ટૂલ અને ડાઈની બનાવટ

ટૂલ અને ડાઈની બનાવટ : મશીનમાં વપરાતાં જુદાં જુદાં સાધનો જેવાં કે ડાઈ, જિગ, ફિક્સ્ચરો વગેરેની બનાવટ. ટૂલ અને ડાઈની બનાવટ માટે કુશળ કારીગરી, ધીરજ અને ચોકસાઈની જરૂર પડે છે. ઉત્પાદિત વસ્તુમાં મળતી ચોકસાઈનો આધાર મશીન પર વપરાતાં ટૂલ અને ડાઈની ચોકસાઈ પર રહે છે. આજે અનેક પ્રકારની વસ્તુઓ(રસોડામાં વપરાતાં વાસણો, મિક્સર અને રેફ્રિજરેટરથી માંડીને પરિવહન માટે વપરાતી મોટરકાર, ટ્રક તેમજ અન્ય ક્ષેત્રે વપરાતી વસ્તુઓ)નું ઉત્પાદન થાય છે તેમાં જે અનેકવિધ આકારો મળી રહે છે તે ટૂલ અને ડાઈને આભારી છે. ધાતુમાંથી દાગીનો બનાવવા માટે બે રીતો છે. પહેલી રીતમાં પદાર્થને પ્રવાહી સ્વરૂપમાં મેળવી તેને બીબામાં ઢાળવામાં આવે છે, જેને ‘કાસ્ટિંગ’ કહે છે. બીજી રીતમાં પદાર્થના ગઠ્ઠા (billet) કે પટ્ટી જેને ચોક્કસ આકાર અને કદ હોય છે તેને બે ડાઈઓ અથવા ડાઈ અને પંચ વચ્ચે દ્બાવીને જરૂરી આકાર મેળવાય છે. તેને ધાતુકાર્ય (metal working) કહેવાય છે. રોલિંગ, ફોર્જિંગ, ઍક્સ્ટ્રુઝન, પ્રેસકટિંગ વગેરે બીજી રીતમાં આવે છે. દાગીનાને ચોક્કસ તાપમાન સુધી ગરમ  કરીને આ ક્રિયા કરવામાં આવે તો તેને તપ્તરૂપણ-કાર્ય (hot working) કહે છે. તેમાં ધાતુનું તાપમાન તેના પુન:સ્ફટિકીકરણના તાપમાન જેટલું રાખવામાં આવે છે. જો ઓછું હોય તો તેને અતપ્તરૂપણ-કાર્ય (cold working) કહે છે.

સામાન્ય રીતે ધાતુકાર્યમાં ડાઈ એટલે ધાતુના પતરામાંથી પ્રેસ ટૂલ મશીનમાં ‘પંચિંગ’, ‘શિયરિંગ’, ‘બેન્ડિંગ’, ‘ડ્રૉઇંગ’ વગેરે ક્રિયાઓ દ્વારા છૂટક ભાગો ઉત્પન્ન કરવાનું ઉપકરણ. આ પ્રકારના કાર્યને પ્રેસકાર્ય (press work) કહેવામાં આવે છે. પ્રેસકાર્યમાં ટૂલિંગનું મહત્વ ઘણું છે. પ્રેસ-ટૂલિંગના ડાઈસેટમાં બે પ્લેટો હોય છે. ઉપરની પ્લેટને પંચ-પ્લેટ અને નીચેની પ્લેટને ડાઈ-પ્લેટ કહે છે. પંચ-પ્લેટ પંચને અને ડાઈ-પ્લેટ ડાઈને પકડી રાખે છે. ડાઈમાં આપવામાં આવેલી જગ્યા(cavity)માં પંચ જરૂરી દબાણ સાથે પ્રવેશે છે અને ડાઈ પર મુકાયેલા દાગીના પર પ્રક્રિયા કરી જરૂરી આકાર આપે છે.

ટૂલિંગના વ્યાપક અર્થમાં ડાઈ, પંચ ઉપરાંત દાગીનાઓ અને ઓજારોને પકડવા તેમજ ચોક્કસ રીતે ગોઠવવા માટે વપરાતા ‘ફિક્સ્ચરો’ તેમજ ‘જિગ’નો પણ સમાવેશ કરવામાં આવે છે.

