રીંગ ડાઇ મટિરિયલ્સ અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ

રિંગ ડાઇ એ પેલેટ મિલનું હૃદય છે. તેની સામગ્રી રચના અને ઉત્પાદન ગુણવત્તા સીધી રીતે પેલેટ ગુણવત્તા, ઉત્પાદન ક્ષમતા, ઉર્જા વપરાશ અને પ્રતિ ટન ખર્ચનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ માપદંડ નક્કી કરે છે. જ્યારે રિંગ ડાઇ અકાળે ઘસાઈ જાય છે, વારંવાર બ્લોક થાય છે અથવા અસ્થિર પેલેટ્સ ઉત્પન્ન કરે છે, ત્યારે મૂળ કારણ ઘણીવાર સામગ્રીની પસંદગી અથવા ઉત્પાદન શોર્ટકટ્સમાં જાય છે. આ લેખ બે મુખ્ય રિંગ ડાઇ મટિરિયલ પરિવારો માર્ટેન્સિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ (X46Cr13/4Cr13) અને એલોય સ્ટીલ (20CrMnTi) અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓની તપાસ કરે છે જે સામગ્રીના ગુણધર્મોને ઓપરેશનલ કામગીરીમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
રીંગ ડાઇ મટીરીયલ કેમ મહત્વનું છે

પેલેટ ઉત્પાદન દરમિયાન, રિંગ ડાઇ એક સાથે ઉચ્ચ દબાણ, ઉચ્ચ ઘર્ષણ અને ચક્રીય યાંત્રિક તાણ હેઠળ કાર્ય કરે છે. ફીડ મેશને પ્રેસ રોલર્સ દ્વારા ડાઇ છિદ્રોમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે જ્યારે વરાળ, ભેજ, ખનિજો અને ઘર્ષક ઘટકો સતત કાર્યકારી સપાટી અને છિદ્રની દિવાલો પર કાર્ય કરે છે. નબળી સામગ્રી પસંદગી અનેક સમસ્યાઓમાં વધારો કરી શકે છે: ઝડપી છિદ્ર ઘસારો, ઘટતી કમ્પ્રેશન સ્થિરતા, પેલેટ કઠિનતામાં ઘટાડો, વારંવાર ડાઇ અવરોધ, આંતરિક સપાટી સ્કોરિંગ અને ક્રેકીંગ જોખમમાં વધારો [1].

આર્થિક દાવ નોંધપાત્ર છે. ઓછી કિંમતવાળી ડાઇ જેને વારંવાર બદલવાની જરૂર પડે છે, વધુ ડાઉનટાઇમનું કારણ બને છે, અથવા પેલેટની ગુણવત્તામાં ઘટાડો થાય છે, તે લાંબા સેવા જીવનવાળા પ્રીમિયમ ડાઇ કરતાં માલિકીના કુલ ખર્ચમાં ઘણી મોંઘી હોય છે.
ભૌતિક પરિવારો: એક તુલનાત્મક ઝાંખી

રિંગ ડાઇ ઉદ્યોગ મુખ્યત્વે બે સામગ્રી શ્રેણીઓનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં પસંદગી ફીડ ફોર્મ્યુલેશન, ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ અને કાટ લાગવાના જોખમ પર આધારિત છે.

પ્રથમ શ્રેણી માર્ટેન્સિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ છે, જેમાં X46Cr13 અને 4Cr13 જેવા લાક્ષણિક ગ્રેડ છે, જે HRC 52 60 ની કઠિનતા પ્રાપ્ત કરે છે. મુખ્ય શક્તિઓમાં ઉચ્ચ કઠિનતા, કાટ પ્રતિકાર અને લાંબી સેવા જીવનનો સમાવેશ થાય છે. મુખ્ય મર્યાદા ઊંચી યુનિટ કિંમત છે. સામાન્ય એપ્લિકેશનોમાં મરઘાં, એક્વા ફીડ અને ઉચ્ચ-વસ્ત્રોવાળા ફોર્મ્યુલાનો સમાવેશ થાય છે.

