परिचय
रूस की मोडेंगी (Modengy) कंपनी के एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स का उद्देश्य विभिन्न उद्योगों के क्षेत्रों में उपकरणों के पुर्जों के घर्षण और घिसाव को कम करना तथा उन्हें जंग से बचाना है। इन कोटिंग्स ने धातु और मिश्र धातुओं की ढलाई करने वाले उपकरणों के सेवा जीवन को बढ़ाने, कोल्ड फॉर्मिंग और मेटल रिडक्शन के लिए, गैल्वनाइजिंग बाथ से कचरा एकत्र करने की प्रक्रियाओं की उत्पादकता में सुधार करने, खदानों में क्रशिंग उपकरणों को माउंट और सेटअप करने और अन्य कार्यों को पूरा करने के लिए धातुकर्म (metallurgy) उद्योग में व्यापक अनुप्रयोग पाया है।
मुख्य भाग
सॉलिड लुब्रिकेशन तकनीक और इसे साकार करने वाले MODENGY उत्पादों के बारे में। जैसे-जैसे तकनीक विकसित हो रही है और चरम स्थितियों में उपकरण इकाइयों को संचालित करने की आवश्यकता पैदा होती है, तंत्र के स्थिर संचालन प्रदान करने के लिए केवल व्यापक रूप से ज्ञात ग्रीस और तरल स्नेहक सामग्री का उपयोग करना पर्याप्त नहीं रह गया है।
परिणामस्वरूप, सॉलिड लुब्रिकेशन तकनीक को साकार करने वाली सामग्रियों ने लोकप्रियता हासिल करना शुरू कर दिया। वे लेमिनेटेड क्रिस्टल संरचना (मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड, ग्रेफाइट), कुछ पॉलिमर (पॉलिटेट्राफ्लुओरोएथिलीन), साथ ही नरम धातुओं वाले पदार्थों के पाउडर के रूप में प्रस्तुत किए जाते हैं।
घर्षण की प्रक्रिया में, मेटिंग पार्ट्स पर लगाए गए सॉलिड-फिल्म पदार्थों के पाउडर सतह की सूक्ष्म विषमताओं (microroughnesses) को भर देते हैं, जिससे कतरनी (shear) के प्रति कम प्रतिरोध और उच्च भार वहन क्षमता वाली एक पतली चिकनी फिल्म बनती है। इसके कारण, कम घर्षण गुणांक, स्कफिंग से सुरक्षा और चरम परिचालन मोड के तहत सेवा जीवन विस्तार प्रदान किया जाता है।
आधुनिक परिस्थितियों में ठोस स्नेहक पाउडर का उपयोग पर्याप्त नहीं है, इसीलिए एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग्स डिजाइन की गई थीं जो ठोस-स्नेहक घटकों को पुर्जों की सतह में एकीकृत करती हैं। रूस में, ऐसी कोटिंग्स का एकमात्र डिज़ाइनर और निर्माता ब्रांस्क शहर का मोडेंगी (Modengy) उद्यम है।
MODENGY ट्रेडमार्क (ट्रेडमार्क प्रमाणपत्र संख्या 688082) के तहत जारी होने वाली एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स (चित्र 1 देखें) में ठोस स्नेहक पदार्थों के सूक्ष्म रूप से बिखरे हुए कण, बाइंडिंग घटक, सॉल्वैंट्स और कार्यात्मक योजक शामिल होते हैं।
यह कोटिंग एक सस्पेंशन है जिसे छिड़काव विधि द्वारा पुर्जे की तैयार सतह पर लगाने और निर्देशों के अनुसार (भट्टी में या कमरे के तापमान पर) सुखाने के बाद, सतह पर एक पतली स्नेहक परत बनाती है जो इसके साथ मजबूती से जुड़ जाती है।
यह मिश्रित परत एक बाइंडर का मैट्रिक्स है जिसमें ठोस-स्नेहक पदार्थ के कण इसकी कोशिकाओं में चारों ओर वितरित होते हैं। क्यूरिंग (सूखने) की प्रक्रिया में कोटिंग संरचना से सॉल्वेंट वाष्पित हो जाता है।
चित्र 1 – MODENGY एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स
एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स का उपयोग तरल स्नेहक सामग्री और ग्रीस को पूरी तरह से त्यागने में सक्षम बनाता है। इनका उपयोग करके, रखरखाव-मुक्त घर्षण इकाइयाँ बनाई जाती हैं: ये एजेंट केवल एक बार लगाए जाते हैं, और वस्तुओं की संपूर्ण सेवा अवधि के लिए कार्य करते रहते हैं, जिससे सतहों को आवश्यक स्नेहन और सुरक्षा मिलती है।
MODENGY एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स चरम परिचालन स्थितियों जैसे उच्च संपर्क दबाव, उच्च या क्रायोजेनिक तापमान, गति की कम दर, रासायनिक रूप से आक्रामक और संक्षारण-सक्रिय मीडिया के संपर्क, विकिरण और निर्वात (vacuum) में कुशल हैं। कुछ मामलों में, इन सामग्रियों का उपयोग महंगी स्टील और मिश्र धातुओं के उपयोग से बचने में सक्षम बनाता है। कई MODENGY कोटिंग्स में उच्च एंटी-चिपकने वाले (anti-adhesive) गुण होते हैं।
सॉलिड लुब्रिकेशन तकनीक को साकार करने वाली एक और प्रकार की सामग्री पेस्ट है। वे आसंजन (adhesion) को बेहतर बनाने और उपयोग को अधिक सुविधाजनक बनाने के लिए बेस ऑइल में वितरित ठोस-स्नेहक पदार्थों के पाउडर हैं।
MODENGY कोटिंग्स और सॉलिड-लुब्रिकेटिंग पेस्ट धातुकर्म सहित सभी उद्योगों में व्यापक रूप से फैले हुए हैं।
धातुकर्म उद्योग में एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स के उपयोग के उदाहरण
विभिन्न प्रकार के MODENGY एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स और पेस्ट ने धातुकर्म परिसर के उपकरणों में व्यापक अनुप्रयोग पाया है। वे घर्षण को कम करने, स्कफिंग और गॉलिंग बनने से बचाने, धातु के कणों को उत्पादन टूलींग की सतहों पर चिपकने से रोकने और अन्य कार्यों को पूरा करते हैं।
कठोर जस्ता एकत्र करने के लिए रोबोटिक प्रणाली के डिपर। वे उद्यम जिनका काम हॉट-डिप गैल्वनाइजिंग तकनीक से संबंधित है, उन्हें कठोर जस्ता या ड्रॉस (dross) जैसे उत्पादन कचरे को इकट्ठा करने की आवश्यकता का सामना करना पड़ता है। गैल्वनाइजिंग बाथ में रहने के दौरान तलछटी उप-उत्पाद बनाई गई जस्ता कोटिंग की गुणवत्ता को खराब कर देता है। इसके अलावा, इसकी संरचना में 95 प्रतिशत तक जस्ता होता है और इसे बार-बार पुनर्चक्रित किया जा सकता है।
कठोर जस्ता एकत्र करने के लिए, रोबोटिक परिसरों का उपयोग किया जाता है जो पिघले हुए जस्ता की सतह से ड्रॉस हटाने की श्रम-साध्य प्रक्रिया को स्वचालित करने में सक्षम बनाते हैं।
रोबोटिक परिसरों के ऑपरेटिंग टूल, जिनके उपयोग से कठोर जस्ता को पकड़ना और बाहर निकालना किया जाता है, वे धातु के डिपर हैं। ड्रॉस उनकी सतहों पर चिपक जाता है जिससे इंजीनियरिंग प्रक्रिया बाधित होती है।
इस समस्या को हल करने और संचालन की उत्पादकता बढ़ाने के लिए, गैल्वनाइजिंग बाथ में कचरा संग्रहण के लिए डिपरों की पूरी सतह पर MODENGY 1054 उच्च-तापमान एंटी-एडेसिव कोटिंग लगाई जाती है (चित्र 2 देखें)।
चित्र 2 – MODENGY 1054 कोटिंग के साथ उपचारित कठोर जस्ता एकत्र करने के लिए रोबोटिक प्रणाली के डिपर
यह उत्पाद पुर्जों पर एक स्थिर अलग करने वाली परत बनाता है जो अवशिष्ट उत्पादों को डिपर की सतह पर चिपकने से रोकता है। यह कोटिंग पिघली हुई बूंदों के गिरने, हवा के गैस-प्रदूषण और +650 °C तक के उच्च तापमान की स्थितियों में प्रभावी ढंग से कार्य करती है।
