മർദ്ദിത അച്ചുവാർപ്പ്

ദ്രവീകൃത ലോഹത്തെ ഉന്നതമർദം ചെലുത്തി അച്ചുകളിൽ കടത്തി യന്ത്രസാമഗ്രികളും മറ്റും വാർത്തെടുക്കുന്ന യാന്ത്രികപ്രക്രിയയെ മർദ്ദിത അച്ചുവാർപ്പ് എന്നു വിളിക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കം ഉള്ള ലോഹങ്ങളും ലോഹസങ്കരങ്ങളും ആണ് ഈ നിർമ്മാണരീതിക്ക് കൂടുതൽ യോജിച്ചത്. ഉരുപ്പടിയുടെ പ്രതിലോമരൂപം മുദ്രണം ചെയ്തിരിക്കുന്ന അച്ചുകളുടെ ഉള്ളിലേക്ക് വളരെ സമ്മർദത്തിൽ (5000 കി. ഗ്രാം/ച.സെ.മീ.) ഉരുക്കിയ ലോഹം കയറ്റി അതിനെ ഖരരൂപത്തിലാക്കുന്നു.

ഈ നിർമ്മാണരീതി 20-ആം ശതകത്തിലെ കണ്ടുപിടിത്തമല്ലെങ്കിലും, മോട്ടോർവാഹനനിർമ്മാണത്തിലുണ്ടായ പുരോഗതിക്കുശേഷമാണ് ഇത് വർധമാനമായത്. രണ്ടാം ലോകയുദ്ധത്തിനുശേഷം ഈ രീതി മറ്റേതു വാർപ്പുരീതിയെക്കാളും കൂടുതൽ വികാസം നേടി. വളരെ ചെറുതും ലഘുവുമായ യന്ത്രസാമഗ്രികൾ മുതൽ 20-25 കി. ഗ്രാം വരെ ഭാരമുളള അലൂമിനിയം യന്ത്രഭാഗങ്ങൾവരെ ഈ രീതിയിൽ നിർമ്മിക്കപ്പെടുന്നു. വളരെ മിനുസത്തിലും കൃത്യമായ അളവിലും ഇവ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുന്നതു കാരണം നിർമ്മാണാനന്തരം യാന്ത്രികമായ മിനുക്കുപണികൾ അധികം ചെയ്യാതെതന്നെ ഇവ ഉപയോഗിക്കാം. കൂടിയ നിർമ്മാണവേഗവും മികച്ച ശക്തിയും ഈ രീതിയുടെ സവിശേഷതകളാണ്.

എന്നാൽ യന്ത്രങ്ങളുടെയും, അച്ചുകളുടെയും ഭാരിച്ച വില ഈ രീതിക്കുള്ള അച്ചുവാർക്കലിന്റെ (die casting) ഒരു പ്രധാന ന്യൂനതയാണ്. ഇതുകാരണം വൻതോതിലുള്ള ഉത്പാദനത്തിൽ മാത്രമേ ഇത് ലാഭകരമാകൂ. ഉത്പന്നങ്ങളുടെ രൂപത്തിലും വലിപ്പത്തിലുമുള്ള പരിമിതികളാണ് മറ്റൊരു പ്രധാന ന്യൂനത. കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കമുള്ള ലോഹങ്ങൾ മാത്രമാണ് അച്ചുവാർക്കലിന് ഉപയോഗിച്ചുവന്നിരുന്നത്. എന്നാൽ പുതിയ ലോഹസങ്കരങ്ങളുടേയും മറ്റും പുരോഗതിമൂലം കൂടുതൽ ദ്രവണാങ്കമുളള ലോഹസങ്കരങ്ങളും അച്ചുവാർക്കലിന് ഉപയോഗിക്കാമെന്നായിട്ടുണ്ട്. നാകം, അലൂമിനിയം, മഗ്നീഷ്യം, ചെമ്പ്, കാരീയം, വെളുത്തീയം എന്നീ ലോഹങ്ങളും അവയുടെ സങ്കരങ്ങളുമാണ് വിപുലമായി അച്ചുവാർക്കലിന് ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നത്. ഇവയിൽതന്നെ ഏറ്റവും പറ്റിയവ നാകവും നാകം പ്രധാനാംശമായിട്ടുള്ള ലോഹസങ്കരങ്ങളുമാണ്. ഇവ താരതമ്യേന വളരെ വേഗത്തിലും കുറഞ്ഞ ചെലവിലും കൃത്യതയോടും നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുന്നു. പിച്ചളലോഹസങ്കരങ്ങൾ കൊണ്ടുള്ള ഉത്പന്നങ്ങൾ വളരെ ശക്തിയുള്ളവയാണെങ്കിലും അവയുടെ ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കം അച്ചുകൾക്ക് പൊതുവേ ഹാനികരമാണ്. അച്ചിൽ വാർത്ത ഉത്പന്നങ്ങൾ ഏറ്റവും അധികം ഉപയോഗിക്കുന്നത് മോട്ടോർവാഹനവ്യവസായത്തിലാണ്. അലൂമിനിയം-മഗ്നീഷ്യം ലോഹസങ്കരങ്ങൾ അവയുടെ ഭാരക്കുറവു കാരണം വിമാനനിർമ്മാണത്തിൽ ധാരാളമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.

