آٹو انڈسٹری میں ٹائٹینیم ایپلی کیشنز

اگرچہ ٹائٹینیم مرکبات ایرو اسپیس، پیٹرو کیمیکل اور جہاز سازی کی صنعتوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے رہے ہیں، لیکن آٹوموٹیو انڈسٹری میں ان کا استعمال آہستہ آہستہ تیار ہوا ہے۔ 1956 میں ریاستہائے متحدہ میں جنرل موٹرز کے ذریعہ پہلی آل ٹائٹینیم کار کی کامیاب ترقی سے شروع ہوکر، ٹائٹینیم آٹو پارٹس 1980 کی دہائی تک بڑے پیمانے پر پیداوار کی سطح تک نہیں پہنچے تھے۔ 1990 کی دہائی میں، جیسے جیسے لگژری کاروں، اسپورٹس کاروں، اور ریسنگ کاروں کی مانگ میں سال بہ سال اضافہ ہوا، ٹائٹینیم آٹو پارٹس کے تیار کردہ پرزوں نے تیزی سے ترقی کی۔ 1990 میں دنیا بھر میں گاڑیوں میں استعمال ہونے والے ٹائٹینیم کی مقدار صرف 50t تھی۔ 1997 میں، یہ 500t تک پہنچ گیا. 2002 میں، یہ 1,100t تک پہنچ گیا. 2009 میں، یہ 3،{13}} تک پہنچ گیا۔ توقع ہے کہ دنیا بھر میں آٹوموبائل میں استعمال ہونے والے ٹائٹینیم کی مقدار 2015 میں 5،{15}t سے تجاوز کر جائے گی۔ اس وقت، ٹائٹینیم کے مرکب پرزوں کی درج ذیل اقسام عام طور پر استعمال ہوتی ہیں۔

1. انجن کو جوڑنے والی چھڑی
ٹائٹینیم مرکب سلاخوں کو جوڑنے کے لئے ایک مثالی مواد ہے۔ ٹائٹینیم الائے سے بنی انجن کنیکٹنگ راڈز مؤثر طریقے سے انجن کی مقدار کو کم کر سکتی ہیں، ایندھن کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہیں اور ایگزاسٹ والیوم کو کم کر سکتی ہیں۔ سٹیل کنیکٹنگ راڈز کے مقابلے میں، ٹائٹینیم کنیکٹنگ راڈز 15% سے 20% تک کم کر سکتے ہیں۔ ٹائٹینیم الائے کنیکٹنگ راڈز کا اطلاق سب سے پہلے اٹلی کی نئی فیراری سیڈان 3.5LV8 اور Acura کے NSX انجن میں ہوا تھا۔ ٹائٹینیم الائے کنیکٹنگ راڈز میں استعمال ہونے والے اہم مواد Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3 Al-2.0V اور Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si. دیگر ٹائٹینیم الائے مواد جیسے Ti-4Al کنیکٹنگ راڈز میں -2Si-4Mn اور Ti-7M-4Mo کی ایپلی کیشن بھی تیار ہو رہی ہے۔
2. انجن والو
ٹائٹینیم الائے سے بنے آٹوموٹو انجن والوز نہ صرف بڑے پیمانے پر کم کر سکتے ہیں اور سروس کی زندگی کو بڑھا سکتے ہیں، بلکہ ایندھن کی کھپت کو بھی کم کر سکتے ہیں اور گاڑی کی وشوسنییتا کو بھی بہتر بنا سکتے ہیں۔ سٹیل والوز کے مقابلے میں، ٹائٹینیم والوز بڑے پیمانے پر 30% سے 40% تک کم کر سکتے ہیں، اور انجن کی حد رفتار کو 20% تک بڑھایا جا سکتا ہے۔ جہاں تک موجودہ ایپلی کیشنز کا تعلق ہے، انٹیک والو کا مواد بنیادی طور پر Ti-6Al-4V ہے، اور ایگزاسٹ والو کا مواد بنیادی طور پر Ti-6242S ہے۔ عام طور پر کم ٹوٹنے اور زیادہ طاقت حاصل کرنے کے لیے Sn اور Al کو ایک ساتھ جوڑا جاتا ہے۔ Mo کا اضافہ ٹائٹینیم مرکبات کی گرمی کے علاج کی خصوصیات کو بہتر بنا سکتا ہے، ٹائٹینیم مرکب کو بجھانے اور عمر بڑھنے کی طاقت کو بڑھا سکتا ہے، اور سختی کو بڑھا سکتا ہے۔ ترقی کی صلاحیت کے ساتھ دیگر ٹائٹینیم مرکب میں شامل ہیں:
1) انٹیک والو Ti-62S سے بنایا جا سکتا ہے، جس میں Ti-6Al-4V کے مساوی خصوصیات ہیں اور یہ سستا ہے۔
2) ایگزاسٹ والو Ti-6Al-2Sn-4 سے بنایا جا سکتا ہے۔{4}}Zr-0۔{6}}Mo{{7} }.45Si. اس کے کم Mo مواد کی وجہ سے، اس کی کریپ مزاحمت Ti-6242S سے بہتر ہے، اور اس کی آکسیڈیشن مزاحمت 600 ڈگری تک پہنچ سکتی ہے۔ .
