অটো শিল্পে টাইটানিয়াম অ্যাপ্লিকেশন

যদিও টাইটানিয়াম খাদগুলি মহাকাশ, পেট্রোকেমিক্যাল এবং জাহাজ নির্মাণ শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে, স্বয়ংচালিত শিল্পে তাদের প্রয়োগ ধীরে ধীরে বিকশিত হয়েছে। 1956 সালে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে জেনারেল মোটরস দ্বারা প্রথম অল-টাইটানিয়াম গাড়ির সফল বিকাশ থেকে শুরু করে, 1980 এর দশক পর্যন্ত টাইটানিয়াম অটো যন্ত্রাংশ ব্যাপক উত্পাদনের স্তরে পৌঁছায়নি। 1990-এর দশকে, বিলাসবহুল গাড়ি, স্পোর্টস কার এবং রেসিং কারের চাহিদা বছরের পর বছর বৃদ্ধি পাওয়ায়, টাইটানিয়াম অটো যন্ত্রাংশের তৈরি যন্ত্রাংশ দ্রুত বিকাশ লাভ করেছে। 1990 সালে, সারা বিশ্বে মোটরগাড়িতে ব্যবহৃত টাইটানিয়ামের পরিমাণ ছিল মাত্র 50t। 1997 সালে, এটি 500t পৌঁছেছে। 2002 সালে, এটি 1,100t পৌঁছেছে। 2009 সালে, এটি 3,{13}}তে পৌঁছেছে। আশা করা হচ্ছে যে 2015 সালে বিশ্বজুড়ে অটোমোবাইলে ব্যবহৃত টাইটানিয়ামের পরিমাণ 5,{15}টি ছাড়িয়ে যাবে৷ বর্তমানে, নিম্নলিখিত ধরণের টাইটানিয়াম খাদ অংশগুলি সাধারণত ব্যবহৃত হয়৷

1. ইঞ্জিন সংযোগকারী রড
টাইটানিয়াম খাদ সংযোগ রড জন্য একটি আদর্শ উপাদান. টাইটানিয়াম খাদ দিয়ে তৈরি ইঞ্জিন সংযোগকারী রডগুলি কার্যকরভাবে ইঞ্জিনের ভর কমাতে পারে, জ্বালানী দক্ষতা উন্নত করতে পারে এবং নিষ্কাশনের পরিমাণ কমাতে পারে। ইস্পাত সংযোগকারী রডগুলির সাথে তুলনা করে, টাইটানিয়াম সংযোগকারী রডগুলি ভর 15% থেকে 20% কমাতে পারে৷ ইতালির নতুন ফেরারি সেডান 3.5LV8 এবং Acura-এর NSX ইঞ্জিনে টাইটানিয়াম অ্যালয় সংযোগকারী রডের প্রয়োগ প্রথম প্রতিফলিত হয়েছিল। টাইটানিয়াম খাদ সংযোগকারী রডগুলিতে ব্যবহৃত প্রধান উপকরণগুলি হল Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3 Al-2.0V এবং Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si. অন্যান্য টাইটানিয়াম সংকর ধাতু যেমন Ti-4আল সংযোগকারী রডে -2Si-4Mn এবং Ti-7M-4Mo-এর প্রয়োগও উন্নয়নাধীন।
2. ইঞ্জিন ভালভ
টাইটানিয়াম খাদ দিয়ে তৈরি স্বয়ংচালিত ইঞ্জিন ভালভগুলি কেবল ভর কমাতে এবং পরিষেবার জীবনকে প্রসারিত করতে পারে না, তবে জ্বালানী খরচ কমাতে এবং গাড়ির নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করতে পারে। ইস্পাত ভালভের সাথে তুলনা করে, টাইটানিয়াম ভালভগুলি 30% থেকে 40% পর্যন্ত ভর কমাতে পারে এবং ইঞ্জিনের সীমা গতি 20% বৃদ্ধি করতে পারে। যতদূর বর্তমান অ্যাপ্লিকেশন উদ্বিগ্ন, ইনটেক ভালভের উপাদান প্রধানত Ti-6Al-4V, এবং নিষ্কাশন ভালভের উপাদান প্রধানত Ti-6242S। কম ভঙ্গুরতা এবং উচ্চ শক্তি পাওয়ার জন্য সাধারণত Sn এবং Al একসাথে যুক্ত করা হয়; Mo এর সংযোজন টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির তাপ চিকিত্সার বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করতে পারে, টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি নিবারণ এবং বার্ধক্যের শক্তি বাড়াতে এবং কঠোরতা বাড়াতে পারে। উন্নয়ন সম্ভাবনা সহ অন্যান্য টাইটানিয়াম সংকর ধাতুগুলির মধ্যে রয়েছে:
1) ইনটেক ভালভটি Ti-62S দিয়ে তৈরি হতে পারে, যার বৈশিষ্ট্য Ti-6Al-4V এর সমতুল্য এবং সস্তা।
2) নিষ্কাশন ভালভ তৈরি করা যেতে পারে Ti-6Al-2Sn-4৷{4}}Zr-0৷{6}}Mo{{7} }.45Si. এর কম Mo বিষয়বস্তুর কারণে, এর ক্রীপ রেজিস্ট্যান্স Ti-6242S এর থেকে ভালো, এবং এর জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা 600 ডিগ্রিতে পৌঁছাতে পারে। .