બીજી શ્રેણી એલોય સ્ટીલ છે, જેમાં 20CrMnTi, 40Cr, અને 42CrMo જેવા લાક્ષણિક ગ્રેડ છે, જે HRC 55 60 ની કઠિનતા પ્રાપ્ત કરે છે. મુખ્ય શક્તિઓમાં સારી કઠિનતા, આર્થિક કિંમત અને ઉત્તમ યાંત્રિક શક્તિનો સમાવેશ થાય છે. મુખ્ય મર્યાદા ઓછી કાટ પ્રતિકાર છે. સામાન્ય ઉપયોગોમાં મરઘાં, પશુધન અને પ્રમાણભૂત બાયોમાસનો સમાવેશ થાય છે. સ્ત્રોતો: [1], [2].
X46Cr13 / 4Cr13: પ્રીમિયમ રીંગ ડાઈઝ માટેનું ઉદ્યોગ માનક

X46Cr13 (DIN 1.4034, ચાઇનીઝ હોદ્દો 4Cr13) એ માર્ટેન્સિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ છે અને વ્યાવસાયિક ફીડ-ગ્રેડ રિંગ ડાઈઝ માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રી છે. તેનું વર્ચસ્વ આકસ્મિક નથી પરંતુ ગુણધર્મોના અનુકૂળ સંતુલનમાંથી પ્રાપ્ત થાય છે.

કઠિનતા. વેક્યુમ હીટ ટ્રીટમેન્ટ પછી, X46Cr13 કાર્યકારી સપાટી પર HRC 52 60 પ્રાપ્ત કરે છે જ્યારે પૂરતી કોર કઠિનતા જાળવી રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, શાનબાઓ મેન્યુફેક્ચરિંગ સ્પષ્ટીકરણ HRC 52 55 ને લક્ષ્ય બનાવે છે, જ્યારે હોંગયાંગના પ્રીમિયમ ડાઈઝ ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ વેક્યુમ સખ્તાઈ [2], [3] દ્વારા HRC 58 60 પ્રાપ્ત કરે છે.

કાટ પ્રતિકાર. ક્રોમિયમનું પ્રમાણ (આશરે ૧૩%) એલોય સ્ટીલ્સ કરતાં ભેજ, વરાળ અને હળવા કાટ લાગતા ફીડ ઘટકો માટે નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારો પ્રતિકાર પૂરો પાડે છે. વધુ ભેજવાળા એક્વા ફીડ ફોર્મ્યુલેશન માટે, અથવા ભેજવાળા વાતાવરણમાં કાર્યરત મિલો માટે, આ કાટ પ્રતિકાર સીધા મૃત્યુ પામે છે [1].

વસ્ત્રો પ્રતિકાર. ગરમીની સારવાર દરમિયાન રચાયેલ ઉચ્ચ કાર્બન સામગ્રી અને ક્રોમિયમ કાર્બાઇડનું મિશ્રણ એક વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક સપાટી ઉત્પન્ન કરે છે જે લાંબા ઉત્પાદન રન પર છિદ્ર ભૂમિતિ જાળવી રાખે છે. તુલનાત્મક પરીક્ષણમાં, X46Cr13 રિંગ ડાઈઝ ઉચ્ચ-વસ્ત્રોવાળા મરઘાં અને એક્વા ફીડ એપ્લિકેશન્સમાં એલોય સ્ટીલ ડાઈઝ કરતાં સતત શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન કરે છે [1].

વ્યવહારુ પસંદગીનો નિયમ. ફીડ મિલો માટે જ્યાં પ્રાથમિક નિષ્ફળતાનો મોડ છિદ્ર ઘસારો, આંતરિક સપાટીનો બગાડ અથવા રાસાયણિક કાટને બદલે ક્ષમતામાં ઘટાડો છે. X46Cr13 સૌથી મજબૂત સર્વાંગી સામગ્રી વિકલ્પ રજૂ કરે છે. હોંગયાંગ કઝાકિસ્તાનના કેસ સ્ટડીમાં X46Cr13-સમકક્ષ ડાઈ સાથે 880 કલાક (બદલેલા મશીન પર 600 કલાકથી વધુ) ની રિંગ ડાઈ સર્વિસ લાઇફ દસ્તાવેજીકૃત કરવામાં આવી છે, જે 46.7% સુધારો દર્શાવે છે [3].
20CrMnTi એલોય સ્ટીલ: આર્થિક વર્કહોર્સ.