જુદાં જુદાં યંત્રો પર કયા પ્રકારનું ટૂલિંગ વપરાય છે તે નીચેની સારણીમાં દર્શાવ્યું છે :

યંત્રનો પ્રકાર	વપરાતાં ટૂલિંગ
પ્રેસ	ડાઈસેટ
ડ્રિલ	જિગ
મિલિંગ	ફિક્સ્ચર
લેથ	ફિક્સ્ચર
વેલ્ડિંગ	જિગ/ફિક્સ્ચર
થ્રેડકટિંગ	ડાઈ
ફૉર્જિંગ	ડાઈસેટ

પદાર્થનું તાપમાન, કાર્ય કરવા માટેનું જરૂરી દબાણ, કાર્ય કરતી વખતે દબાણ એકધારું કે ઝાટકા સાથે આપવાનું, ડાઈ અને પંચનું આયુષ્ય વગેરે બાબતોને ગણતરીમાં લઈને ડાઈ-પંચના પદાર્થ નક્કી કરવામાં આવે છે. ઓજારી પોલાદ એ ડાઈઓ, પંચો તેમજ મશીનિંગ કાર્ય માટે વપરાતાં ઓજારો માટેનો સૌથી મોટો પોલાદસમૂહ છે.

જુદી જુદી જરૂરિયાતો સંતોષવા માટે જુદા જુદા પ્રકારનાં ઓજારી પોલાદોનું વર્ગીકરણ જુદી જુદી રીતે થતું હોય છે. ઘણી વખત ઓજારી પોલાદનું ઉત્પાદન કરતી કંપનીઓ પોતાની રીતે પોતાના ટ્રેડ-માર્ક અને નંબર દ્વારા વર્ગીકરણ કરતી હોય છે. છતાં પણ ઓજારી પોલાદનું સામાન્ય અને પ્રચલિત વર્ગીકરણ નીચે મુજબ છે :

(1) શીતકાર્ય ઓજારી પોલાદ : જે ઓજારોને ઊંચા તાપમાને કાર્ય કરવાનું નથી હોતું તેમને માટે આ પોલાદ વપરાય છે. આ પોલાદના કઠિનીકરણ માટે ઊંચા તાપમાને તપાવ્યા પછી તેને પાણીમાં ઝબોળવું પડતું નથી પરંતુ તેલ કે હવામાં ઠંડું પાડવાથી પણ તેમાં કઠિનતા આવી જાય છે. આ પોલાદના સામાન્ય બંધારણમાં કાર્બન 0.7 %થી 1.8 %, મૅંગેનીઝ 1 %થી 3 %, ક્રોમિયમ 0.5 %થી 1 %, વેનેડિયમ 0.5 %થી 1.75 % અને કોઈ વાર મોલિબ્ડિનમ 1 %ની આસપાસ હોય છે. પ્રેસકાર્ય માટેનાં ડાઈ અને પંચો, ફૉમિઁગ ડાઈ, આંટા પાડવા માટેની ડાઈ, માસ્ટર ગોજીઝ વગેરે આ પોલાદમાંથી બનાવાય છે.

(2) ઉષ્માકાર્ય ઓજારી પોલાદ : ઉચ્ચ તાપમાને કાર્ય કરતાં ઓજારો માટે આ પોલાદ વપરાય છે. ઉચ્ચ તાપમાને થતા ફોર્જિંગ, એક્સ્ટ્રુઝન, ડ્રૉઇંગ, બેન્ડિંગ, રોલિંગ વગેરે કાર્યનાં ઓજારો ડાઈ, પંચ, રોલરો વગેરે માટે આ પોલાદ વપરાય છે. આ પોલાદમાં પણ પેટાવિભાગો છે. ઊંચા તાપમાને કઠિનતા ટકાવી રાખવી તે આ પોલાદનો ગુણધર્મ છે. આ પોલાદમાં ક્રોમિયમ, ટંગ્સ્ટન કે મોલિબ્ડિનમ મુખ્ય મિશ્ર તત્વો તરીકે હોય છે. સામાન્ય રીતે આ પોલાદોમાં કાર્બનનું પ્રમાણ 0.35 %થી 0.7 %, ક્રોમિયમ 2 %થી 7 %, ટંગ્સ્ટન 9 %થી 18 % અને મોલિબ્ડિનમ 5 %થી 8 % હોય છે.

(3) હાઈ–સ્પીડ પોલાદ : આ પોલાદ ઉષ્માકાર્ય ઓજારી પોલાદને મળતું છે. ફેર એટલો કે આ જાતનાં પોલાદોમાં મિશ્રધાતુનું પ્રમાણ વધારે હોય છે. આ પોલાદ મુખ્યત્વે મશીન-ટૂલ્સમાં કર્તન-ઓજાર તરીકે વપરાય છે. આ ઓજાર દ્વારા મશીન-ટૂલ પર દાગીનાનું મશીનિંગ ઘણી વધારે ઝડપથી થઈ શકે છે. આ માટે આ પોલાદનું નામ ‘હાઈ-સ્પીડ’ પોલાદ રખાયેલ છે.

