অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়াম: মহাকাশ সংযোজন উত্পাদনের জন্য চমৎকার পছন্দ

অত্যাধুনিক বৈজ্ঞানিক অন্বেষণ এবং উন্নয়নের দৃষ্টিভঙ্গির উপর ভিত্তি করে, বিজ্ঞান একবার একটি নিবন্ধ প্রকাশ করেছিল যে নির্দেশ করে যে আধুনিক শিল্পের জন্য উচ্চ শক্তি, ফ্র্যাকচারের দৃঢ়তা এবং দৃঢ়তা থাকার জন্য কাঠামোগত উপকরণগুলির প্রয়োজন এবং একই সময়ে যতটা সম্ভব ওজন কমাতে হবে। এই ক্ষেত্রে, অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়াম দ্বারা উপস্থাপিত হালকা-ওজন উচ্চ-শক্তির সংকর ধাতু এবং নি-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয়ে দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা লোড-ভারবহন তাপ-প্রতিরোধী সংকরগুলি বিভিন্ন নতুন পদার্থের গবেষণা ও উন্নয়ন পরিকল্পনায় বিকশিত মূল উপাদানগুলির মধ্যে একটি হয়ে উঠেছে। দেশ, এবং লেজার সংযোজন উত্পাদন প্রক্রিয়ার মধ্যে আছে. গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ করা উপাদান।

টাইটানিয়াম এবং অ্যালুমিনিয়ামের মধ্যে সুবিধা এবং পার্থক্য

অ্যালুমিনিয়াম খাদ এবং টাইটানিয়াম খাদ, তাদের চমৎকার নিম্ন ঘনত্ব এবং কাঠামোগত শক্তির কারণে, মহাকাশ, অটোমোবাইল, যন্ত্রপাতি উত্পাদন এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, 3D প্রিন্টিং বা CNC প্রক্রিয়াকরণ ব্যবহার করে, বিশেষ করে বিমান শিল্পে। এটি বিমান শিল্পের প্রধান কাঠামোগত উপাদান।

টাইটানিয়াম এবং অ্যালুমিনিয়াম উভয়ই হালকা, তবে উভয়ের মধ্যে পার্থক্য রয়েছে। যদিও টাইটানিয়াম অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে প্রায় দুই-তৃতীয়াংশ ভারী, তবে এর অন্তর্নিহিত শক্তির অর্থ হল প্রয়োজনীয় শক্তি কম ব্যবহার করে অর্জন করা যেতে পারে। টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি বিমানের জেট ইঞ্জিন এবং বিভিন্ন ধরণের মহাকাশযানে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং তাদের শক্তি এবং কম ঘনত্ব জ্বালানি খরচ কমাতে পারে। অ্যালুমিনিয়াম খাদের ঘনত্ব ইস্পাতের মাত্র এক-তৃতীয়াংশ, এবং এটি এই পর্যায়ে অটোমোবাইলের জন্য সবচেয়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত এবং সাধারণ হালকা ওজনের উপাদান। গবেষণায় দেখা গেছে যে 540 কেজি পর্যন্ত গাড়িতে অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় ব্যবহার করা যেতে পারে। ওজনে 40 শতাংশ হ্রাসের সাথে, অডি, টয়োটা এবং অন্যান্য ব্র্যান্ডের গাড়িগুলির অল-অ্যালুমিনিয়াম বডি একটি ভাল উদাহরণ।

অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়ামের উপাদান বৈশিষ্ট্য

যেহেতু উভয় উপকরণের উচ্চ শক্তি এবং কম ঘনত্ব রয়েছে, তাই কোন খাদ ব্যবহার করতে হবে তা সিদ্ধান্ত নেওয়ার সময় অন্যান্য পার্থক্য অবশ্যই বিবেচনা করা উচিত।

শক্তি/ওজন: জটিল পরিস্থিতিতে, একটি অংশের প্রতিটি গ্রাম গণনা করা হয়, কিন্তু যদি একটি উচ্চ শক্তি অংশ প্রয়োজন হয়, টাইটানিয়াম হল সেরা পছন্দ। এই কারণে, টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি অন্যদের মধ্যে মেডিকেল ডিভাইস/ইমপ্লান্ট, জটিল স্যাটেলাইট অ্যাসেম্বলি, ফিক্সচার এবং স্টেন্ট তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

খরচ: অ্যালুমিনিয়াম মেশিন বা 3D প্রিন্টিংয়ের জন্য সবচেয়ে সাশ্রয়ী ধাতু; টাইটানিয়াম ব্যয়বহুল কিন্তু এখনও মান একটি লাফ চালাতে পারে. একটি উড়োজাহাজ বা মহাকাশযানের জন্য হালকা ওজনের যন্ত্রাংশের জ্বালানি সাশ্রয় হবে বিশাল, টাইটানিয়াম যন্ত্রাংশ দীর্ঘস্থায়ী হবে।

থার্মাল প্রপার্টি: অ্যালুমিনিয়াম খাদ উচ্চ তাপ পরিবাহিতা আছে এবং প্রায়ই রেডিয়েটার তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়; উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, টাইটানিয়ামের উচ্চ গলনাঙ্ক এটিকে আরও উপযুক্ত করে তোলে এবং অ্যারো-ইঞ্জিনগুলিতে প্রচুর সংখ্যক টাইটানিয়াম খাদ উপাদান রয়েছে।

জারা প্রতিরোধের: উভয় অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়াম চমৎকার জারা প্রতিরোধের আছে.