അച്ചുവാർക്കൽ യന്ത്രങ്ങൾ 

ലോഹത്തെ സമ്മർദം ചെലുത്തി കരു(mould)വിൽ നിർത്തുവാനുള്ള ഒരു ഇഞ്ചക്ഷൻ ഉപകരണവും അച്ച് തുറക്കുവാനും അടയ്ക്കുവാനുമുള്ള ഒരു പ്രസ്സും ഈ യന്ത്രങ്ങളുടെ അവശ്യഘടകങ്ങളാണ്. രണ്ടു രീതിയിലാണ് ഈ യന്ത്രങ്ങൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. 

ഹോട്ട് ചേംബർ (hot chamber) രീതിയിൽ ലോഹം ഉരുക്കുന്നതും ഈ യന്ത്രങ്ങളിൽതന്നെയാണ്. 
കോൾഡ് ചേംബർ (cold chember) രീതിയിൽ ഉരുകിയ ലോഹം കൈകൊണ്ടോ, യന്ത്രസഹായം കൊണ്ടോ അച്ചുകളുടെ ഉള്ളിലേക്ക് പായിക്കുന്ന സിലിണ്ടറിൽ കടത്തുന്നു.

ഹോട്ട് ചേംബർ രീതി 
ഈ വാർക്കൽ രീതിയിൽ പിസ്റ്റൺകൊണ്ടോ അവമർദിതവായുകൊണ്ടോ ലോഹം ഖരീഭവിച്ചുകഴിയുന്നതുവരെ അതിനെ കരുവിനുള്ളിൽ സമ്മർദം ചെലുത്തി നിർത്തുന്നു. വാർപ്പിരുമ്പുകൊണ്ടുള്ള സിലിണ്ടറും അതിൽ ചലിക്കുന്ന ഒരു പിസ്റ്റണും ലോഹം ഉരുക്കാനുളള സജ്ജീകരണങ്ങളുമാണ് ഈ യന്ത്രത്തിന്റെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ. പാർശ്വത്തിലുള്ള ദ്വാരം വഴിയാണ് ഉരുക്കിയ ലോഹം സിലിണ്ടറിൽ കയറുന്നത്. പിസ്റ്റൺ താഴുമ്പോൾ ഉരുക്കിയ ലോഹം സിലിണ്ടറിൽ നിന്നും ചഞ്ചു (nozzle) വഴിയായി അച്ചിനുള്ളിൽ കടക്കുന്നു. ലോഹം ഖരീഭവിച്ചു കഴിഞ്ഞ് പിസ്റ്റൺ ഉയർത്തുകയും പ്രസ്സിന്റെ തട്ടുകൾ അകറ്റി ഉത്പന്നം അതിന്റെ രണ്ടു ഭാഗങ്ങളിലുംനിന്നു വേർപെടുത്തി എടുക്കുകയും ചെയ്യാം.

