1. تعارف
"سائنس اینڈ ٹیکنالوجی سپورٹ کاربن پیک کاربن نیوٹرلائزیشن امپلیمنٹیشن پلان (2022-2030)" پالیسی کے اجراء کے ساتھ، آٹوموبائل ہلکا پھلکا ایک ناگزیر رجحان بن گیا ہے۔ باڈی لائٹ ایلومینیم الائے اور اعلیٰ درجے کا اعلیٰ طاقت والا سٹیل اور دیگر مواد، مناسب استعمال اور تقسیم کے ذریعے، آل ایلومینیم باڈی کی پیداواری لاگت اور مستقبل کی دیکھ بھال کے اخراجات میں توازن رکھتے ہوئے، ایک محفوظ جسمانی ڈھانچہ حاصل کر سکتے ہیں۔ یہ ہلکا پھلکا گاڑی کا سب سے مؤثر ذریعہ ہے۔
ناخنوں کے بغیر riveting اور خود چھیدنے والی riveting (Self-piercing Riveting, SPR) سٹیل اور ایلومینیم کی مختلف دھاتوں کے کنکشن کو محسوس کرنے کے مؤثر طریقے ہیں، خاص طور پر بغیر ناخن کے riveting، اضافی rivets کی ضرورت نہیں، کنکشن پوائنٹ کے معیار میں کوئی اضافہ نہیں، اور کنکشن کی مجموعی قیمت SPR سے کم ہے۔ دبلا پتلا ہلکا پھلکا کنکشن کا عمل ابھی بھی چین میں عمل اور تجرباتی تحقیقی مرحلے میں ہے، اور جسمانی ساخت میں بڑے پیمانے پر استعمال نہیں ہوا ہے۔ اس مطالعہ میں، نیل لیس ریوٹنگ ٹیکنالوجی کے عمل کے پیرامیٹرز اور جامد کارکردگی کا موازنہ اسٹیل اور ایلومینیم کی چادروں کو مختلف مادی موٹائیوں کے ساتھ ملا کر کیا گیا، تاکہ جسمانی ساخت میں نیل لیس ریوٹنگ ٹیکنالوجی کے اطلاق کے لیے مواد کے انتخاب اور کنکشن ڈیزائن کا حوالہ فراہم کیا جا سکے۔
2 عمل
نیل لیس ریوٹنگ ایک سٹیمپنگ مکینیکل کنکشن کا عمل ہے، جو شیٹ میٹل کی دو یا دو سے زیادہ تہوں کی مقامی پلاسٹک ڈیفارمیشن کو ڈیپ ڈرائنگ اور ایکسٹروشن کمپوزٹ پروسیسنگ کے عمل کو مکمل کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے، اور ایکسٹروڈڈ جوائنٹ پر ایک انٹر لاکنگ انڈر کٹ سرکل بناتا ہے۔ سائز کا یا مستطیل کنکشن پوائنٹس، تاکہ اس میں ایک خاص ٹینسائل طاقت اور قینچ کی طاقت ہو۔ کنکشن کا عمل تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ اس عمل میں بنیادی طور پر پری ٹائٹننگ، occlusal، پنچنگ، پریشر ہولڈنگ اور انجیکشن شامل ہیں۔ ناخنوں کے بغیر riveting کو ایک ہی یا مختلف شیٹس کے درمیان گلونگ، کوٹنگ اور چپکنے والی سگ ماہی کی ضروریات کے ساتھ کنکشن کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