টাইটানিয়ামের জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং কম প্রতিক্রিয়াশীলতা এটিকে সবচেয়ে জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণ ধাতু করে তোলে এবং এটি অস্ত্রোপচারের যন্ত্রের মতো চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। Ti64 লবণাক্ত পরিবেশকেও ভালোভাবে প্রতিরোধ করে এবং প্রায়শই সামুদ্রিক কাজে ব্যবহৃত হয়।

অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় এবং টাইটানিয়াম অ্যালয়েস মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে খুব সাধারণ। টাইটানিয়াম খাদের উচ্চ শক্তি এবং কম ঘনত্ব রয়েছে (ইস্পাতের মাত্র 57 শতাংশ), এবং এর নির্দিষ্ট শক্তি (শক্তি/ঘনত্ব) অন্যান্য ধাতব কাঠামোগত উপকরণের তুলনায় অনেক বেশি। এটি উচ্চ ইউনিট শক্তি, ভাল অনমনীয়তা এবং হালকা ওজন সহ অংশ উত্পাদন করতে পারে। টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি বিমানের ইঞ্জিনের উপাদান, কঙ্কাল, স্কিন, ফাস্টেনার এবং ল্যান্ডিং গিয়ারে ব্যবহার করা যেতে পারে। 3D প্রিন্টিং প্রযুক্তির রেফারেন্স ডেটাতে দেখা গেছে যে অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি 200 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নীচের পরিবেশে কাজ করার জন্য উপযুক্ত৷ Airbus A380 বডিতে ব্যবহৃত অ্যালুমিনিয়াম উপাদানগুলি 1/3-এর বেশি, এবং C919 এছাড়াও প্রচুর পরিমাণে প্রচলিত উচ্চ- কর্মক্ষমতা অ্যালুমিনিয়াম খাদ উপকরণ. এয়ারক্রাফটের স্কিন, বাল্কহেড, পাঁজর ইত্যাদি অ্যালুমিনিয়াম ধাতু দিয়ে তৈরি করা যেতে পারে।

টাইটানিয়াম সংযোজন উত্পাদন এবং মহাকাশ শিল্প

ডেলয়েট দ্বারা প্রকাশিত 2019 গ্লোবাল অ্যারোস্পেস অ্যান্ড ডিফেন্স ইন্ডাস্ট্রি আউটলুক উল্লেখ করে, মহাকাশ ও প্রতিরক্ষা শিল্প যেমন বাড়তে থাকে, তেমনি উত্পাদনের চাহিদাও বাড়তে থাকে। এবং, মহাকাশ এবং প্রতিরক্ষা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ডিজাইন করার সময়, উপাদান নির্বাচন গুরুত্বপূর্ণ। অফ-দ্য-গ্রাউন্ড উপাদানগুলির জন্য, উপাদানের সংখ্যা এবং ওজন হ্রাস করা গুরুত্বপূর্ণ। এই ক্ষেত্রগুলিতে, প্রতি 1 গ্রাম ওজন কমানো অনেক উপকারী হতে পারে।

টাইটানিয়ামের একটি অত্যন্ত উচ্চ গলনাঙ্ক রয়েছে, 1600 ডিগ্রির বেশি, এবং এটি সাধারণত একটি মেশিন-টু-মেশিন উপাদান, যা প্রধান কারণ এটি অন্যান্য ধাতুর তুলনায় বেশি ব্যয়বহুল। Ti6Al4V বর্তমানে সর্বাধিক ব্যবহৃত টাইটানিয়াম খাদ উপাদান। এটি কেবল ওজনে হালকা নয়, উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধেরও রয়েছে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি মহাকাশ ক্ষেত্রে এটিকে খুব জনপ্রিয় করে তোলে। সাধারণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে ব্লেড, ডিস্ক, কেসিং এবং ইঞ্জিন ফ্যান এবং কম্প্রেসারগুলির নিম্ন-তাপমাত্রা বিভাগের জন্য অন্যান্য অংশ তৈরি করা, যার অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা 400-500 ডিগ্রি; এয়ারফ্রেম এবং ক্যাপসুল উপাদান, রকেট ইঞ্জিন কেস এবং হেলিকপ্টার রটার হাব ইত্যাদি তৈরিতেও ব্যবহৃত হয়। তবে, উচ্চ তাপমাত্রা এবং ক্ষয় প্রতিরোধের সত্ত্বেও, টাইটানিয়ামের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা কম, এটি বৈদ্যুতিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি দুর্বল পছন্দ করে তোলে। অন্যান্য লাইটওয়েট ধাতু যেমন অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় টাইটানিয়ামও বেশি ব্যয়বহুল।

