर्काच्या प्रकारानुसार चित्र क्र. 1 आणि 2 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे स्पष्ट केला जातो.

पृष्ठभागाच्या फिनिशिंगमध्ये मायक्रोफिनिशिंग जास्त सातत्य देते. सुपर फिनिशिंगमध्ये भौमितिक सुधार शक्य नसतो तर, मायक्रोफिनिशिंगमध्ये हा सुधार खात्रीपूर्वक करता येतो. बॅलन्सर शाफ्ट, डिफरन्शिअल गिअर हाऊसिंग, मेन शाफ्ट इत्यादीसाठी मायक्रोफिनिशिंग केलेले अनेक यशस्वी प्रकल्प या तंत्रज्ञानाचा फायदा स्पष्ट करतात.

कॅमशाफ्टसहित शाफ्टसारख्या भागांचे फिनिशिंग करण्यासाठी स्टोन फिनिशिंग हे पारंपरिक तंत्रज्ञान वापरले जाते. फिल्म असलेले ॲब्रेझिव्ज वापरून केलेल्या मायक्रोफिनिशिंगचे स्टोन फिनिशिंगच्या तुलनेत अनेक फायदे आहेत. उदाहरणार्थ, गुणवत्तेतील सातत्य, देखभालीचा कमी खर्च आणि कमी समायोजन (ॲडजेस्टमेंटस), ऊर्जेचा कमी वापर इत्यादी. वरील कारणांमुळे शाफ्ट प्रकारच्या अनेक भागांमध्ये आता नेहमीच्या स्टोन लॅपिंगऐवजी मायक्रोफिनिशिंग वापरले जाते. इंजिन तंत्रज्ञानात जगात आघाडीवर असलेल्या कंपनीने अमेरिकेतील कारखान्यासह अनेक कारखान्यात स्टोन आणि फिल्म एकत्रितपणे वापरून अतिशय अवघड मापदंड मिळवले असे एक उदाहरण आहे.

पूर्वी वापरल्या जाणाऱ्या 3 स्तरीय फिनिश प्रक्रियेऐवजी फक्त फिल्म वापरून केलेली 2 स्तरीय प्रक्रिया वापरली गेली. पृष्ठभागाचे मिळालेले फिनिश खालीलप्रमाणे होते.

Ra < 0.067 मायक्रॉन्स आणि

Cpm > 1.67

Rtm 0.412

Wt < 0.45

Wc < 0.12

मिळालेले सातत्य आणि ऊर्जेचा कमी वापर तसेच कमी आवर्तन काळ यामुळे ग्राहक समाधानी झाला.

मायक्रोफिनिशिंग हे ऊर्जेचा कार्यक्षम वापर आणि उत्सर्जन याबाबतीत इंजिनची कार्यक्षमता वाढवण्यासाठीचे वाहनांच्या पॉवरट्रेनमधील महत्त्वाचे प्रक्रिया तंत्रज्ञान आहे. याची अधिक चांगले फिनिशिंग मिळवण्याची क्षमता पॉवरट्रेनमध्ये घर्षण कमी करते आणि NVH कमी करते. भविष्यात क्रँकशाफ्ट, कॅमशाफ्ट आणि अनेक पॉवरट्रेन भागांचे मापदंड अधिकाधिक काटेकोर होत जाण्याची शक्यता आहे. मायक्रोफिनिशिंग तंत्रज्ञानातील प्रगतीमुळे हे घटक (पॅरामीटर्स) सातत्याने मिळवणे शक्य होईल.