प्रोसेसिंग के बाद फ़्लैटनेस, सीधाई और ट्विस्ट स्पेसिफ़ाई करना

"बार सपाट होना चाहिए" कहने वाली ड्रॉइंग ने कुछ भी स्पेसिफ़ाई नहीं किया। यह शब्द ढीले ढंग से तीन ज्यामितीय रूप से अलग विशेषताओं के लिए इस्तेमाल होता है, जिनके कारण अलग हैं, माप के तरीक़े अलग हैं और हासिल होने वाले मान अलग हैं। इनकमिंग इंस्पेक्शन पर होने वाली बहसें आम तौर पर इसी पर होती हैं कि इनमें से कौन-सा मतलब था।

फ़्लैटनेस किसी सतह का गुण है: हर बिंदु को टॉलरेंस मान भर दूरी पर रखे दो समांतर तलों के बीच होना चाहिए। यह त्रुटि की दिशा के बारे में कुछ नहीं कहता।

सीधाई किसी रेखा, किसी किनारे या बार के अक्ष का गुण है। आयताकार बसबार पर यह दो में बँट जाता है। बो मोटाई की दिशा में वक्रता है, इसलिए बार को उसके फ़ेस पर रखने से वह हिलता है। कैम्बर चौड़ाई की दिशा में वक्रता है, इसलिए सपाट रखने पर बार केले जैसा दिखता है। किसी बार में एक भरपूर हो सकता है और दूसरा बिल्कुल नहीं।

ट्विस्ट अनुदैर्ध्य अक्ष के परितः अनुप्रस्थ काट का घूमना है, जिससे दोनों सिरे एक ही तल में नहीं रहते। तीनों में यही अकेला है जिसे आप बार को मेज़ पर रखकर उसके साथ नज़र दौड़ाकर नहीं देख सकते, और यही सबसे ज़्यादा बार असेंबली पर पकड़ में आता है।

इनमें से किसी का भी कोई मतलब संदर्भ लंबाई के बिना नहीं है। "कैम्बर 2 mm" कुछ नहीं बताता। "किसी भी 1000 mm पर अधिकतम कैम्बर 2 mm" एक स्पेसिफ़िकेशन है।

मिल आपको पहले ही क्या दे चुकी है

अपनी प्रक्रिया को दोष देने से पहले देखिए कि मटीरियल किस हालत में आता है। ASTM B187/B187M, जो कॉपर बस बार, रॉड और शेप को कवर करने वाला स्पेसिफ़िकेशन है, टेबल 10 में सीधाई को लंबाई के एक बताए हिस्से पर नापी गई चाप की अधिकतम गहराई के रूप में तय करता है:

• सामान्य बार: 1/4 in [6 mm] प्रति 60 in [1500 mm]
• हाफ़-हार्ड आयताकार बार, 3 से 15 mm मोटा और 50 से 150 mm चौड़ा: 1/8 in [3 mm] प्रति 96 in [2400 mm]
• रॉड: 1/2 in [13 mm] प्रति 120 in [3000 mm]
• शेप: 1/2 in [13 mm] प्रति 72 in [1800 mm]

तरीक़ा मान जितना ही मायने रखता है। स्टैंडर्ड कहता है कि बार को समतल मेज़ पर ऐसे रखें कि सीधाई से विचलन क्षैतिज रहे, और चाप की अधिकतम गहराई स्टील स्केल तथा सीधे किनारे से निकटतम 1/32 in [0.8 mm] तक नापें। क्षैतिज नापने से नतीजे में से गुरुत्व हट जाता है। 100 × 10 mm कॉपर की 3 m लंबाई का वज़न 27 kg है और सिरों पर सहारा देकर खड़ी दिशा में नापने पर वह अपने ही वज़न से कई मिलीमीटर झुक जाएगी, और वह झोल बार का गुण नहीं है।