মহাকাশ শিল্পে টাইটানিয়ামের ব্যবহার

সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তির ব্যবহার প্রক্রিয়াকরণের ব্যয় এবং কাঁচামালের বর্জ্য হ্রাস করার জন্য সহায়ক, যার উল্লেখযোগ্য অর্থনৈতিক সুবিধা রয়েছে। টাইটানিয়াম-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলি সংযোজন উত্পাদন গবেষণার জন্য সবচেয়ে পদ্ধতিগত এবং পরিপক্ক খাদ সিস্টেম। সংযোজনমূলকভাবে তৈরি টাইটানিয়াম খাদ উপাদানগুলি মহাকাশ ক্ষেত্রে লোড-ভারবহন কাঠামো হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছে। 3D প্রিন্টিং প্রযুক্তির রেফারেন্সের সমীক্ষা অনুসারে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের Aero Met Company বোয়িং F/A-18E/F ক্যারিয়ার-ভিত্তিক সম্মিলিত ফাইটার/আক্রমণের জন্য টাইটানিয়াম অ্যালয় সাব-লোড-বেয়ারিং স্ট্রাকচারাল টেস্ট পিস তৈরি করতে শুরু করেছে 2001 সালে ছোট ব্যাচে বিমান এবং 2002 সালে এলএমডি টাইটানিয়াম খাদ উপলব্ধিতে নেতৃত্ব দেয়। F/A{10}} যাচাইকরণ মেশিনে সেকেন্ডারি লোড-বেয়ারিং কাঠামোগত অংশগুলির প্রয়োগ বেইজিং ইউনিভার্সিটি অফ অ্যারোনটিক্স এবং অ্যাস্ট্রোনটিক্স টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির লেজার সংযোজন উত্পাদনের মূল প্রযুক্তিতে সাফল্য অর্জন করেছে। সংকর ধাতুগুলির ব্যাপক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে ফোরজিগুলির তুলনায় বেশি। বড় আকারের প্রধান ভারবহন টাইটানিয়াম খাদ ফ্রেম এবং অন্যান্য উপাদানগুলি তৈরি করা হয়েছে এবং বিমানে প্রয়োগ করা হয়েছে। নর্থওয়েস্টার্ন পলিটেকনিক্যাল ইউনিভার্সিটি 3000mm×350mm×450mm এবং ভর 196kg এর মাপ সহ COMAC-এর জন্য C919 বিমানের কেন্দ্রীয় উইং রিবের উপরের এবং নিম্ন প্রান্তের স্ট্রিপ নমুনা তৈরি করতে লেজার অ্যাডেটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তি ব্যবহার করেছে।

অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক অ্যালয়গুলির কম ঘনত্ব, উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি, শক্তিশালী জারা প্রতিরোধের, ভাল গঠনযোগ্যতা এবং ভাল শারীরিক এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এগুলি শিল্পে সর্বাধিক ব্যবহৃত অ লৌহঘটিত ধাতু কাঠামোগত উপকরণ। লেজার সংযোজন উত্পাদনের জন্য, অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক উপকরণগুলি সাধারণত কঠিন থেকে মেশিনের উপকরণ, যা তাদের বিশেষ শারীরিক বৈশিষ্ট্য (কম ঘনত্ব, কম লেজার শোষণ ক্ষমতা, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, সহজ অক্সিডেশন ইত্যাদি) দ্বারা নির্ধারিত হয়। অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং গঠন প্রক্রিয়ার দৃষ্টিকোণ থেকে, অ্যালুমিনিয়াম খাদের ঘনত্ব তুলনামূলকভাবে ছোট, পাউডার তরলতা তুলনামূলকভাবে খারাপ, SLM গঠনকারী পাউডার বিছানায় পাড়ার অভিন্নতা দুর্বল, বা এলএমডিতে পাউডার পরিবহনের ধারাবাহিকতা। প্রক্রিয়া দরিদ্র। অতএব, লেজার সংযোজনকারী উত্পাদন সরঞ্জামগুলিতে পাউডার স্প্রেডিং/পাউডার ফিডিং সিস্টেমের নির্ভুলতা এবং নির্ভুলতা তুলনামূলকভাবে বেশি।

বর্তমানে, সংযোজন উত্পাদনে ব্যবহৃত অ্যালুমিনিয়াম খাদগুলি মূলত আল-সি সংকর, যার মধ্যে ভাল তরলতার সাথে AlSi10Mg এবং AlSi12 ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। যাইহোক, আল-সি অ্যালয় ঢালাই অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় এর বস্তুগত প্রকৃতির কারণে, যদিও এটি একটি অপ্টিমাইজড লেজার অ্যাডেটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়া দ্বারা প্রস্তুত করা হয়, তবে প্রসার্য শক্তি 400MPa অতিক্রম করা কঠিন, যা মহাকাশ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে এর পরিষেবা কার্যকারিতা সীমিত করে। উচ্চ লোড বহনকারী সদস্যদের উপর ব্যবহার করুন.