3) ایگزاسٹ والو -TiAl سے بنایا جا سکتا ہے، جس میں اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت اور ہلکے وزن کی خصوصیات ہیں، لیکن یہ پروسیسنگ کے دوران روایتی جعل سازی کے طریقوں کے لیے موزوں نہیں ہے۔ یہ صرف معدنیات سے متعلق اور پاؤڈر میٹالرجی پروسیسنگ کے لئے موزوں ہے۔
3. والو موسم بہار کی نشست
والو اسپرنگ سیٹ کے لیے اعلی طاقت اور تھکاوٹ کی مزاحمت ضروری خصوصیات ہیں۔ بیٹا ٹائٹینیم مرکب ایک گرمی سے علاج شدہ مرکب ہے جو ٹھوس حل عمر رسیدہ علاج کے ذریعے اعلی طاقت حاصل کرسکتا ہے۔ متعلقہ مزید موزوں مواد Ti-15V-3Cr- 3Al-3Sn اور Ti-15Mo-3Al-2 ہیں۔ .7Nb-0.2Si. مٹسوبشی موٹرز اپنی بڑے پیمانے پر پروڈکشن گاڑیوں میں Ti-22V-4ال ٹائٹینیم الائے والو اسپرنگ سیٹوں کا استعمال کرتی ہے، جو اصل سٹیل کے تالے کے مقابلے میں 42 فیصد تک کمیت کم کرتی ہے، والو کے جڑی ماس کو کم کرتی ہے۔ میکانزم 6% تک، اور انجن کی زیادہ سے زیادہ رفتار کو بڑھاتا ہے۔ 300r/منٹ
4. ٹائٹینیم کھوٹ بہار
ٹائٹینیم اور اس کے مرکب دھاتوں میں کم لچکدار ماڈیولس اور سٹیل کے مواد سے زیادہ σs/E قدر ہوتی ہے، جو انہیں لچکدار اجزاء کی تیاری کے لیے موزوں بناتی ہے۔ اسٹیل آٹوموبائل اسپرنگس کے مقابلے میں، اسی لچکدار کام کی بنیاد پر، ٹائٹینیم اسپرنگس کی اونچائی اسٹیل اسپرنگس کا صرف 40 فیصد ہے، اور ماس اسٹیل اسپرنگس کا صرف 30 فیصد سے 40 فیصد ہے، جو کار کے باڈی ڈیزائن میں سہولت فراہم کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، ٹائٹینیم کھوٹ کی بہترین تھکاوٹ کی خصوصیات اور سنکنرن مزاحمت موسم بہار کی سروس کی زندگی کو بڑھا سکتی ہے۔ فی الحال، ٹائٹینیم الائے مواد جو آٹوموبائل اسپرنگس بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے ان میں Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al اور Ti-13V11C-3Al شامل ہیں۔
5. ٹربو چارجر
ٹربو چارجرز انجن کی دہن کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں اور انجن کی طاقت اور ٹارک کو بڑھا سکتے ہیں۔ ٹربو چارجر کے ٹربائن روٹر کو زیادہ دیر تک 850 ڈگری سے زیادہ ہائی ٹمپریچر ایگزاسٹ گیس میں کام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے اسے گرمی کی اچھی مزاحمت کی ضرورت ہوتی ہے۔ روایتی ہلکی دھاتیں جیسے ایلومینیم کے مرکب ان کے کم پگھلنے والے مقامات کی وجہ سے استعمال نہیں کیے جا سکتے ہیں۔ اگرچہ سیرامک ​​مواد ٹربائن روٹرز میں ان کے ہلکے وزن اور اچھے اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت کی وجہ سے استعمال ہوتے ہیں، لیکن ان کی لاگت ان کی زیادہ قیمت اور اپنی شکل کو بہتر بنانے میں ناکامی کی وجہ سے محدود ہے۔ ان مسائل کو حل کرنے کے لیے، ٹیٹسوئی اور دیگر نے TiAl ٹربائن روٹر تیار کیا۔ کئی ٹیسٹوں کے بعد اس بات کی تصدیق ہوئی ہے کہ اس میں نہ صرف اچھی پائیداری اور کارکردگی ہے بلکہ یہ انجن کی سرعت کو بھی بہتر بنا سکتا ہے۔ اس ڈیزائن کو مٹسوبشی لانسر ایوولوشن سیریز میں کامیابی کے ساتھ تجارتی بنایا گیا ہے۔