जैसा सप्लाई हुआ, वैसे 2.4 m पर तीन मिलीमीटर कैम्बर ज़्यादातर असेंबलरों की उम्मीद से कहीं ज़्यादा है। अगर आपकी तैयार-पार्ट टॉलरेंस आपकी इनकमिंग टॉलरेंस से कसी हुई है, तो प्रक्रिया को त्रुटि बनाए रखने के बजाय हटानी होगी, और वह डिज़ाइन में ही रखनी पड़ेगी।

पंचिंग बो और कैम्बर कैसे पैदा करती है

पंचिंग मटीरियल को तटस्थ ढंग से नहीं हटाती। यह हर होल के चारों तरफ़ एक अवशिष्ट स्ट्रेस फ़ील्ड छोड़ती है, और उन फ़ील्ड का जोड़ बार को हिला देता है।

दो क्रियाविधियाँ काम करती हैं। खुद होल के आसपास, पंच के घुसते समय मटीरियल भीतर और नीचे की ओर खिंचता है, जो प्रवेश-साइड के हिस्से को संपीड़न में डालता है, और फ़्रैक्चर के दौरान मटीरियल निकास फ़ेस से बाहर धकेला जाता है, जो उस हिस्से को तनाव में डालता है। जब तनाव वाला पद हावी होता है, तो बार बो कर जाता है। यह स्थानीय है: भारी पंचिंग वाला हिस्सा बो करेगा जबकि उसी बार का बिना पंच वाला हिस्सा सपाट रहेगा, यही वजह है कि बो अक्सर चिकनी चाप के बजाय एक मोड़ के रूप में दिखता है।

दूसरी क्रियाविधि खुद स्ट्रोक है। पंच के नीचे उतरते ही बार डाई ओपनिंग में झुक जाता है। ऊपरी सतह संपीड़न में और निचली तनाव में जाती है, और उसका प्लास्टिक घटक वापस नहीं आता।

चार चीज़ें इसे बदतर बनाती हैं, और चारों नियंत्रित की जा सकती हैं। होल घनत्व जमा होने वाला स्ट्रेस तय करता है और ड्रॉइंग से आता है। मोटाई रोलओवर और फोर्स बढ़ाती है, और आसपास के मटीरियल को फोर्स ही विकृत करती है। टूल की हालत व्यवहार में सबसे ज़्यादा मायने रखती है: भोथरे पंच को तेज़ पंच से काफ़ी ज़्यादा फोर्स चाहिए और वह ज़्यादा रोलओवर बनाता है, और उस बार के लिए यही आम व्याख्या है जो अचानक मशीन से बो होकर निकलने लगा जबकि पहले कभी नहीं निकलता था। और क्लीयरेंस, कम हो तो फोर्स बढ़ाती है और बो बढ़ाती है। वह आख़िरी वही वेरिएबल है जो टूल लाइफ़ चलाता है, और उस पर कॉपर और एल्युमिनियम बसबार के लिए पंच-टू-डाई क्लीयरेंस में बात की गई है।

कैम्बर, जो बो से अलग है, चौड़ाई की दिशा में असममिति से आता है। चौड़े बार के एक किनारे के साथ चलने वाला होल पैटर्न स्ट्रेस वाले ज़ोन को उदासीन अक्ष से हटा देता है और बार योजना-दृश्य में मुड़ जाता है। केंद्र-रेखा के दोनों तरफ़ सममित पैटर्न इसे काफ़ी हद तक टाल देते हैं, और DIN 43673-1 की मानक होल स्थितियों के पक्ष में यह उन शांत तर्कों में से एक है।

तेज़ टूल और सही क्लीयरेंस के अलावा दो उपाय। स्ट्रिपर या प्रेसर-फ़ुट का दबाव नियंत्रित करें: यह कट के दौरान बार को सपाट रखता है, पर नरम कॉपर पर ज़्यादा दबाव खुद ही बार को बो कर देगा, और उसे कम करना कभी-कभी उपाय होता है। और होल का क्रम ऐसा रखें कि काम बँट जाए, न कि एक सिरा पूरा करके दूसरा शुरू हो — और अगर नेस्टिंग उसी के लिए सेट है तो CNC यह आपके लिए कर देगा।