ناخنوں کے بغیر riveting کے بنانے کے عمل میں سخت محنت ہوتی ہے، جس سے مواد کی پیداواری طاقت اور riveted جوائنٹ کی برداشت کی صلاحیت بہتر ہوتی ہے۔ نیل لیس riveted جوائنٹ کے کراس سیکشنل ویو کے پروفائل پیرامیٹرز کو شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ اہم پیرامیٹرز ہیں اوپری پلیٹ گردن S1 کی موٹائی، اوپری اور نچلی پلیٹیں مٹیریل انٹر لاکنگ ڈیپتھ C1، نیچے کی موٹائی کا مجموعہ کنکشن پوائنٹ پر اوپری اور نچلی چادریں (نیچے کی موٹائی) ST۔
3 عمل کے پیرامیٹرز اور جامد خصوصیات
ناخنوں کے بغیر riveted کنکشن کے عمل کے پیرامیٹرز پر تحقیق بنیادی طور پر Taguchi طریقہ اور آرتھوگونل ٹیسٹ کو اپناتی ہے تاکہ شکل کے پیرامیٹرز جیسے کہ گردن کی موٹائی اور جوائنٹ سیکشن ویو کی آپس میں گہرائی کا اندازہ لگایا جا سکے، riveting سمت کا تعین کیا جائے اور عمل کے پیرامیٹرز کا بہترین امتزاج ہو۔ ; جامد کارکردگی کی تحقیق بنیادی طور پر ایلومینیم شیٹ کے امتزاج کے مختلف اسٹیل سٹیٹک لوڈ فیل ٹیسٹ کا استعمال کرتی ہے، نیل لیس ریویٹڈ کنکشن اور ایس پی آر کنکشن کی مکینیکل خصوصیات کا موازنہ کرتی ہے، اور مٹیریل گریڈ، ریویٹنگ سمت، اور مادی موٹائی کے اثر کا تجزیہ کرتی ہے۔ کنکشن
3.1
ٹیسٹ مواد اور طریقے
ٹیسٹ مواد 5000 سیریز ایلومینیم مرکب ہے، اور مواد کی موٹائی 1.0mm اور 1.4mm ہے، جو عام طور پر جسمانی ساخت میں استعمال ہوتے ہیں۔ سٹیل پلیٹ CR3، CR340 ہے، اور موٹائی 0.7mm، 0.8mm، 1mm اور 1.3mm ہے۔
جامد بوجھ کی ناکامی کے ٹیسٹ کے ذریعے ناخنوں کے بغیر چھلکے والے جوڑوں کو جوائنٹ شیئر اور تناؤ کی طاقت کے لیے ٹیسٹ کیا جاتا ہے۔ چونکہ سنگل لیپ جوائنٹ جسمانی ساخت میں مشترکہ شکل ہے، اس لیے نمونے کی تفصیلات تصویر 3 میں دکھائی گئی ہیں، شیئر کے نمونے کا سائز 85mm × 35mm ہے، اور لیپ جوائنٹ 30mm ہے۔ کراس ٹینسائل نمونہ کا سائز 120mm × 35mm ہے، اور پوزیشننگ ہول کا قطر 10mm ہے۔ کٹے ہوئے نمونے کو یونیورسل ٹیسٹنگ مشین CMT4304 پر ایک جامد لوڈ فیل ٹیسٹ کا نشانہ بنایا گیا، اور پورے ٹیسٹ کے عمل کی رفتار 10mm/min پر کنٹرول کی گئی۔
ناخنوں کے بغیر riveted جوائنٹ کا سیکشنل ویو سیمپل جوائنٹ کے تار کاٹ کر حاصل کیا جاتا ہے، اور اسے جڑا ہوا، پالش اور کورروڈ کیا جاتا ہے، اور سیکشنل ویو کے متعلقہ شکل پیرامیٹر ڈیٹا کو آپٹیکل مائکروسکوپ کے نیچے مشاہدہ کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔
3.2
عمل پیرامیٹر انتخاب
3.2.1 ناخنوں کے بغیر riveting کے لئے riveting سمت کا تعین
riveting سمت کا تعین کرنے کے لیے، CR3 سٹیل پلیٹ اور 5000 سیریز ایلومینیم الائے کا انتخاب کیا گیا، اور ناخنوں کے بغیر riveted جوائنٹ کے سیکشنل ویو کے ٹپوگرافی پیرامیٹرز کا جائزہ لینے کے لیے مختلف مواد کی موٹائی اور riveting سمتوں کا انتخاب کیا گیا۔ انٹر لاکنگ ڈیپتھ ویلیو کو ریوٹنگ کوالٹی کو پرکھنے کے لیے ایک اہم بنیاد کے طور پر استعمال کیا گیا تھا۔