താഴ്ന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള കാരീയം, വെളുത്തീയം, നാകം എന്നീ ലോഹങ്ങളും അവയുടെ ലോഹസങ്കരങ്ങളുംകൊണ്ട് സാമഗ്രികൾ വാർത്തെടുക്കപ്പെടുന്നത് മേൽവിവരിച്ചതരം യന്ത്രത്തിലാണ്. എന്നാൽ കുറച്ചുകൂടി ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള അലൂമിനിയവും മറ്റു ലോഹങ്ങളും ലോഹസങ്കരങ്ങളും പിസ്റ്റണിന്റെ ചലനക്ഷമത നശിപ്പിക്കുന്നു. ആകൃതികൊണ്ട് അന്വർഥനാമാവായ ഗൂസ് നെക്ക് (Goose neck) എന്ന വിഭാഗത്തിൽപ്പെടുന്ന യന്ത്രം ഉപയോഗിച്ച് അലൂമിനിയവും അതിന്റെ സങ്കരങ്ങളും വാർത്തെടുക്കാൻ കഴിയുന്നു. മേൽവിവരിച്ച യന്ത്രവുമായി വളരെ വ്യത്യാസം ഇല്ലെങ്കിലും ഗൂസ് നെക്ക്യന്ത്രത്തിൽ പിസ്റ്റനുപകരം അവമർദിതവായു ഉപയോഗിച്ചാണ് സിലിണ്ടറിൽനിന്നും ലോഹം അച്ചിൽ കടത്തുന്നതും സമ്മർദം ചെലുത്തി നിർത്തുന്നതും. പക്ഷേ ഈ രീതിക്കും പല പോരായ്മകൾ ഉണ്ട്. ഉയർന്ന താപനില കാരണം ച. സെ.മീ.-ന് 40 കി. ഗ്രാമിലധികം സമ്മർദം താങ്ങാൻ സിലിണ്ടറിന് വിഷമമാണ്. അവമർദിതവായു ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന സമ്മർദാവസ്ഥയിൽ വേഗനിയന്ത്രണം വിഷമകരമാകുന്നതു കൂടാതെ ഖരീഭവിക്കുന്ന ലോഹത്തിൽ വായുകണങ്ങൾ കടന്നുകൂടി ഉത്പന്നത്തെ സുഷിരിതവും (porous) ദുർബലവും ആക്കുകയും ചെയ്യും. മാത്രമല്ല, ദ്രവരൂപത്തിലുള്ള അലൂമിനിയം യന്ത്രത്തിന്റെ ഇരുമ്പുഭാഗങ്ങളെ ലയിപ്പിക്കുന്നതിനാൽ വാർത്തുകിട്ടുന്ന ഉത്പന്നത്തിന്റെ ഭൌതികഗുണങ്ങൾ വ്യത്യസ്തമാകുകയും ചെയ്യുന്നു.

കോൾഡ് ചേംബർ രീതി 

ഹോട്ട് ചേംബർ രീതിയിൽ ഉണ്ടാകുന്ന പല പോരായ്മകളും ഈ രീതിയിൽ ദൂരീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അലൂമിനിയത്തിനും അതിന്റെ സങ്കരങ്ങൾക്കും ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായത് ഈ രീതിയാണ്. അച്ചിന്റെ രണ്ടു പാളികളും ചേർത്തുവച്ച് ബന്ധിച്ചശേഷം ഉരുകിയ ലോഹം സിലിണ്ടറിന് മുകളിലുള്ള ദ്വാരത്തിലൂടെ അകത്തു കടത്തുന്നു. അതുകഴിഞ്ഞ് പിസ്റ്റൺ ഉള്ളിലേക്ക് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുമ്പോൾ ലോഹം അച്ചിനുള്ളിൽ കടക്കുന്നു. ലോഹം ഖരീഭവിക്കുന്നതുവരെ പിസ്റ്റൺ ആ നിലയിൽതന്നെ നിർത്തുന്നു. അതുകഴിഞ്ഞ് പിസ്റ്റൺ വെളിയിലേക്ക് ചലിപ്പിക്കുകയും അച്ചിന്റെ പാളികൾ അകറ്റി ഉത്പന്നം വേർപെടുത്തി എടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
കോൾഡ് ചേംബർ രീതി

ഈ നിർമ്മാണരീതിയിൽ ദ്രവരൂപത്തിലുള്ള അലൂമിനിയം ഏതാനും നിമിഷങ്ങൾ മാത്രമാണ് യന്ത്രത്തിന്റെ ഇരുമ്പുഭാഗങ്ങളുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നത്. അതുകൊണ്ട് അലൂമിനിയവും ഇരുമ്പും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉണ്ടാകുന്നില്ല. ജലശക്തികൊണ്ട് ചലിക്കുന്ന (hydra ulically actuated) പിസ്റ്റൺ മൂലം അനായാസമായി വേഗനിയന്ത്രണം സാധിക്കുന്നു. കരുവിലെ വായു അച്ചിലെ ചെറുസുഷിരങ്ങൾ വഴി പുറത്തു കടക്കാനും സുഷിരിതമാകാത്ത ഉത്പന്നം ഉണ്ടാക്കാനും ഇതു സഹായകമാണ്.