বিমানে ব্যবহৃত অ্যালুমিনিয়াম খাদের পরিমাণ 20 শতাংশের মতো বেশি

উচ্চতর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি আরও প্রাপ্ত করার জন্য, দেশে এবং বিদেশে অনেক কোম্পানি এবং বিশ্ববিদ্যালয় সাম্প্রতিক বছরগুলিতে গবেষণা এবং উন্নয়নের গতিকে ত্বরান্বিত করেছে এবং অ্যাডিটিভ উত্পাদনের জন্য নিবেদিত বিপুল সংখ্যক উচ্চ-শক্তির অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। এয়ারবাস Scalmalloy তৈরি করেছে, এটি অ্যাডিটিভ উৎপাদনের জন্য বিশ্বের প্রথম উচ্চ-শক্তির অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় পাউডার উপাদান, কক্ষ তাপমাত্রায় 520MPa এর প্রসার্য শক্তি, যা A320 বিমানের কেবিনের কাঠামোগত অংশগুলির সংযোজন উত্পাদনে প্রয়োগ করা হয়েছে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের হিউজ রিসার্চ ল্যাবরেটরি (HRL) দ্বারা বিকশিত 3D প্রিন্টিংয়ের জন্য উচ্চ-শক্তি 7A77.60L অ্যালুমিনিয়াম খাদটির শক্তি 600Mpa ছাড়িয়ে গেছে, এটি প্রথম নকল সমতুল্য উচ্চ-শক্তি অ্যালুমিনিয়াম খাদ যা সংযোজন উত্পাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। NASA মার্শাল স্পেস ফ্লাইট সেন্টারে শুরু হয়েছে এই উপাদানটি বড় আকারের মহাকাশ যন্ত্রাংশ উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়; 3D প্রিন্টিং প্রযুক্তির রেফারেন্স এছাড়াও 3D প্রিন্টিংয়ের জন্য গার্হস্থ্য CRRC ইন্ডাস্ট্রি রিসার্চ ইনস্টিটিউট দ্বারা ডিজাইন করা এবং তৈরি করা একটি নতুন ধরনের উচ্চ-শক্তির অ্যালুমিনিয়াম খাদ রিপোর্ট করেছে, যা এয়ারবাসের পেটেন্ট বিধিনিষেধ ভেঙ্গেছে। স্থিতিশীলতা 560MPa ছাড়িয়ে গেছে, যা Airbus Scalmalloy® অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় পাউডারের প্রিন্টিং কার্যক্ষমতার তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ভালো, যা উচ্চ-প্রান্তের উত্পাদন যন্ত্রাংশ যেমন গার্হস্থ্য রেল ট্রানজিট সরঞ্জাম এবং মহাকাশের 3D প্রিন্টিংয়ের চাহিদা মেটাতে পারে। উপাদান উত্পাদন অ্যাপ্লিকেশন.

আধুনিক মহাকাশের উপাদানগুলিকে লাইটওয়েট, উচ্চ কার্যকারিতা, উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা এবং কম খরচের মতো চাহিদার চাহিদাগুলির একটি সিরিজ পূরণ করতে হবে এবং উপাদানগুলির গঠন আরও জটিল এবং ডিজাইন এবং তৈরি করা আরও কঠিন। অ্যারোস্পেসে অ্যালুমিনিয়াম, টাইটানিয়াম এবং নিকেল-ভিত্তিক উপাদানগুলির লেজার সংযোজন উত্পাদনের জন্য মূল প্রযুক্তি উদ্ভাবন এবং বিকাশ করা, শুধুমাত্র উপাদান নির্বাচনের ক্ষেত্রে লাইটওয়েট এবং উচ্চ কার্যকারিতার বিকাশের দিকটিই প্রতিফলিত করে না বরং সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তির স্পষ্টতাকেও হাইলাইট করে। , নেট আকৃতির বিকাশের প্রবণতা উপাদান-কাঠামো-কার্যক্ষমতার সমন্বিত সংযোজন উত্পাদন এবং মহাকাশে সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তির প্রধান প্রকৌশল প্রয়োগকে উপলব্ধি করতে পারে।