3) নিষ্কাশন ভালভ তৈরি করা যেতে পারে -TiAl, যা উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের এবং হালকা ওজনের বৈশিষ্ট্য রয়েছে, তবে এটি প্রক্রিয়াকরণের সময় ঐতিহ্যগত ফোরজিং পদ্ধতির জন্য উপযুক্ত নয়। এটি শুধুমাত্র ঢালাই এবং পাউডার ধাতুবিদ্যা প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপযুক্ত।
3. ভালভ বসন্ত আসন
উচ্চ শক্তি এবং ক্লান্তি প্রতিরোধের ভালভ বসন্ত আসন জন্য প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্য. বিটা টাইটানিয়াম খাদ হল একটি তাপ-চিকিত্সাযুক্ত খাদ যা কঠিন সমাধান বার্ধক্য চিকিত্সার মাধ্যমে উচ্চ শক্তি পেতে পারে। সংশ্লিষ্ট আরও উপযুক্ত উপকরণ হল Ti-15V-3Cr- 3Al-3Sn এবং Ti-15Mo-3Al-2 .7Nb-0.2Si. মিতসুবিশি মোটরস টি-22V-4আল টাইটানিয়াম অ্যালয় ভালভ স্প্রিং সিটগুলি তার বৃহৎ আকারের উৎপাদন যানবাহনে ব্যবহার করে, যা মূল ইস্পাত লকগুলির তুলনায় 42% ভর কমায়, ভালভের জড়তা কমিয়ে দেয় প্রক্রিয়াটি 6% দ্বারা, এবং সর্বাধিক ইঞ্জিনের গতি বাড়ায়। 300r/মিনিট
4. টাইটানিয়াম খাদ বসন্ত
টাইটানিয়াম এবং এর সংকর ধাতুগুলির স্থিতিস্থাপক মডুলাস কম এবং ইস্পাত সামগ্রীর তুলনায় বড় σs/E মান রয়েছে, যা তাদের ইলাস্টিক উপাদান তৈরির জন্য উপযুক্ত করে তোলে। স্টিলের অটোমোবাইল স্প্রিংসের সাথে তুলনা করে, একই ইলাস্টিক কাজের ভিত্তিতে, টাইটানিয়াম স্প্রিংসের উচ্চতা স্টিলের স্প্রিংসের মাত্র 40%, এবং ভর মাত্র 30% থেকে 40% ইস্পাত স্প্রিংস, যা গাড়ির বডি ডিজাইনকে সহজতর করে। উপরন্তু, চমৎকার ক্লান্তি বৈশিষ্ট্য এবং টাইটানিয়াম খাদ এর জারা প্রতিরোধের বসন্ত এর সেবা জীবন প্রসারিত করতে পারেন. বর্তমানে, অটোমোবাইল স্প্রিংস তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে এমন টাইটানিয়াম অ্যালয় উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al এবং Ti-13V11C-3Al
5. টার্বোচার্জার
টার্বোচার্জার ইঞ্জিনের দহন দক্ষতা উন্নত করতে পারে এবং ইঞ্জিনের শক্তি এবং টর্ক বাড়াতে পারে। টার্বোচার্জারের টারবাইন রটারকে দীর্ঘ সময়ের জন্য 850 ডিগ্রির উপরে উচ্চ-তাপমাত্রার নিষ্কাশন গ্যাসে কাজ করতে হবে, তাই এটির জন্য ভাল তাপ প্রতিরোধের প্রয়োজন। প্রথাগত হালকা ধাতু যেমন অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি তাদের কম গলনাঙ্কের কারণে ব্যবহার করা যায় না। যদিও সিরামিক উপাদানগুলি তাদের হালকা ওজন এবং ভাল উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের কারণে টারবাইন রোটারগুলিতে ব্যবহার করা হয়, তবে তাদের উচ্চ ব্যয় এবং তাদের আকৃতি অপ্টিমাইজ করতে অক্ষমতার কারণে তাদের প্রয়োগ সীমিত। এই সমস্যাগুলি সমাধান করার জন্য, টেটসুই এবং অন্যরা TiAl টারবাইন রটার তৈরি করেছিলেন। অনেক পরীক্ষার পরে, এটি যাচাই করা হয়েছে যে এটি শুধুমাত্র ভাল স্থায়িত্ব এবং দক্ষতাই নয়, ইঞ্জিনের ত্বরণকেও উন্নত করতে পারে। এই ডিজাইনটি সফলভাবে মিতসুবিশি ল্যান্সার ইভোলিউশন সিরিজে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছে।