അച്ചുകൾ 

വാർക്കലിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന കടുത്ത സമ്മർദം നേരിടുവാൻതക്ക ഉറപ്പും ശക്തിയും അച്ചുകൾക്ക് ഉണ്ടായിരിക്കണം. രണ്ടു ഭാഗങ്ങളായാണ് അച്ച് ഉണ്ടാക്കുന്നത്. ഒരു ഭാഗം യന്ത്രത്തിന്റെ നിശ്ചലമായ തട്ടും (stationery platen) മറുഭാഗം ചലിപ്പിക്കാവുന്ന തട്ടും ആണ് (moveable platen). അച്ചിന്റെ പാളികൾ കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നതും തുറന്നു മാറ്റുന്നതും ചലിപ്പിക്കാവുന്ന തട്ട് ഉപയോഗിച്ചാണ്. നിശ്ചലമായ തട്ടിൽ ഘടിപ്പിച്ച അച്ചിലൂടെയാണ് ദ്രവരൂപത്തിലുള്ള ലോഹം കരുവിനുള്ളിൽ കടത്തുന്നത്. ചലിപ്പിക്കാവുന്ന തട്ടിലാണ് നിഷ്കാസനോപകരണം (ejector-mechanism) ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഖരീഭവിച്ച ലോഹോത്പന്നത്തെ അച്ചിൽ നിന്നും പുറംതള്ളുന്നത് ഈ ഉപകരണമാണ്.

വാർപ്പുരുക്കുകൊണ്ടോ സങ്കര-ഉരുക്കുകൊണ്ടോ (alloy-steel) ആണ് സാധാരണ അച്ചുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നത്. അച്ചിൽ വാർക്കാൻ ഉദ്ദേശിക്കുന്ന ലോഹത്തെയും പ്രവർത്തക താപനിലയെയും (operating temperature) ആശ്രയിച്ചാണ് അച്ചു നിർമ്മാണത്തിന് ഏതുതരം ഉരുക്കാണ് ഉപയോഗിക്കേണ്ടത് എന്ന് തീരുമാനിക്കുക. അലൂമിനിയം ലോഹസങ്കരങ്ങൾ വാർക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന അച്ചുകൾ, ക്രോം-ടങ്സ്റ്റൻ (chrime-tungsten) അല്ലെങ്കിൽ ക്രോം-മോളിബ്ഡിനം (chrome-moly bdenum) വിഭാഗത്തിലുള്ള അച്ച്-ഉരുക്ക് (die -steel) കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിക്കുന്നത്.

ലോഹം സമ്മർദപൂർവം അച്ചിൽ കടത്തുമ്പോൾ അച്ചിനുള്ളിലുള്ള വായു പുറത്തു കളയേണ്ടത് ഏറ്റവും ആവശ്യമാണ്. ഇതിനായി കരുവിൽനിന്ന് അച്ചിന്റെ ബാഹ്യഭാഗത്തേക്ക് നിരവധി ദീർഘ സുഷിരങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കിയിരിക്കും. അച്ചിന്റെ രണ്ടു ഭാഗങ്ങളും ചേർത്തുവയ്ക്കുമ്പോൾ പരസ്പരം ചേർന്നിരിക്കുന്ന തലത്തിലാണ് ഈ സുഷിരങ്ങൾ ഇടുന്നത്. ലോഹം ഇതിനുള്ളിൽ കടന്ന് ഖരീഭവിക്കാതിരിക്കാനായി വളരെ ആഴം കുറച്ച് (0.2 മി.മീ.-ൽ താഴെ) ആണ് ഇവയുടെ നിർമിതി. എന്നാൽ വീതി 20 മി. മീറ്ററോ അതിലധികമോ ആകാവുന്നതാണ്.

അച്ചുകൾ തുടർച്ചയായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ അവ ഉരുകിയ ലോഹത്തിൽനിന്ന് താപം വലിച്ചെടുത്ത് ക്രമാധികം ചൂടാകുന്നു. ഇതു തടയുവാനായി പലപ്പോഴും അച്ചുകളുടെ ഉള്ളിലൂടെ വെള്ളം കടത്തിവിട്ട് അവ തണുപ്പിക്കാനുള്ള സജ്ജീകരണങ്ങൾ ചെയ്യാറുണ്ട്.

വിവിധ തരത്തിലുള്ള അച്ചുകൾ നിലവിലുണ്ട്. താരതമ്യേന വലിപ്പമുള്ള ഉത്പന്നങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നതിനുള്ള അച്ചുകളിൽ ഉത്പന്നത്തിന്റെ ഒരു രൂപം മാത്രം മുദ്രണം ചെയ്തിരിക്കും. എന്നാൽ ഉത്പന്നം ചെറുതാണെങ്കിൽ ഒന്നിലധികം രൂപങ്ങൾ മുദ്രണം ചെയ്യാൻ കഴിയുന്നു. തൻമൂലം ഒരൊറ്റ പ്രാവശ്യം വാർക്കുമ്പോൾ ഒന്നിലധികം ഉത്പന്നങ്ങൾ ലഭിക്കും. വിഭിന്ന രൂപങ്ങൾ മുദ്രണം ചെയ്തതും പലതരം ഉത്പന്നങ്ങൾ ഒരേസമയം വാർക്കാൻ കഴിയുന്നതുമായ അച്ചുകളും ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. 

വർഗ്ഗം:ലോഹകർമ്മം