20CrMnTi એ કાર્બ્યુરાઇઝિંગ એલોય સ્ટીલ છે જેનો ઉપયોગ પ્રમાણભૂત મરઘાં, પશુધન અને કેટલાક બાયોમાસ એપ્લિકેશનોમાં રિંગ ડાઈ માટે વ્યાપકપણે થાય છે જ્યાં કાટનું જોખમ ઓછું હોય છે અને ખર્ચ-પ્રદર્શન ગુણોત્તર પ્રાથમિક વિચારણા છે.

કઠિનતા. 20CrMnTi ઉત્તમ કઠિનતા પ્રદાન કરે છે, જે મૂલ્યવાન છે જ્યારે પેલેટ મિલ ચલ ભાર હેઠળ ચાલે છે, જ્યારે ફીડ ફોર્મ્યુલામાં બરછટ કણો હોય છે, અથવા જ્યારે રોલર ગોઠવણ હંમેશા શ્રેષ્ઠ ચોકસાઇ પર જાળવી શકાતી નથી [1].

કઠિનતા. કાર્બ્યુરાઇઝિંગ અને ક્વેન્ચિંગ પછી, 20CrMnTi સપાટી પર HRC 55 60 પ્રાપ્ત કરે છે અને મજબૂત કોર ધરાવે છે. આ સંયોજન સપાટીના ઘસારાને પ્રતિકાર કરે છે જ્યારે વધુ બરડ સામગ્રીને ક્રેક કરી શકે તેવા અસર ભારને શોષી લે છે [2].

સર્વિસ લાઇફ ડેટા. ફિલ્ડ ઓપરેશનમાં, 20CrMnTi રિંગ ડાઈઝ પ્રમાણભૂત અનાજ-આધારિત મરઘાં ફીડ પર 2,000 3,000 કલાક અને મધ્યમ-ઘર્ષણવાળા હાર્ડવુડ પેલેટ ઉત્પાદન પર 1,200 1,800 કલાક પ્રાપ્ત કરે છે. ચોખાના ભૂસા (સિલિકા સામગ્રીને કારણે મોહ્સ કઠિનતા 7) જેવી અત્યંત ઘર્ષક સામગ્રી પર, સર્વિસ લાઇફ 800 1,500 કલાક સુધી ઘટી શકે છે [4].

મર્યાદાઓ. મુખ્ય નબળાઈ કાટ પ્રતિકાર છે. ભેજ, મીઠું અથવા એસિડિક ઘટકોમાં વધારો ધરાવતા ફોર્મ્યુલેશનમાં, 20CrMnTi કાટ અને રાસાયણિક હુમલા માટે સંવેદનશીલ હોય છે જે ડાઇ હોલ સપાટીને ખરબચડી બનાવે છે, ઘર્ષણ વધારે છે, થ્રુપુટ ઘટાડે છે અને યાંત્રિક ઘર્ષણ કામગીરીને ધ્યાનમાં લીધા વિના અસરકારક સેવા જીવન ટૂંકું કરે છે [1].
પ્રોફેશનલ ફીડ-ગ્રેડ રીંગ ડાઈ માટે યોગ્ય ન હોય તેવી સામગ્રી

એક સામાન્ય ગેરસમજને સ્પષ્ટ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. જ્યારે કેટલીક સામાન્ય પેલેટ મિલ માર્ગદર્શિકાઓમાં બેરિંગ સ્ટીલ્સ (જેમ કે GCr15 / 52100) ને રિંગ ડાઇ મટિરિયલ્સ તરીકે સંદર્ભિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે આ મુખ્યત્વે નાના પાયે બાયોમાસ કામગીરીમાં ફ્લેટ ડાઇઝ માટે યોગ્ય છે. GCr15 માં વિવિધ થર્મલ વિસ્તરણ લાક્ષણિકતાઓ છે અને તેમાં સતત ઔદ્યોગિક પરિસ્થિતિઓમાં કાર્યરત વ્યાવસાયિક ફીડ-ગ્રેડ રિંગ ડાઇઝ માટે જરૂરી કાટ પ્રતિકાર અને અસર કઠિનતાનો અભાવ છે. વ્યાવસાયિક ફીડ પેલેટ મિલોએ રિંગ ડાઇઝ માટે X46Cr13/4Cr13 માર્ટેન્સિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અથવા 20CrMnTi એલોય સ્ટીલનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ [1].
ઉત્પાદન પ્રક્રિયા: જ્યાં સામગ્રી ચોકસાઈને પૂર્ણ કરે છે