اوپر والے جدول 2 سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ سٹیل-ایلومینیم کیل لیس ریویٹڈ کنکشنز کے لیے، ایک ہی مواد کی موٹائی اور مختلف سمتوں سے بہتر انٹر لاکنگ ہو سکتی ہے، اور انٹر لاکنگ سٹیٹ مواد کے لیے بہت حساس نہیں ہوتی ہے۔ مختلف مادی موٹائیاں، پتلی سے موٹی ہونے کی سمت riveting، جب گہرا ہوتا ہے، تو آپس کی گہرائی نمایاں طور پر گر جاتی ہے۔ لہذا، مواد کی موٹائی ناخنوں کے بغیر riveted کنکشن کے آپس میں جڑنے کے لیے اہم اثر انگیز عنصر ہے، اور بغیر ناخن کے riveted کنکشن کی سمت موٹی پلیٹ سے پتلی پلیٹ کی طرف ترجیحی طور پر ہوتی ہے۔
3.2.2 ناخنوں کے بغیر riveting کے لیے riveting کے عمل کے پیرامیٹرز کا تعین
ناخن کے بغیر riveting ڈائی کے عمل کے پیرامیٹرز riveting interlock کی گہرائی اور riveting کے معیار کو متاثر کرتے ہیں۔ عمل کے بہترین پیرامیٹرز حاصل کرنے کے لیے، ڈائی کو منتخب کرنے کے لیے Taguchi طریقہ استعمال کیا جاتا ہے۔ ملی میٹر 5000 سیریز ایلومینیم پلیٹ۔
کنٹرول کے عوامل بالترتیب پنچ قطر، ڈائی ڈیپتھ اور بیس موٹائی منتخب کیے گئے ہیں، اور ہر کنٹرول فیکٹر کی 3 سطحیں ہیں، جدول 3 دیکھیں۔
ردعمل کے نتیجے میں آپس میں گہرائی، چکنا کرنے والے کے طور پر شور کا عنصر، مشترکہ پھیلاؤ یا شیٹ میں دراڑ کے طور پر علامت۔ آرتھوگونل لسٹ ٹول کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کریں، اور وانگڈا کی خصوصیت کے آرتھوگونل تجربہ L9 کو قائم کریں۔ آرتھوگونل ٹیسٹ کے امتزاج اور ٹیسٹ کے نتائج ٹیبل 4 میں دکھائے گئے ہیں۔
جدول 4 سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ٹیسٹ 5 کی آپس میں جڑی گہرائی سب سے بڑی ہے، اس لیے یہ طے کیا جاتا ہے کہ بغیر ناخن کے ریوٹنگ کے لیے بہترین عمل کے پیرامیٹرز 5.5 ملی میٹر پنچ قطر، 1.2 ملی میٹر ڈائی ڈیپتھ، اور 0 ہیں۔ نیچے کی موٹائی میں 8 ملی میٹر۔
3.3
3.3 مکینیکل خصوصیات کا موازنہ
چونکہ صنعت میں سٹیل-ایلومینیم کے جوڑوں کی مکینیکل خصوصیات کو جانچنے کے لیے کوئی مناسب معیار نہیں ہے، اور چونکہ SPR کو سٹیل-ایلومینیم ہائبرڈ باڈی ڈھانچے میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے، اس لیے SPR جوڑوں کی مکینیکل خصوصیات کو ایک بینچ مارک کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ناخنوں کے بغیر riveted جوڑوں کی خصوصیات. ایک ہی مواد کی موٹائی اور مواد کی قسم کی شرائط کے تحت، ایک نمونہ کی سطح کے جوائنٹ شیئر اور کراس ٹینسائل سٹیٹک لوڈ فیل ٹیسٹ کو دو کنکشن طریقوں، نیل لیس ریوٹنگ اور ایس پی آر کے قینچ اور ٹینسائل فیل بوجھ کی پیمائش کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔
ٹیسٹ نمونہ سٹیل پلیٹ کا گریڈ CR3 ہے، اور مواد کی موٹائی 0.8 ملی میٹر ہے؛ ایلومینیم مرکب گریڈ 5000 سیریز ہے، اور مواد کی موٹائی 1.4 ملی میٹر ہے. کنکشن کے دو طریقوں کے لیے بہترین riveting سمتوں کا انتخاب کیا گیا تھا، جن میں سے بغیر ناخن کے riveting موٹی سے پتلی تک تھی، اور SPR پتلی سے موٹی، اور سخت سے نرم تک تھی۔ ٹیسٹوں کے ہر گروپ میں 5 نمونے ہوتے ہیں، اور نمونوں کے ہر گروپ کے بوجھ سے نقل مکانی کرنے والے منحنی خطوط اور ٹینسائل اور شیئر لوڈ کی ناکامی کے طریقوں کو اعداد و شمار 5 سے 8 میں دکھایا گیا ہے۔
3.3.1 شیئر سٹیٹک لوڈ فیل ٹیسٹ کا تجزیہ
اعداد و شمار 5 اور 6 سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ قینچ کے بوجھ کی حالت کے تحت، ناخن کے بغیر riveted کنکشن کا فیل موڈ اوپری پلیٹ کی گردن کا فریکچر ہے، زیادہ سے زیادہ ناکامی کا بوجھ 1620N ہے، اور اوسط ناکامی نقل مکانی 0.46 ملی میٹر ہے۔ SPR کنکشن کی ناکامی کا موڈ اوپری پلیٹ کو پھاڑنا ہے، زیادہ سے زیادہ ناکامی کا بوجھ 2364N ہے، اور اوسط ناکامی کی نقل مکانی 4.95mm ہے۔
مزید تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ قینچ کے بوجھ کی حالت کے تحت، ان دونوں میں ایک مخصوص پلاسٹک بفر توانائی جذب ہوتی ہے، اور بغیر ناخن کے riveted جوائنٹ کی قینچ کی طاقت SPR کے 68.5 فیصد تک پہنچ جاتی ہے، لیکن نیل کے بغیر riveted جوائنٹ کی اوسط نقل مکانی نمایاں طور پر کم ہوتی ہے جب زیادہ سے زیادہ ناکامی SPR کے لحاظ سے، یہ SPR کا صرف 9.3 فیصد ہے۔
مزید تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ ٹینسائل لوڈ سٹیٹ کے تحت، دو کنکشن طریقوں کے جوڑوں کا ٹوٹنا ٹوٹنا ہے، کوئی پلاسٹک ڈیفارمیشن بفر زون نہیں ہے، بغیر ناخن کے ریوٹنگ کی تناؤ کی طاقت SPR کا تقریباً 60.6 فیصد ہے، اور اوسطاً نقل مکانی ناخنوں کے بغیر riveting کی ناکامی بھی SPR سے کم ہے، SPR کے 65 فیصد تک پہنچ گئی ہے۔ آخر میں، ایس پی آر کنکشن کے مقابلے میں، اگرچہ ناخن کے بغیر riveted جوائنٹ کی مکینیکل خصوصیات کم ہو جاتی ہیں، لیکن اسے غیر اہم بوجھ اٹھانے والے جسم کی ساخت کے علاقے میں لاگو کیا جا سکتا ہے۔