6. ایگزاسٹ سسٹم اور مفلر
ٹائٹینیم آٹوموبائل ایگزاسٹ سسٹم میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ ٹائٹینیم اور اس کے مرکب سے بنے ایگزاسٹ سسٹم نہ صرف قابل اعتمادی کو بہتر بنا سکتے ہیں، زندگی کو بڑھا سکتے ہیں اور ظاہری شکل کو بہتر بنا سکتے ہیں بلکہ بڑے پیمانے پر کم کر سکتے ہیں اور ایندھن کے دہن کی کارکردگی کو بھی بہتر بنا سکتے ہیں۔ سٹیل ایگزاسٹ سسٹم کے مقابلے میں، ٹائٹینیم ایگزاسٹ سسٹم بڑے پیمانے پر تقریباً 40 فیصد کم کر سکتے ہیں۔ گالف سیریز کی کاروں میں، ٹائٹینیم ایگزاسٹ سسٹم کا وزن 7 سے 9 کلو گرام تک کم کیا جا سکتا ہے۔ فی الحال، ایگزاسٹ سسٹم میں استعمال ہونے والا ٹائٹینیم مواد بنیادی طور پر صنعتی خالص ٹائٹینیم ہے۔
ٹائٹینیم مفلر کا وزن صرف 5 سے 6 کلو گرام ہے جو کہ سٹینلیس سٹیل اور دیگر مفلروں سے ہلکا ہے۔ 2000 شیورلیٹ کارویٹ Z06 اصل 20 کلوگرام سٹینلیس سٹیل سسٹم کے بجائے 11.8 کلوگرام ٹائٹینیم مفلر اور ایگزاسٹ پائپ سسٹم استعمال کرتا ہے، جس سے ماس 41 فیصد کم ہو جاتا ہے۔ تبدیل کیا گیا نظام اپنی طاقت کو برقرار رکھتا ہے اور کار کو تیز، زیادہ لچکدار اور زیادہ ایندھن کی بچت کرتا ہے۔ مفلر میں استعمال ہونے والا ٹائٹینیم مواد بھی بنیادی طور پر صنعتی خالص ٹائٹینیم ہے۔
7. باڈی فریم کا حصہ
آٹوموبائل کی حفاظت اور وشوسنییتا کو بہتر بنانے کے لیے، ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ کے پہلوؤں، خاص طور پر مینوفیکچرنگ میٹریل پر غور کرنا ضروری ہے۔ ٹائٹینیم ایک بہت اچھا مواد ہے جو کار کے باڈی فریم بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس میں نہ صرف اعلی مخصوص طاقت ہے، بلکہ اچھی سختی بھی ہے۔ جاپان میں، آٹوموبائل مینوفیکچررز جسم کے فریم بنانے کے لیے خالص ٹائٹینیم ویلڈیڈ پائپ کا انتخاب کرتے ہیں۔ اس قسم کا فریم ڈرائیوروں کو گاڑی چلاتے وقت محفوظ محسوس کر سکتا ہے۔
8. دوسرے ٹائٹینیم مصر کے حصے
مندرجہ بالا اجزاء کے علاوہ، ٹائٹینیم انجن راکر آرمز، سسپنشن اسپرنگس، انجن پسٹن پن، آٹو موٹیو فاسٹنرز، لگ نٹس، آٹو موٹیو ڈور پروٹروڈنگ بیم، آٹوموٹیو گیئر بریکٹ، بریک کیلیپر پسٹن، پن بولٹ، پریشر آٹو پارٹس جیسے میں بھی استعمال ہوتا ہے۔ پلیٹیں، شفٹ بٹن اور آٹوموبائل کلچ ڈسکس۔

1. فوائد