शियरिंग ट्विस्ट कैसे पैदा करती है

गिलोटीन शियर पूरी चौड़ाई को एक साथ नहीं काटती। ऊपरी ब्लेड एक रेक कोण पर बैठता है ताकि कट एक तरफ़ से दूसरी तरफ़ बढ़े, और यही फोर्स को संभालने लायक रखता है। वह बढ़त ऑफ़कट पर एक बल-युग्म लगाती है, और ऑफ़कट घूम जाता है।

रेक कोण हावी वेरिएबल है। बड़ा रेक कटिंग फोर्स घटाता है और ट्विस्ट बढ़ाता है; छोटा रेक उल्टा करता है। जहाँ रेक समायोज्य है, वहाँ सही सेटिंग वह सबसे छोटा कोण है जो अब भी कट कर सके, और 6 mm तथा 16 mm बार के लिए एक ही कोण इस्तेमाल करना पतले बार पर ज़्यादा ट्विस्ट की गारंटी है।

पहलू अनुपात तय करता है कि ट्विस्ट दिखेगा या नहीं। शियर बनाने वाले आम तौर पर बताते हैं कि कटी हुई पट्टी के सपाट लेटने के लिए न्यूनतम चौड़ाई मटीरियल की मोटाई की 10 से 15 गुना चाहिए। लंबाई में काटा गया बसबार अपनी मोटाई के सापेक्ष चौड़ा होता है, इसलिए ट्विस्ट कॉर्कस्क्रू के बजाय शियर किए गए सिरे पर हल्के मरोड़ के रूप में दिखता है। 20 × 10 mm के पतले बार पर अनुपात 2

है और ट्विस्ट असली है।

शियर की दो और खामियाँ ट्विस्ट के बजाय विकृति पैदा करती हैं। ब्लेड का अंतराल बहुत चौड़ा रखने से मटीरियल फ़्रैक्चर से पहले निचले ब्लेड पर लुढ़ककर मुड़ जाता है, जिससे बड़ा बर और बो हुआ पार्ट मिलता है। भोथरे ब्लेड काटने से पहले कुचलते हैं, जिससे टुकड़े में स्ट्रेस भरता है और अलग होने के बाद वह नीचे की ओर बो कर जाता है। दोनों की पहचान एक ही तरह होती है, कट फ़ेस पर ज़्यादा रोलओवर और छोटा बर्निश बैंड देखकर। शियरिंग प्रोसेस का सिंहावलोकन ज्यामिति को कवर करता है।

बेंडिंग कैसे विकृत करती है

बेंडिंग जानबूझकर किया गया विरूपण है। अनचाहा हिस्सा वह है जो वह बेंड के आसपास करती है।

फ़्लैटवाइज़ बेंड पर बाहरी फ़ाइबर खिंचता है और भीतरी दबता है, और चूँकि दोनों बराबर नहीं हैं, इसलिए फ़्लैंज पर हल्का कैम्बर आ जाता है और बेंड के पास सेक्शन अपनी चौड़ाई भर मामूली रूप से खोखला हो जाता है। स्प्रिंगबैक इसे और बढ़ाता है: पंच के हटते ही बार ढीला होता है, और बिना भरपाई वाला स्प्रिंगबैक अंतर्निहित कोण को गलत और फ़्लैंज को उठा हुआ छोड़ देता है।

जिस ख़ास विफलता पर नज़र रखनी है वह है बेंड की स्पर्श-रेखा के पास बना होल। होल के आसपास का मटीरियल बेंड में खिंच जाता है, होल अंडाकार हो जाता है और उसकी जगह खिसक जाती है। क्लीयरेंस होल को स्पर्श-रेखा से कम से कम दो मोटाई दूर रखें, और जहाँ ड्रॉइंग किसी को उससे पास रखने पर मजबूर करे, वहाँ बेंडिंग से पहले नहीं, बाद में पंच करें।

इसे ठीक से नापना

बार को किसी अनजान सतह पर उसकी पूरी लंबाई भर रखने के बजाय, किसी सपाट संदर्भ पर — ग्रेनाइट सरफ़ेस प्लेट या सीधे किनारे से वेरिफ़ाई की गई मशीन टेबल पर — तीन बिंदुओं पर सहारा दें।