3.4
جامد خصوصیات کو متاثر کرنے والے عوامل کا تجزیہ
ناخنوں کے بغیر riveted جوڑوں کی جامد کارکردگی کا مزید تجزیہ کرنے کے لیے، ناخنوں کے بغیر riveted جوڑوں کو جوائنٹ کراس سیکشنل ویو کے ساتھ ملا کر، مادی گریڈ، riveting سمت، اور مواد کی موٹائی کے تین پہلوؤں سے، جسمانی ساخت کے لیے ڈیزائن گائیڈ لائنز بنانے کے لیے لاگو کریں۔ مورفولوجی پیرامیٹرز اور جامد لوڈ کی ناکامی کے ٹیسٹ ڈیٹا کا استعمال اسٹیل-ایلومینیم نیل لیس کنکشن کی جامد کارکردگی پر اس کے اثر و رسوخ کا تجزیہ کرنے کے لیے کیا گیا تھا۔
نمونے کا سائز اور ٹیسٹ کا طریقہ اوپر کی طرح ہے۔ ٹیسٹ میں، جسمانی ساخت کے کم بوجھ والے علاقے میں عام مواد کی گریڈ اور موٹائی کا انتخاب کیا جاتا ہے۔ mm، 1.3mm، ٹیسٹ کے امتزاج اور ٹیسٹ کے نتائج جدول 5 میں دکھائے گئے ہیں۔
3.4.1 میٹریل گریڈ کا اثر
10ملی میٹر کی مادی موٹائی کے ساتھ پہلے چار امتزاج کو بغیر ناخن کے riveted کنکشن کی جامد کارکردگی پر میٹریل گریڈ کے اثر کا تجزیہ کرنے کے لیے منتخب کیا گیا تھا۔ ٹیسٹ کے نتائج جیسے زیادہ سے زیادہ شیئر فورس، زیادہ سے زیادہ ٹینسائل فورس، انٹر لاک ڈیپتھ ویلیو اور فیل موڈ جدول 6 میں دکھائے گئے ہیں۔
شکل 9 میں تجزیہ سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ قینچ کی ناکامی کا موڈ بنیادی طور پر اوپری تہہ کی مضبوطی پر منحصر ہے۔ جب اوپری پرت کی طاقت نچلی پرت سے زیادہ ہوتی ہے، تو قینچ کی ناکامی کا موڈ عموماً اوپری پرت کے مواد کے کنکشن پوائنٹ کا فریکچر ہوتا ہے۔ نچلی پرت کی مضبوطی میں اضافے کے ساتھ، قینچ کی ناکامی کا موڈ کنکشن پوائنٹ کے پل آف سے کنکشن پوائنٹ کے فریکچر میں بدل جاتا ہے۔ اسی طرح، قینچ کی طاقت بنیادی طور پر اوپری پرت کے مواد کی طاقت پر منحصر ہے، اور اوپری پرت کے مواد کی طاقت میں اضافہ کے ساتھ بڑھتی ہے۔
اسی مادی موٹائی کے تحت، کراس ٹینشن کا فیل موڈ کنکشن پوائنٹ کا پل آف ہے، جس کا میٹریل گریڈ سے کوئی تعلق نہیں ہے۔ مادی طاقت میں اضافے کے ساتھ تناؤ کا بوجھ کم ہو جاتا ہے۔
جیسے جیسے مواد کا بوجھ بڑھتا ہے انٹرلاک کی گہرائی کم ہوتی جاتی ہے، کیونکہ مواد جتنا مضبوط ہوتا ہے، کنکشن کے دوران مواد کا بگڑنا اتنا ہی مشکل ہوتا ہے، جس سے انٹر لاک زیادہ مشکل ہوتا ہے۔
3.4.2 riveting سمت کا اثر
اسی طرح، پہلے چار مجموعوں کے اعداد و شمار کی بنیاد پر، ناخنوں کے بغیر riveted کنکشن کی جامد کارکردگی پر riveting سمت کے اثر و رسوخ کا تجزیہ کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ شکل 10 میں دکھایا گیا ہے۔
