वर्ष 2024 की एल्युमिनियम मिश्र धातु एल्युमिनियम की वह मिश्र धातु क्यों है जो दस हजारों बार आघात का सामना कर सकती है?

औद्योगिक उत्पादन में, कई महत्वपूर्ण घटक लगातार काम करते हैं—उदाहरण के लिए, विमान के भाग दैनिक उड़ानों के दौरान टेकऑफ़ और लैंडिंग सहन करते हैं, रेसिंग कार के घटक ट्रैक पर लगातार कंपन का सामना करते हैं, और कारखानों में मशीन शाफ्ट 24 घंटे उच्च गति पर चलते रहते हैं। ये भाग प्रतिदिन उच्च आवृत्ति कंपन और तात्कालिक प्रभाव के सैकड़ों या यहां तक कि हजारों चक्रों का सामना करते हैं। इनके लिए, "थकान प्रतिरोध" (दोहराए गए तनाव के तहत दरार और अचानक भंग होने के प्रतिरोध की क्षमता) केवल "कठोरता" से अधिक महत्वपूर्ण है। और 2024 एल्यूमीनियम मिश्र धातु को ऐसे उच्च आवृत्ति तनाव परिदृश्यों के लिए व्यापक रूप से विश्वसनीय "कार्यशील घोड़ा" माना जाता है।

कुछ लोगों के मन में सवाल आ सकता है कि क्या "थकान प्रतिरोध" केवल दबाव सहन करना ही है? वास्तव में, यह अलग है—कई सामग्रियां एक बार के भारी प्रभाव को तो सहन कर सकती हैं, लेकिन बार-बार होने वाले छोटे बल के "पहनने और फटने" से सामग्री अधिक संभावित रूप से "घिस" जाती है। उदाहरण के लिए, सामान्य एल्यूमीनियम से बने भागों की सतह पर केवल कुछ सौ विमान के टेकऑफ़ और लैंडिंग या कुछ हजार किलोमीटर की दौड़ के बाद अदृश्य सूक्ष्म दरारें पैदा हो सकती हैं। समय के साथ, यह भाग टूटने का खतरा पैदा करता है। हालांकि, 2024 एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने समान भाग बिना किसी समस्या के कई हजारों चक्रों का सामना कर सकते हैं। थकान प्रतिरोध में यह अंतर 2024 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की विशेष "रचना" और "प्रसंस्करण विधि" से आता है: शुद्ध एल्यूमीनियम के आधार पर, इसमें जानबूझकर 3.8%-4.9% तांबा "प्रमुख सुदृढीकरण" के रूप में शामिल किया जाता है, जो सामग्री के अंदर बने छोटे "समर्थन स्तंभों" की तरह काम करता है। संरचना को अनुकूलित करने के लिए मैग्नीशियम और मैंगनीज की थोड़ी मात्रा भी जोड़ी जाती है, जिससे सामग्री अधिक स्थायी हो जाती है। इसके बाद, इसे T3 या T4 ऊष्मा उपचार से गुजारा जाता है: T3 में मिश्र धातु के तत्वों को एल्यूमीनियम मैट्रिक्स में समान रूप से एकीकृत करने के लिए गर्म करना, संरचना को सुदृढ़ करने के लिए तेजी से ठंडा करना, हल्की ठंडी कार्य प्रक्रिया, और अंत में स्थिरीकरण के लिए प्राकृतिक उम्र बढ़ना शामिल है; T4 में विलयन उपचार के बाद सीधे प्राकृतिक उम्र बढ़ना शामिल है। दोनों प्रक्रियाओं से आंतरिक संरचना सघन हो जाती है, जिससे इसकी घूर्णी बंकन थकान शक्ति 105MPa हो जाती है। सरल शब्दों में, भले ही सामग्री के प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर पर 10.5 किलोग्राम का बल बार-बार लगाया जाए, यह लंबे समय तक स्थिर बनी रहती है—यह सामान्य शुद्ध एल्यूमीनियम की थकान प्रतिरोध क्षमता से दोगुना से अधिक है (जिसकी थकान शक्ति केवल लगभग 50MPa है)।