किसी फ़ेस की फ़्लैटनेस के लिए, सतह पर कई दिशाओं में सीधा किनारा रखें और फ़ीलर गेज से अंतराल पढ़ें, या हाइट गेज पर लगे डायल इंडिकेटर को घुमाएँ। सबसे बुरी रीडिंग और वह लंबाई दर्ज करें जिस पर वह ली गई।

बो और कैम्बर के लिए ASTM B187 का तरीक़ा इस्तेमाल करें: बार समतल मेज़ पर, सीधाई से विचलन क्षैतिज दिशा में, जाँचे जा रहे किनारे के साथ सीधा किनारा, और चाप की अधिकतम गहराई फ़ीलर गेज से पढ़ी हुई। दर्ज करें कि दोनों में से कौन-सी दिशा नापी। कैम्बर नापकर उसे "बो" बताना बसबार पर सबसे आम इंस्पेक्शन त्रुटि है।

ट्विस्ट के लिए एक सिरा सरफ़ेस प्लेट पर सपाट क्लैंप करें और खुले सिरे पर दोनों कोनों के नीचे का अंतराल नापें। ट्विस्ट उन दोनों अंतरालों के अंतर को बार की चौड़ाई से भाग देकर मिलता है, और उसे कोण के रूप में या प्रति मीटर मिलीमीटर में बताया जाता है। लंबाई ज़रूर बताएँ: 300 mm पर 0.5 mm ट्विस्ट और 3000 mm पर 0.5 mm तुलनीय नहीं हैं।

जहाँ इनमें से कोई भी स्वीकृति परीक्षण हो, वहाँ अंक के साथ-साथ संदर्भ लंबाई और सहारे की स्थिति भी स्पेसिफ़िकेशन में होनी चाहिए।

व्यावहारिक रूप से क्या हासिल होता है

नीचे के आँकड़े गारंटी नहीं, योजना बनाने के संकेतात्मक मान हैं, और वे अच्छी हालत में तेज़ टूलिंग मानकर चलते हैं। जो मशीन स्पेसिफ़िकेशन दिए हैं वे प्रकाशित मान हैं।

बेंडिंग पर कोण की सटीकता अलग स्पेसिफ़िकेशन है और उसे फ़्लैटनेस से गड्डमड्ड नहीं करना चाहिए। बेंड कोण पर ±0.1° रखने वाली सर्वो बेंडिंग मशीन इस बारे में कुछ नहीं कहती कि फ़्लैंज सपाट है या नहीं, और अगर दोनों मायने रखते हैं तो दोनों ड्रॉइंग पर होने चाहिए।

स्टैक-अप कहाँ काटता है

तीन-फ़ेज़ का स्टैक किया हुआ रन लीजिए: इंसुलेटेड सहारों पर 100 × 10 mm कॉपर के चार बार, जॉइंट के बीच 2 m, और हर सिरे पर बगल के सेक्शन से बोल्टेड।

हर बार कुछ कैम्बर लिए है, और दिशा बार-दर-बार यादृच्छिक है। ASTM की सीमा पर यह 2 m पर लगभग 2.5 mm है। जिन दो बार का कैम्बर उलटी दिशाओं में है, वे जॉइंट फ़ेस पर कई मिलीमीटर का अंतराल छोड़ते हैं। बोल्ट उसे बंद कर देंगे, क्योंकि कॉपर लचीला है और M12 बोल्ट को 10 mm बार मोड़ने में कोई दिक़्क़त नहीं। जो हुआ वह यह है कि अब जॉइंट एक बेंडिंग प्रीलोड ढो रहा है, फ़ेस भर कॉन्टैक्ट प्रेशर अब एक समान नहीं रहा, और प्रभावी कॉन्टैक्ट एरिया ड्रॉइंग वाले क्षेत्रफल से छोटा है।