धातुओं और मिश्र धातुओं की ढलाई के लिए सांचे (Moulds)। धातुओं को एक निश्चित आकार देने का सबसे आम तरीका उनकी ढलाई करना है। इस उद्देश्य के लिए, भविष्य की वस्तु की रूपरेखा दोहराने वाले डिस्पोजेबल और पुन: प्रयोज्य धातु कंटेनरों दोनों का उपयोग किया जाता है। वस्तुओं के बड़े पैमाने पर उत्पादन में, अधिमानतः स्टील से बने धातु के सांचों का उपयोग करना उचित है।
ढलाई की प्रक्रिया में, धातुएं और मिश्र धातुएं पुन: प्रयोज्य सांचों की आंतरिक सतह पर चिपक जाती हैं जिससे ढाले गए पुर्जों को बाहर निकालना कठिन हो जाता है, और उनकी गुणवत्ता कम हो जाती है। ठंडे किए गए धातु तत्वों को बाहर निकालने के बाद, सांचे के किनारों पर कुछ मात्रा में धातु रह जाती है, और उन्हें निकालना कठिन होता है।
चिपकने से रोकने के लिए, उच्च ताप प्रतिरोध और महान एंटी-एडेसिव गुणों वाली MODENGY कोटिंग्स - MODENGY 1007 और MODENGY 1054 - का उपयोग किया जाता है (चित्र 3 देखें)।
चित्र 3 – MODENGY कोटिंग्स से उपचारित धातुओं और मिश्र धातुओं को ढालने के सांचे
कोटिंग्स की स्थिर अलग करने वाली परत पिघली हुई धातु और सांचे की सतह के बीच सीधे संपर्क को रोकती है, जिससे तैयार वस्तुओं को बाहर निकालना आसान हो जाता है, और उनकी सतहों की उच्च गुणवत्ता प्रदान की जाती है, उपकरण का सेवा जीवन बढ़ जाता है।
मेटल्स कोल्ड फॉर्मिंग के लिए उपकरण। कोल्ड फॉर्मिंग दबाव के तहत धातु का विरूपण (deformation) है। यह विशेष उपकरणों - मोल्ड टूल्स - का उपयोग करके किया जाता है। प्रेस स्लैब की गति को निर्देशित करने के लिए, कॉलम और बुशिंग का उपयोग किया जाता है। फॉर्मिंग की प्रक्रिया में, गाइडवे पुर्जे बहुत अधिक घर्षण के अधीन होते हैं, और जल्द ही घिस जाते हैं। आक्रामक माध्यम में काम करते समय, तत्वों पर जंग लग जाता है।
उपकरण के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए, कॉलम और बुशिंग पर मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड पर आधारित MODENGY 1005 एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग का उपयोग किया जाता है (चित्र 4 देखें)। यह स्लाइडिंग प्रदान करने और चलने वाले पुर्जों के घर्षण को कम करने वाली एक चिकनी परत बनाता है।
चित्र 4 – MODENGY 1005 कोटिंग से उपचारित कॉलम और बुशिंग
इस उत्पाद में बेहतरीन एंटी-स्कोरिंग और एंटी-कोरोसिव गुण (ISO 9227 मानक पर सॉल्ट मिस्ट में त्वरित परीक्षण के परिणामों के अनुसार, 720 घंटे से अधिक संक्षारण सुरक्षा), उच्च भार वहन क्षमता (2,500 MPa), और धातु के प्रति अच्छा आसंजन है।
कोटिंग गर्म करने पर पॉलीमराइज़ हो जाती है। सूखने के बाद, बुशिंग और कॉलम की सतह पर एक स्थिर शुष्क परत बन जाती है जो उस क्षेत्र से नहीं हटती जहाँ इसे लगाया गया था, और लंबे समय तक इसे नवीनीकृत करने की आवश्यकता नहीं होती है। MODENGY 1005 के उपयोग के कारण, कई संचालन चक्रों के बाद भी, कोल्ड फॉर्मिंग के लिए उपकरणों का घिसाव काफी कम हो जाता है।