ઓજારી પોલાદના બદલે અમુક જરૂરિયાતો માટે ડાઈ બનાવવામાં ‘કાર્બાઇડો’નો ઉપયોગ થાય છે. કાર્બાઇડ પદાર્થો ટંગ્સ્ટન કાર્બાઇડ, ટિટેનિયમ કાર્બાઇડ કે ટેન્ટેલમ કાર્બાઇડ અને કોબાલ્ટના મિશ્રણમાંથી સિમેન્ટિંગ ક્રિયા દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. આવા કાર્બાઇડો ‘સિમેન્ટેડ કાર્બાઇડો’ તરીકે ઓળખાય છે.

ડાઈ-પંચ ઓજારોના પદાર્થોની વિગત પછી આ ઓજારો સામાન્ય રીતે કઈ રીતે બનાવાય છે તે બાબત વિચારવાની હોય છે.

દાગીનામાં પરિમાણની ચોકસાઈ જોઈતી હોય તો તે માટે મશીન ટૂલ્સ અને ઓજારો ચોકસાઈવાળાં હોવાં જોઈએ. સામાન્ય નિયમ એવો છે કે દાગીનામાં પરિમાણ-ચોકસાઈ છૂટ જેટલી હોય તેનો દસમો ભાગ તે માટે વપરાતાં ઓજારો ડાઈ-પંચ, જિગ, ફિક્સ્ચરમાં આપવામાં આવે છે. ઓજારની ચોકસાઈ જેટલી સારી તેટલી દાગીનાની ચોકસાઈ વધે.

વધુ સારું સપાટી-સમાપન તેમજ પરિમાણ-ચોકસાઈ મેળવવા ગ્રાઇન્ડિંગ, હોનિંગ, લેપિંગ, પૉલિશિંગ જેવી પ્રક્રિયાઓ ટૂલ અને ડાઈ બનાવવામાં જરૂરી બને છે. ટૂલિંગ-જિંગ, ફિક્સ્ચર, ડાઈ, પંચ, ગેજીઝ વગેરે બનાવતી શૉપને ટૂલ-રૂમ કહેવાય છે.

જ્યાં દાગીનાઓનું ઘણી મોટી સંખ્યામાં ઉત્પાદન થતું હોય તે પ્રોડક્શન-શૉપમાં સ્વયંસંચાલિત અથવા અર્ધ-સ્વયંસંચાલિત યંત્રો વાપરવાં જરૂરી બને છે. પરંતુ ઓજારો ડાઈપંચ, જિગ, ફિક્સ્ચર વગેરે વધારે સંખ્યામાં બનાવાય નહિ. આ કારણસર ઓજારોની બનાવટ માટે ઉચ્ચ ચોકસાઈ આપતાં સામાન્ય ઉપયોગવાળાં મશીન-ટૂલ્સ જેવાં કે લેથ, મિલિંગ મશીન, જિગ બોરિંગ મશીન, સરફેઇસ ગ્રાઇન્ડર, સિલિન્ડ્રિકલ ગ્રાઇન્ડર, ટૂલ ઍન્ડ કટર ગ્રાઇન્ડર, ડાઈસિન્કિંગ મશીન વગેરે વપરાય છે. અલબત્ત, હવે આધુનિક ટૂલ-રૂમોમાં આવાં સાદાં મશીન-ટૂલોનું સ્થાન કમ્પ્યૂટર-સંખ્યા-નિયંત્રિત (Computerised Numerically Controlled – CNC) મશીનટૂલ લઈ રહ્યાં છે કારણ કે CNC મશીન વડે વધુ સારી ચોકસાઈ મળે છે; એટલું જ નહિ, સેટિંગમાં સમય ઓછો લાગવાથી કામ ઝડપી બને છે. મોટા આધુનિક ટૂલ-રૂમોમાં ડાઈ-કટિંગ અને ડાઈ-કટિંગ ક્રિયાઓ માટે CNC પ્રકારનું વીજવિભારિત યંત્ર (electro discharge machine) અને વીજવિભારિત તારકર્તન-યંત્ર(electro discharge wire cutting machine)નો ઉપયોગ પ્રચલિત થતો જાય છે.

ગાયત્રીપ્રસાદ હીરાલાલ ભટ્ટ