સામગ્રીની પસંદગી જરૂરી છે પણ પૂરતી નથી. ઉત્પાદન પ્રક્રિયા નક્કી કરે છે કે સામગ્રીના સૈદ્ધાંતિક ગુણધર્મો કાર્યકારી કામગીરીમાં રૂપાંતરિત થાય છે કે નહીં.

ફોર્જિંગ. ગુણવત્તાયુક્ત રિંગ ડાઇનું ઉત્પાદન કાચા બ્લેન્કથી શરૂ થાય છે. પ્રીમિયમ ઉત્પાદકો ઉચ્ચ-ક્રોમિયમ કાચા માલ અને નિયંત્રિત બ્લેન્ક કઠિનતા (HB 180 220) સાથે કસ્ટમ બ્લેન્ક્સનો ઉપયોગ કરે છે. યોગ્ય ફોર્જિંગ અનાજની રચનાને શુદ્ધ કરે છે, આંતરિક ખાલી જગ્યાઓ દૂર કરે છે, અને બિન-ફોર્જ્ડ વિકલ્પોની તુલનામાં અંતિમ ડાઇ લાઇફ લગભગ 15% વધારી શકે છે [5].

ગન ડ્રિલિંગ. ડાઇ હોલ 15,000 RPM સુધીની ઝડપે કાર્યરત ઓટોમેટેડ CNC ગન ડ્રિલિંગ મશીનોનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. છિદ્રની સરળતા એ ગુણવત્તાનો એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે: ખરબચડા છિદ્રો ઘર્ષણ વધારે છે, થ્રુપુટ ઘટાડે છે અને ઘસારાને વેગ આપે છે. પ્રીમિયમ ઉત્પાદકો આંતરિક છિદ્ર દિવાલ પર Ra 0.4 0.8 μm ની સપાટી પૂર્ણાહુતિ પ્રાપ્ત કરે છે, જે મિરર પોલિશ ગુણવત્તા [5] ની નજીક પહોંચે છે.

વેક્યુમ હીટ ટ્રીટમેન્ટ. હીટ ટ્રીટમેન્ટ એ એકમાત્ર સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા પગલું છે. વાતાવરણીય અથવા મીઠા-સ્નાન પદ્ધતિઓથી વિપરીત વેક્યુમ સખ્તાઇ સપાટીના ઓક્સિડેશન અથવા ડીકાર્બ્યુરાઇઝેશન વિના સમાન કઠિનતા પ્રાપ્ત કરે છે. આ પ્રક્રિયા કાર્યકારી સપાટી પર HRC 52 60 ને લક્ષ્ય બનાવે છે જ્યારે ઉચ્ચ-ફાઇબર રાશન [5], [3] ના ચક્રીય લોડિંગ લાક્ષણિકતા હેઠળ ફ્રેક્ચરનો પ્રતિકાર કરવા માટે કોર કઠિનતા જાળવી રાખે છે.

CNC ફિનિશિંગ. હીટ ટ્રીટમેન્ટ પછી, ડાઇ CNC ફિનિશ ટર્નિંગ, કાઉન્ટરસિંકિંગ અને આંતરિક બોરને ગ્રાઇન્ડીંગમાંથી પસાર થાય છે. એકસમાન છિદ્ર પ્રવેશ પ્રોફાઇલ્સ સુનિશ્ચિત કરવા માટે કાઉન્ટરસિંકિંગ ઓટોમેટિક CNC કાઉન્ટરસિંકિંગ મશીનો દ્વારા કરવામાં આવે છે, જ્યારે આંતરિક બોર ચોક્કસ પરિમાણીય સહિષ્ણુતા માટે ગ્રાઉન્ડ હોય છે જે સંપૂર્ણ પરિઘ [5] માં સુસંગત રોલર-ટુ-ડાઇ ગેપ સુનિશ્ચિત કરે છે.