यह सजावटी नहीं, तापमान-वृद्धि की समस्या है। जॉइंट रेज़िस्टेंस वास्तविक कॉन्टैक्ट एरिया से तय होता है, और IEC 61439 के तहत सीमाएँ खुले कॉपर बसबार के लिए 105 K वृद्धि और बाहरी कंडक्टर के कनेक्शन के लिए बने टर्मिनल पर 70 K हैं। बो में से बोल्ट किया गया जॉइंट डिज़ाइन की मान्यता से कम कॉन्टैक्ट एरिया के साथ जीवन शुरू करता है और तापीय चक्रों के साथ और खोता है। अगर डिज़ाइन जॉइंट पर पहले ही अपनी एम्पैसिटी सीमा के क़रीब है, तो वह मार्जिन खर्च करने के लिए था ही नहीं।

होल की जगह इसके ऊपर जुड़ती है। कैम्बर वाला बार अपना होल पैटर्न एक वक्र पर ढोता है, इसलिए पूरी तरह ठीक पंच किया गया पैटर्न भी सीधे मिलने वाले बार के सापेक्ष खिसका हुआ रहता है। बोल्ट फिर भी चले जाते हैं, क्योंकि क्लीयरेंस होल उदार होते हैं। जॉइंट फिर भी पूर्व-प्रतिबलित रहता है। मोटाई की टॉलरेंस तीसरी दिशा में जुड़ती है: लैमिनेटेड स्टैक में प्रति फ़ेज़ चार बार, हर एक टॉलरेंस के निचले सिरे पर, कुल स्टैक की ऊँचाई बदल देते हैं और इसलिए क्लैंपिंग बोल्ट की लंबाई और स्पेसर की ऊँचाइयाँ भी। यह गणित साइट पर नहीं, प्रति मानक विन्यास एक बार कर लीजिए।

स्ट्रेटनिंग कब उचित है

स्ट्रेटनिंग तब करें जब बचा हुआ बो या ट्विस्ट उससे ज़्यादा हो जितना असेंबली बिना किसी जॉइंट को पूर्व-प्रतिबलित किए सोख सकती है, या जब जॉइंट फ़ेस की फ़्लैटनेस खुद स्पेसिफ़िकेशन से बाहर हो। इसलिए नहीं कि बार रैक में बेहतर दिखें।

ऑपरेशन का क्रम वही हिस्सा है जो सबसे ज़्यादा बार गलत होता है। स्टॉक को पंचिंग से पहले लेवल करें। पंच किए हुए बार को लेवल करना पहले से मौजूद होल के आसपास स्ट्रेस दोबारा बाँटता है, बार के किनारे के पास वाले होल को विकृत कर सकता है, और हार्ड-टेम्पर मटीरियल पर एक नया अवशिष्ट स्ट्रेस फ़ील्ड छोड़ सकता है जो अगले तापीय चक्र के बाद फिर उभर आता है। रोलर लेवलिंग स्ट्रेस को दोबारा बाँटती है; उसे मिटाती नहीं।

इससे समझदार प्रोसेस रूट में स्ट्रेटनिंग आख़िरी उपाय बन जाती है। लेवल किए हुए स्टॉक से शुरू करें, पंचिंग और शियरिंग मशीन पर पंच टूलिंग को तेज़ और सही क्लीयरेंस पर रखें, होल पैटर्न का क्रम ऐसा रखें कि काम बँट जाए, जहाँ मशीन अनुमति दे वहाँ शियर पर रेक कोण घटाएँ, और बेंडिंग स्टेशन पर स्प्रिंगबैक की भरपाई करें ताकि फ़्लैंज वहीं उतरे जहाँ ड्रॉइंग कहती है। इस तरह बने बार को स्ट्रेटनिंग की ज़रूरत कम ही पड़ती है।

जहाँ यह ज़रूरी हो, वहाँ इसे असेंबली बेंच पर हथौड़े के भरोसे छोड़ने के बजाय अपनी स्वीकृति-माप वाले एक प्रोसेस चरण के रूप में स्पेसिफ़ाई करें — क्योंकि इसका बड़ा हिस्सा अभी वहीं होता है और वहाँ इसका कुछ भी दर्ज नहीं होता।