نیل لیس ریوٹنگ کے کنکشن کی سمت زیادہ بوجھ سے کم طاقت تک ہے۔ اگرچہ آپس کی گہرائی میں تھوڑا سا فرق ہے، لیکن قینچ کا بوجھ نمایاں طور پر بڑھ جاتا ہے۔ مجموعہ 1 مجموعہ 2 سے 53.4 فیصد زیادہ ہے، اور مجموعہ 3 مجموعہ 4 سے 45.6 فیصد زیادہ ہے۔ کنکشن کی سمت زیادہ ہے طاقت سے کم طاقت تک، اگرچہ آپس میں گہرائی میں فرق زیادہ نہیں ہے، تناؤ کی طاقت نمایاں طور پر کم ہو گئی ہے۔ مجموعہ 1 مجموعہ 2 سے 33.6 فیصد کم ہے، اور مجموعہ 3 مجموعہ 4 سے 29.4 فیصد کم ہے۔
3.4.3 مواد کی موٹائی کا اثر
منتخب کردہ امتزاج اور ٹیسٹ کے نتائج کے اعداد و شمار کو ٹیبل 7 میں دکھایا گیا ہے، اور بغیر ناخن کے riveting کے عمل کے پیرامیٹرز اور جامد بوجھ کی ناکامی کی طاقت پر مواد کی موٹائی کے اثر و رسوخ کا موازنہ اور تجزیہ کیا گیا ہے۔
یہ جدول 7 اور شکل 11 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ، قینچ کی طاقت کے لیے، اوپری مواد جتنی زیادہ گاڑھی ہوگی، جتنی زیادہ گہرائی ہوگی، گردن کی موٹائی اتنی ہی زیادہ ہوگی، قینچ کی طاقت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ نچلا مواد جتنا موٹا ہوگا، اوپری مواد کی اخترتی اتنی ہی مشکل ہوگی، اگرچہ گہرائی میں اضافہ ہوتا ہے، لیکن گردن کی موٹائی جتنی پتلی ہوگی، قینچ کی طاقت اتنی ہی کم ہوگی۔ تناؤ کی طاقت کے بارے میں، اوپری اور نچلی پرتیں جتنی موٹی ہوں گی، آپس میں جڑی ہوئی گہرائی اتنی ہی زیادہ ہوگی اور تناؤ کی طاقت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔
تصویر
لہذا، قینچ کی طاقت کو بڑھانے کے لیے، اوپر کی ایک موٹی تہہ یا نیچے کی پتلی پرت کی ضرورت ہوتی ہے۔ اوپری اور نچلی تہوں کی موٹائی میں اضافہ تناؤ کی طاقت کو بڑھا سکتا ہے۔
4 نتیجہ
a اگرچہ ناخن کے بغیر riveted کنکشن کی جامد کارکردگی SPR کے مقابلے میں کم ہے، یہ غیر اہم بوجھ اٹھانے والے جسمانی ساخت کے علاقے پر لاگو کیا جا سکتا ہے؛
ب قینچ کی طاقت اوپری مواد کی طاقت کے ساتھ مثبت طور پر منسلک ہے؛ تناؤ کی طاقت کو مربوط کرنے والے مرکب مواد کی طاقت کے ساتھ منفی طور پر منسلک کیا جاتا ہے۔
c riveting سمت اعلی طاقت پلیٹ سے کم طاقت ہے، اور قینچ کی طاقت زیادہ ہے؛ riveting سمت کم طاقت پلیٹ سے اعلی طاقت ہے، اور تناؤ کی طاقت زیادہ ہے؛
d موٹی اوپری مواد کی موٹائی اور پتلی کم مواد کی موٹائی زیادہ قینچ کی طاقت ہے؛ اوپری اور نچلے مواد کی موٹائی میں اضافہ تناؤ کی طاقت کو بڑھا سکتا ہے۔