MODENGY 1020 सिंथेटिक वैक्स पर आधारित कोटिंग का उपयोग ऑस्टेनिटिक और फेरिटिक स्टील्स, एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातुओं, तांबे और पीतल के कोल्ड फॉर्मिंग के साथ-साथ गहरी ड्राइंग (deep drawing), चेसिंग, ब्रांडिंग, बेंडिंग, एल्यूमीनियम और अन्य धातुओं के कोल्ड एक्सट्रूज़न की इंजीनियरिंग प्रक्रियाओं में भी किया जाता है।
इस अलग करने वाली कोटिंग ने स्थैतिक घर्षण (static friction) और स्लाइडिंग घर्षण के गुणांक (चित्र 5 देखें), एंटी-वियरिंग और एंटी-स्कफिंग गुणों का पता लगाने के लिए ट्राइबोलॉजिकल परीक्षणों की प्रक्रिया में सर्वोत्तम परिणाम प्रदर्शित किए हैं। MODENGY 1020 ने परीक्षणों में भाग लेने वाले विदेशी एनालॉग को पीछे छोड़ दिया है जिसे सभी मानदंडों पर धातुओं के काम करने की प्रक्रिया में लागू करने की सिफारिश की गई थी।
चित्र 5 – चिकनी सतह के साथ स्फीयर इंडेंटर के जाने के चक्रों की संख्या के आधार पर घर्षण गुणांक परिवर्तन के ग्राफ
मेटल रिडक्शन के लिए उपकरण। धातु के ठंडे विरूपण की प्रक्रिया में, मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड और ग्रेफाइट पर आधारित MODENGY 1001 एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग का उपयोग प्रभावी है। यह पुर्जों की रिड्यूस्ड सतह पर स्कोर और खुरदरापन बनने से रोकता है।
कोटिंग एयरोसोल कैन या स्प्रे गन से छिड़काव की विधि द्वारा उन धातु वर्कपीस पर लगाई जाती है जिनके क्रॉस-सेक्शन को कम करने की आवश्यकता होती है।
पुर्ज़े की सतह पर बनने वाली एक पतली स्नेहक परत मशीन टूल पर वर्कपीस को उसके विरूपण की प्रक्रिया में क्षतिग्रस्त होने से बचाती है। जैसा कि अभ्यास पुष्टि करता है, रिड्यूस्ड पुर्जों की स्थिति (बशर्ते MODENGY 1001 एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग लगाई गई थी) संतोषजनक है, जिसका अर्थ है कि सतहें चिकनी हैं, बिना किसी स्कोर के।
गायरेटरी क्रशर (Gyratory crushers)। मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड और ग्रेफाइट पर आधारित MODENGY 1003 एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग का उपयोग बड़े खनिज भंडारों - जैसे तांबा-और-मोलिब्डेनम अयस्कों, कीमती धातुओं - पर गायरेटरी क्रशरों की माउंटिंग और सेटिंग को आसान बनाने के लिए किया जाता है (चित्र 6 देखें)।
चित्र 6 – MODENGY 1003 के साथ उपचारित गायरेटरी क्रशर का बट्रेस थ्रेड
यह उत्पाद उन पुर्जों के बट्रेस थ्रेड पर लगाया जाता है जिनके माध्यम से निर्माण पुर्जों को एक-दूसरे से जोड़ा जाता है।
गायरेटरी क्रशरों की माउंटिंग की प्रक्रिया में, उनके थ्रेडेड तत्वों को एक-दूसरे के साथ चलने वाले पुर्जों की बहुत कम दर पर अत्यधिक उच्च भार का सामना करना पड़ता है। ऐसी स्थितियों में गायरेटरी क्रशरों को असेंबल करते समय, थ्रेड टर्न पर बहुत सारे स्कोर और गॉलिंग दिखाई देते हैं, पुर्जे जाम हो जाते हैं, और इससे उन्हें माउंट करना कठिन हो जाता है।