इस गुण के कारण, 2024 एल्युमिनियम मिश्र धातु ने कई उद्योगों में "आवश्यक सामग्री" के रूप में अपनी पहचान बना ली है। विमानन क्षेत्र में, विमान के पंखों के संयोजन ब्रैकेट और पतवार के ढांचे जैसे महत्वपूर्ण हिस्सों को उड़ान भरने के दौरान हवा के प्रवाह से होने वाले लगातार कंपन, तथा टेकऑफ़ और लैंडिंग के समय होने वाले अचानक "धमाके" के प्रभाव का सामना करना पड़ता है। यहां थकान से होने वाली दरारों के परिणाम भयानक हो सकते हैं। 2024 एल्युमिनियम मिश्र धातु से बने हिस्से न केवल उड़ान भरने और उतरने के दस हजारों चक्रों का आसानी से सामना कर सकते हैं, बल्कि उनका सेवा जीवन विमान के डिज़ाइन किए गए जीवनकाल से भी अधिक हो सकता है, जो सीधे तौर पर उड़ान की सुरक्षा सुनिश्चित करता है। रेसिंग उद्योग में, इंजीनियर ऐसे हिस्सों की तलाश में होते हैं जो "कंपन का प्रतिरोध करने के लिए पर्याप्त मजबूत हों", लेकिन वे भार में अत्यधिक वृद्धि से उत्पन्न होने वाली गति के कम होने के प्रति चिंतित रहते हैं। 2024 एल्युमिनियम मिश्र धातु इस समस्या का आदर्श समाधान प्रस्तुत करती है—यह स्टील के भार का केवल 1/3 है। इससे बने सस्पेंशन आर्म ट्रैक पर प्रति किलोमीटर सैकड़ों खराब सड़क के प्रभावों का सामना कर सकते हैं जबकि वाहन के भार को कम करके तेजी से त्वरण और अधिक निपुणता से मोड़ लेने की अनुमति देते हैं। सामान्य कारखानों में भी, उच्च गति वाले पंच प्रेस स्लाइडर के संयोजक शाफ्ट और सटीक अपकेंद्री रोटर ब्रैकेट जैसे उपकरणों में भी, ये हिस्से प्रति मिनट हजारों बार घूमते हैं, जो प्रत्येक सेकंड में बार-बार "खींचे" जाने के समान है। पहले, सामान्य एल्युमिनियम के साथ, शाफ्ट को लगभग मासिक आधार पर बदलना पड़ता था, जिससे उच्च लागत और उत्पादन में देरी होती थी। 2024 एल्युमिनियम मिश्र धातु में परिवर्तन के बाद, रखरखाव चक्र 3-4 महीने तक बढ़ गया है, जिससे उत्पादन बंद होने से होने वाली लागत में काफी बचत हुई है।

सारांश में, 2024 एल्यूमिनियम मिश्र धातु का लाभ "कठोर प्रतिरोध" नहीं है—यह कठोरता में कुछ इस्पात की तुलना में कमजोर हो सकता है, लेकिन "घर्षण प्रतिरोधी" थकान प्रतिरोध के मामले में, हल्केपन के अंतर्निहित लाभ के साथ संयुक्त होने पर, विशेष रूप से बार-बार कंपन और प्रभाव का सामना करने वाले परिदृश्यों में इसका मूल्य प्रतिस्थापित करना कठिन है। यदि आप अपने उत्पादों के लिए एक एल्यूमिनियम सामग्री की तलाश कर रहे हैं जो लंबे समय तक उच्च-आवृत्ति तनाव का सामना कर सके और वजन को कम करे, तो 2024 एल्यूमिनियम मिश्र धातु वह विकल्प हो सकता है जो आपके उत्पाद की विश्वसनीयता में सुधार करने और बाद के रखरखाव लागत को कम करने में आपकी सहायता कर सकता है।