ગુણવત્તા ચકાસણી. પ્રીમિયમ ઉત્પાદકો શિપમેન્ટ પહેલાં કઠિનતા, છિદ્ર વ્યાસ સહિષ્ણુતા (ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા ડાઇ માટે ±0.15 મીમી), સપાટી પૂર્ણાહુતિ અને કમ્પ્રેશન રેશિયો ચકાસે છે. કેટલાક ઉત્પાદકો ઓપરેટર સંદર્ભ માટે ડાઇ બોડી પર સીધા જ કમ્પ્રેશન રેશિયો અને મટીરીયલ ગ્રેડ લેસર-એચ કરે છે [3].
યોગ્ય સામગ્રી પસંદ કરવી: નિર્ણય માળખું

સામગ્રી પસંદગી માટે નિર્ણય માળખું નીચે મુજબ છે. શુષ્ક વાતાવરણમાં પ્રમાણભૂત મરઘાં અથવા પશુધનના ખોરાક માટે, ખર્ચ-અસરકારક પસંદગી તરીકે 20CrMnTi ની ભલામણ કરવામાં આવે છે. ભેજવાળી અથવા ચલ ભેજવાળી સ્થિતિમાં મરઘાં અથવા પશુધનના ખોરાક માટે, X46Cr13 અથવા 4Cr13 ની ભલામણ કરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ ભેજવાળા એક્વા ફીડ (માછલી/ઝીંગા) માટે, X46Cr13 અથવા 4Cr13 ની ભલામણ કરવામાં આવે છે. ઓછા કાટ જોખમવાળા લાકડાના પેલેટ માટે, 20CrMnTi ની ભલામણ કરવામાં આવે છે. ખનિજો અથવા સિલિકા ધરાવતા ઉચ્ચ-ઘર્ષક ફોર્મ્યુલેશન માટે, X46Cr13 અથવા 4Cr13 ની ભલામણ કરવામાં આવે છે. મહત્તમ સેવા જીવન પ્રાથમિકતા માટે, HRC 58 60 સુધી વેક્યુમ હીટ ટ્રીટમેન્ટ સાથે X46Cr13 અથવા 4Cr13 ની ભલામણ કરવામાં આવે છે. બજેટ-મર્યાદિત પ્રમાણભૂત ફોર્મ્યુલા એપ્લિકેશનો માટે, 20CrMnTi ની ભલામણ કરવામાં આવે છે.
નિષ્કર્ષ

રીંગ ડાઇ મટિરિયલની પસંદગી એ એક એન્જિનિયરિંગ નિર્ણય છે જેના સીધા નાણાકીય પરિણામો આવે છે. X46Cr13 માર્ટેન્સિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ તેની સંતુલિત કઠિનતા, ઘસારો પ્રતિકાર અને કાટ પ્રતિકાર સાથે પ્રીમિયમ ફીડ પેલેટ મિલ રીંગ ડાઇ માટે ઉદ્યોગ ધોરણનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. 20CrMnTi એલોય સ્ટીલ ઓછા કાટ જોખમ સાથે પ્રમાણભૂત એપ્લિકેશનો માટે ખર્ચ-અસરકારક વિકલ્પ પ્રદાન કરે છે. ઉત્પાદન પ્રક્રિયા ખાસ કરીને વેક્યુમ હીટ ટ્રીટમેન્ટ અને ગન ડ્રિલિંગ ચોકસાઇ, સામગ્રી ગુણધર્મોને કાર્યકારી કામગીરીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે સમાન રીતે મહત્વપૂર્ણ છે. પ્રતિ ટન ખર્ચ ઘટાડવા અને ડાઇ રિપ્લેસમેન્ટ અંતરાલને લંબાવવા માંગતા મિલો માટે, સામગ્રીની ગુણવત્તા અને ઉત્પાદન ચોકસાઇમાં રોકાણ કરવાથી સામાન્ય રીતે વધારાના ખરીદી ખર્ચ કરતાં ઘણું વધારે વળતર મળે છે.