गायरेटरी क्रशरों के निर्माता द्वारा आयोजित परीक्षणों के परिणामों के अनुसार, घटक के थ्रेडेड पुर्जों की संपर्क सतहों को नुकसान पहुँचाने के पूर्ण बहिष्कार के साथ आसान असेंबली प्रदान करना केवल तभी संभव है जब सॉलिड-फिल्म कोटिंग का उपयोग किया जाए। ग्रीस कम स्लाइडिंग पर उच्च भार की परिस्थितियों में चलने योग्य अलग करने वाली फिल्म प्रदान करने में सक्षम नहीं हैं क्योंकि प्रक्रिया में पुर्जों पर बहुत अधिक गॉलिंग बनती है।
अपनी उच्च भार वहन क्षमता, एंटी-स्कफिंग गुणों, शुष्क बनावट के कारण, MODENGY 1003 कोटिंग गायरेटरी क्रशरों की नियमित असेंबली प्रदान करती है। कोटिंग की परत संपर्क क्षेत्र से बाहर नहीं निकलती है, धूल और अन्य छोटे कणों को आकर्षित नहीं करती है (अपघर्षक घिसाव को उत्तेजित नहीं करती है)।
गायरेटरी क्रशरों के पुर्जों पर एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग लगाना क्षेत्र की स्थितियों में किया जाता है - खनिज निकालने के उद्यम के क्षेत्र में, सीधे माउंटिंग कार्य शुरू होने से पहले (चित्र 7 देखें)। MODENGY 1003 को पॉलीमराइज़ करने के लिए गर्म करने की आवश्यकता नहीं होती है, और लगाने के 12 घंटे बाद उपयोग के लिए तैयार हो जाता है।
चित्र 7 – गायरेटरी क्रशर थ्रेड पर MODENGY 1003 कोटिंग लगाना
रोलिंग केज। MODENGY 1001 को रोलिंग केज के कांस्य (bronze) बुशिंग पर अलग करने वाली कोटिंग के रूप में लगाया जाता है ताकि उनकी सतहों और कच्चा लोहा (cast-iron) रोलिंग वाशर और उच्च दबाव के संपर्क में आने वाली भारी मिश्र धातु इस्पात से बने शाफ्ट के बीच तालमेल को रोका जा सके।
इस कोटिंग का उपयोग पुर्जों के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए, बिना चिपके वर्किंग शाफ्ट से रोलिंग वाशर को दबाने और अनप्रेसिंग प्रक्रियाओं की स्थिरता प्रदान करने में सक्षम बनाता है।
स्ट्रेटनिंग-कटिंग मशीनें। स्ट्रेटनिंग-कटिंग मशीनों की बेयरिंग इकाइयाँ और साथ ही लिफ्टर्स के चेन गियर उच्च घर्षण के कारण समय से पहले घिस जाते हैं। स्थिर संचालन प्रदान करने और पुर्जों के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए, मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड पर आधारित MODENGY 4002 सॉलिड-फिल्म पेस्ट का उपयोग किया जाता है (चित्र 8 देखें)।
घर्षण को कम करने के लिए इस उत्पाद का उपयोग करने की व्यवहार्यता हॉट-डिप्ड गैल्वनाइजिंग शॉप के इंजीनियरिंग उपकरणों पर परीक्षण के परिणामों से सिद्ध हो चुकी है। परीक्षण इस उपकरण के संचालन की शर्तों को पूरा करने वाले भार पर आयोजित किए गए थे। बेयरिंग यूनिट के संचालन पर तापमान +55 °C और +68 °C के बीच था। इस पेस्ट का परीक्षण इसके घर्षण-विरोधी और स्कफिंग-विरोधी गुणों, बढ़ते तापमान के संपर्क में आने पर तरलता के लिए किया गया था।
चित्र 8 - MODENGY 4002 सॉलिड-फिल्म पेस्ट
इस पेस्ट के सफलतापूर्वक परीक्षण पास करने के बाद, इसे धातुकर्म उद्यम के उपकरणों में उपयोग करने का निर्णय लिया गया।
निष्कर्ष
MODENGY एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म उत्पादों का उपयोग सतहों को ट्राइबोलॉजिकल और सुरक्षात्मक गुणों के अनूठे सेट के साथ प्रदान करता है, जो घर्षण को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने, धातुकर्म उद्यमों के उपकरणों के सेवा जीवन और संचालन दक्षता को बढ़ाने में सक्षम बनाता है।