ٹائٹینیم مرکب میں ہلکے وزن، اعلی مخصوص طاقت، اور اچھی سنکنرن مزاحمت کے فوائد ہیں، لہذا وہ آٹوموبائل انڈسٹری میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں. ٹائٹینیم مرکبات کا سب سے عام استعمال آٹوموبائل انجن سسٹم میں ہے۔ انجن کے پرزوں کی تیاری کے لیے ٹائٹینیم مرکب استعمال کرنے کے بہت سے فوائد ہیں، بنیادی طور پر:
1) ٹائٹینیم کھوٹ کی کم کثافت حرکت پذیر حصوں کے جڑی ماس کو کم کر سکتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، ٹائٹینیم والو اسپرنگس مفت کمپن کو بڑھا سکتے ہیں، کار کے جسم کے کمپن کو کمزور کر سکتے ہیں، اور انجن کی رفتار اور آؤٹ پٹ پاور کو بڑھا سکتے ہیں۔
2) حرکت پذیر پرزوں کے inertial mass کو کم کریں، اس طرح رگڑ کو کم کریں اور انجن کے ایندھن کی کارکردگی کو بہتر بنائیں۔
3) ٹائٹینیم الائے کا انتخاب متعلقہ پرزوں کے بوجھ کو کم کر سکتا ہے اور حصوں کے سائز کو کم کر سکتا ہے، اس طرح انجن اور پوری گاڑی کا وزن کم ہو سکتا ہے۔
4) اجزاء کی جڑی مقدار میں کمی کمپن اور شور کو کم کرتی ہے اور انجن کی کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔
دوسرے اجزاء میں ٹائٹینیم مرکبات کا اطلاق اہلکاروں کے آرام اور کاروں کی جمالیات کو بہتر بنا سکتا ہے۔ آٹوموٹو انڈسٹری میں ایپلی کیشنز میں، ٹائٹینیم مرکب نے توانائی کی بچت اور کھپت میں کمی میں ایک بے حد کردار ادا کیا ہے.
2. درخواست کی پابندیاں
اگرچہ ٹائٹینیم الائے پارٹس میں ایسی اعلیٰ خصوصیات ہیں، لیکن ٹائٹینیم سے پہلے ابھی بہت طویل سفر طے کرنا ہے اور اس کے مرکب آٹوموٹیو انڈسٹری میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ وجوہات میں زیادہ قیمت، ناقص فارمیبلٹی اور ویلڈنگ کی خراب کارکردگی شامل ہیں۔
حالیہ برسوں میں خالص شکل کی ٹیکنالوجی کے قریب ٹائٹینیم الائے کی ترقی اور جدید ویلڈنگ ٹیکنالوجیز جیسے الیکٹران بیم ویلڈنگ، پلازما آرک ویلڈنگ، اور لیزر ویلڈنگ کے ساتھ، ٹائٹینیم مرکبات کی تشکیل اور ویلڈنگ کے مسائل اب ٹائٹینیم کے استعمال کو محدود کرنے والے اہم عوامل نہیں رہے ہیں۔ مرکب دھاتیں آٹوموٹو انڈسٹری میں بڑے پیمانے پر استعمال ہونے کی بنیادی وجہ اعلی قیمت ہے۔
چاہے یہ دھات کی ابتدائی سمیلٹنگ ہو یا اس کے بعد کی پروسیسنگ، ٹائٹینیم الائے کی قیمت دیگر دھاتوں کی نسبت بہت زیادہ ہے۔ ٹائٹینیم کے پرزوں کی قیمت جو آٹوموبائل انڈسٹری قبول کر سکتی ہے 8 سے 13 امریکی ڈالر/کلوگرام کنیکٹنگ راڈز، والوز کے لیے 13 سے 20 امریکی ڈالر، اور اسپرنگس، انجن ایگزاسٹ سسٹمز اور فاسٹنرز کے لیے 8 ہے۔ USD/kg سے نیچے۔ ٹائٹینیم مواد کے ساتھ تیار کردہ پرزوں کی موجودہ قیمت ان قیمتوں سے بہت زیادہ ہے۔ ٹائٹینیم پلیٹوں کی پیداواری لاگت زیادہ تر 33 امریکی ڈالر فی کلوگرام سے زیادہ ہے جو کہ ایلومینیم پلیٹوں سے 6 سے 15 گنا اور اسٹیل پلیٹوں سے 45 سے 83 گنا زیادہ ہے۔