6. নিষ্কাশন সিস্টেম এবং muffler
টাইটানিয়াম অটোমোবাইল নিষ্কাশন সিস্টেমে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। টাইটানিয়াম এবং এর সংকর ধাতু দ্বারা তৈরি নিষ্কাশন সিস্টেম শুধুমাত্র নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করতে পারে না, জীবনকে প্রসারিত করতে পারে এবং চেহারা উন্নত করতে পারে, কিন্তু ভর কমাতে এবং জ্বালানী দহন দক্ষতা উন্নত করতে পারে। ইস্পাত নিষ্কাশন সিস্টেমের সাথে তুলনা করে, টাইটানিয়াম নিষ্কাশন সিস্টেমগুলি প্রায় 40% ভর কমাতে পারে। গল্ফ সিরিজের গাড়িগুলিতে, টাইটানিয়াম নিষ্কাশন সিস্টেমের ভর 7 থেকে 9 কেজি কমানো যেতে পারে। বর্তমানে, নিষ্কাশন সিস্টেমে ব্যবহৃত টাইটানিয়াম উপাদান প্রধানত শিল্প খাঁটি টাইটানিয়াম।
টাইটানিয়াম মাফলারের ওজন মাত্র 5 থেকে 6 কেজি, যা স্টেইনলেস স্টিল এবং অন্যান্য মাফলারের চেয়ে হালকা। 2000 শেভ্রোলেট কর্ভেট Z06 মূল 20 কেজি স্টেইনলেস স্টীল সিস্টেমের পরিবর্তে একটি 11.8 কেজি টাইটানিয়াম মাফলার এবং নিষ্কাশন পাইপ সিস্টেম ব্যবহার করে, ভর 41% কমিয়ে দেয়। প্রতিস্থাপিত সিস্টেমটি তার শক্তি বজায় রাখে এবং গাড়িটিকে দ্রুত, আরও নমনীয় এবং আরও জ্বালানী সাশ্রয়ী করে তোলে। মাফলারে ব্যবহৃত টাইটানিয়াম উপাদানটিও মূলত শিল্প খাঁটি টাইটানিয়াম।
7. শরীরের ফ্রেম অংশ
অটোমোবাইলগুলির নিরাপত্তা এবং নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করার জন্য, ডিজাইন এবং উত্পাদনের দিকগুলি, বিশেষত উত্পাদন সামগ্রীগুলি বিবেচনা করা প্রয়োজন৷ টাইটানিয়াম একটি খুব ভাল উপাদান যা গাড়ির বডি ফ্রেম তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। এটা শুধুমাত্র উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি আছে, কিন্তু ভাল দৃঢ়তা আছে. জাপানে, অটোমোবাইল নির্মাতারা শরীরের ফ্রেম তৈরির জন্য খাঁটি টাইটানিয়াম ওয়েল্ডেড পাইপ বেছে নেয়। এই ধরনের ফ্রেম চালকদের গাড়ি চালানোর সময় নিরাপদ বোধ করতে পারে।
8. অন্যান্য টাইটানিয়াম খাদ অংশ
উপরের উপাদানগুলি ছাড়াও, টাইটানিয়াম ইঞ্জিন রকার আর্মস, সাসপেনশন স্প্রিংস, ইঞ্জিন পিস্টন পিন, স্বয়ংচালিত ফাস্টেনার, লগ নাট, স্বয়ংচালিত দরজা প্রসারিত বিম, স্বয়ংচালিত গিয়ার বন্ধনী, ব্রেক ক্যালিপার পিস্টন, পিন বোল্ট, চাপ অটো যন্ত্রাংশ যেমন ব্যবহার করা হয়। প্লেট, শিফট বোতাম এবং অটোমোবাইল ক্লাচ ডিস্ক।

1. সুবিধা

টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির হালকা ওজন, উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি এবং ভাল জারা প্রতিরোধের সুবিধা রয়েছে, তাই সেগুলি অটোমোবাইল শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। অটোমোবাইল ইঞ্জিন সিস্টেমে টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের সবচেয়ে সাধারণ ব্যবহার। ইঞ্জিনের যন্ত্রাংশ তৈরি করতে টাইটানিয়াম অ্যালো ব্যবহার করার অনেক সুবিধা রয়েছে, প্রধানত:
1) টাইটানিয়াম খাদের কম ঘনত্ব চলমান অংশগুলির জড়তা কমাতে পারে। একই সময়ে, টাইটানিয়াম ভালভ স্প্রিংস বিনামূল্যে কম্পন বাড়াতে পারে, গাড়ির শরীরের কম্পনকে দুর্বল করতে পারে এবং ইঞ্জিনের গতি এবং আউটপুট শক্তি বাড়াতে পারে।
2) চলমান অংশগুলির জড়তা হ্রাস করুন, যার ফলে ঘর্ষণ হ্রাস পায় এবং ইঞ্জিনের জ্বালানী দক্ষতা উন্নত হয়।
3) টাইটানিয়াম খাদ নির্বাচন করা সম্পর্কিত অংশগুলির লোড স্ট্রেস কমাতে পারে এবং অংশগুলির আকার কমাতে পারে, যার ফলে ইঞ্জিন এবং পুরো গাড়ির ওজন হ্রাস পায়।
4) উপাদানগুলির জড়ীয় ভর হ্রাস কম্পন এবং শব্দ কমায় এবং ইঞ্জিনের কার্যকারিতা উন্নত করে।
অন্যান্য উপাদানগুলিতে টাইটানিয়াম অ্যালয়েসের প্রয়োগ কর্মীদের আরাম এবং গাড়ির নান্দনিকতা উন্নত করতে পারে। স্বয়ংচালিত শিল্পে অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি শক্তি সঞ্চয় এবং খরচ হ্রাসে অপরিমেয় ভূমিকা পালন করেছে।
2. আবেদন বিধিনিষেধ
যদিও টাইটানিয়াম সংকর যন্ত্রাংশগুলির এই ধরনের উচ্চতর বৈশিষ্ট্য রয়েছে, টাইটানিয়াম এবং এর সংকর যন্ত্রগুলি স্বয়ংচালিত শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় তার আগে এখনও অনেক দূর যেতে হবে। কারণগুলির মধ্যে রয়েছে উচ্চ মূল্য, দুর্বল গঠনযোগ্যতা এবং দুর্বল ঢালাই কর্মক্ষমতা।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে নেট আকৃতির প্রযুক্তির কাছাকাছি টাইটানিয়াম খাদ এবং আধুনিক ঢালাই প্রযুক্তি যেমন ইলেক্ট্রন বিম ওয়েল্ডিং, প্লাজমা আর্ক ওয়েল্ডিং এবং লেজার ঢালাইয়ের বিকাশের সাথে, টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির গঠন এবং ঢালাই সমস্যাগুলি আর টাইটানিয়ামের প্রয়োগকে সীমাবদ্ধ করার মূল কারণ নয়। খাদ স্বয়ংচালিত শিল্পে এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হওয়ার প্রধান কারণ হল উচ্চ ব্যয়।
এটি ধাতুর প্রাথমিক গলনা বা পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণই হোক না কেন, টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের দাম অন্যান্য ধাতুর তুলনায় অনেক বেশি। টাইটানিয়াম যন্ত্রাংশের মূল্য যা অটোমোবাইল শিল্প গ্রহণ করতে পারে কানেক্টিং রডের জন্য 8 থেকে 13 ইউএস ডলার/কেজি, ভালভের জন্য 13 থেকে 20 ইউএস ডলার এবং স্প্রিংস, ইঞ্জিন এক্সহস্ট সিস্টেম এবং ফাস্টেনারগুলির জন্য 8। USD/কেজির নিচে। টাইটানিয়াম উপকরণ দিয়ে উত্পাদিত যন্ত্রাংশের বর্তমান খরচ এই দামের তুলনায় অনেক বেশি। টাইটানিয়াম প্লেটের উৎপাদন খরচ বেশিরভাগই 33 ইউএস ডলার/কেজির চেয়ে বেশি, যা অ্যালুমিনিয়াম প্লেটের 6 থেকে 15 গুণ এবং স্টিল প্লেটের 45 থেকে 83 গুণ বেশি।