ہلکا پھلکا آٹوموبائل مینوفیکچرنگ میں ٹائٹینیم اللویس کا استعمال

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب میں کم کثافت، بہترین مکینیکل خصوصیات، اچھی بایو مطابقت، سنکنرن مزاحمت، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت، اور کم درجہ حرارت کی سختی کی خصوصیات ہیں۔ وہ آٹوموبائل مینوفیکچرنگ کے میدان میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے رہے ہیں۔ ٹائٹینیم الائے کی کثافت اسٹیل کی صرف 60 فیصد ہے، جبکہ طاقت 800MPa سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے۔ یہ اب بھی تقریباً 500 ڈگری پر اچھی مکینیکل خصوصیات کو برقرار رکھتا ہے، اور اچھی ویلڈنگ اور بنانے کی خصوصیات رکھتا ہے۔ اسے 20 سال سے زیادہ عرصہ قبل ریسنگ کاروں کی تیاری میں استعمال کیا جاتا رہا ہے، جس سے ریسنگ انجنوں کا وزن بہت کم ہوتا ہے اور انجن کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔

اس وقت، آٹوموبائل مینوفیکچرنگ میں استعمال ہونے والے ٹائٹینیم الائے پارٹس بنیادی طور پر آٹوموبائل ایگزاسٹ سسٹم، انجن سسٹم، ٹرانسمیشن اور وائبریشن ریڈکشن سسٹمز اور باڈی فریموں میں تقسیم کیے جاتے ہیں۔
1. ایگزاسٹ سسٹم
آٹوموبائل ایگزاسٹ سسٹم کے مواد میں اعلی درجہ حرارت کی میکانکی خصوصیات اور S اور Cl عناصر کے ذریعے سنکنرن کے خلاف مزاحمت کی ضرورت ہوتی ہے۔ روایتی ایگزاسٹ والو کے اجزاء سٹینلیس سٹیل سے بنے ہوتے ہیں، لیکن لوگوں نے محسوس کیا ہے کہ ٹائٹینیم الائے کارکردگی کے لحاظ سے ایگزاسٹ والو میٹریل کے طور پر استعمال کے لیے زیادہ موزوں ہیں۔
نئے شیورلیٹ کارویٹ Z206 میں استعمال ہونے والا ٹائٹینیم ریٹرن پائپ مؤثر طریقے سے سٹینلیس سٹیل کے پائپوں پر پیدا ہونے والے گڑھے اور ویلڈ زنگ کے مسائل سے بچاتا ہے، جبکہ ایندھن کے دہن کی کارکردگی اور سرعت کی صلاحیتوں کو بھی بہتر بناتا ہے، اور بریک لگانے کے فاصلے کو کم کرتا ہے۔
ٹائمٹ، ریاستہائے متحدہ میں ٹائٹینیم بنانے والی سب سے بڑی کمپنی، ٹائٹینیم الائے ایگزاسٹ سسٹمز کی تحقیق اور ترقی اور تیاری کے لیے پرعزم ہے۔ بہت سی جاپانی کمپنیوں نے متعلقہ تحقیق اور ترقی کا کام بھی انجام دیا ہے۔ فی الحال، Fuji Heavy Industries, Ltd کے پاس ٹائٹینیم الائے آٹوموٹیو ایگزاسٹ پائپ کے 440 سیٹوں کی محدود پیداوار ہے۔
2. انجن کا نظام
آٹوموبائل انجن سسٹم وہ حصہ ہے جو آٹوموٹیو فیلڈ میں سب سے زیادہ ٹائٹینیم مرکب استعمال کرتا ہے۔ انجن کے نظام میں ٹائٹینیم کھوٹ کے استعمال میں بنیادی طور پر والوز، کنیکٹنگ راڈز، کرینک شافٹ، والو سیٹیں اور دیگر حصے شامل ہیں۔
جاپان کی ہونڈا موٹر کارپوریشن NSX ریسنگ V-6 انجن میں جعلی ٹائٹینیم کنیکٹنگ راڈ استعمال کرتی ہے۔ مٹسوبشی موٹرز ٹائٹینیم والو اسپرنگ سیٹیں اعلیٰ صلاحیت، چار سلنڈر انجنوں میں استعمال کرتی ہیں اور پورش کاروں میں ٹائٹینیم کنیکٹنگ راڈ بھی استعمال ہوتے ہیں۔
(1) والو
ٹائٹینیم الائے والوز کے معاملے میں، امریکہ اور جاپان نے بہت زیادہ تحقیقی کام کیا ہے۔ ریاستہائے متحدہ اس وقت عام طور پر انٹیک والوز اور Ti-6Al{{3}Sn-4Zr-2Mo بنانے کے لیے Ti-6Al-4V مرکب کا استعمال کرتا ہے۔ ایگزاسٹ والوز بنانے کے لیے کھوٹ؛ جبکہ جاپان کا ٹویوٹا انٹیک والوز بنانے کے لیے Ti-6Al-4V/Ti B الائے اور ایگزاسٹ والوز بنانے کے لیے Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si/Ti B الائے کا استعمال کرتا ہے۔ اس قسم کے ٹائٹینیم مرکب میں اعلی درجہ حرارت کی میکانکی خصوصیات، آکسیکرن مزاحمت اور کریپ مزاحمت ہے، جو انجن کی کارکردگی کو مؤثر طریقے سے بہتر بناتے ہیں اور گاڑی کی رفتار میں اضافہ کرتے ہیں۔
(2) والو سیٹ
ٹائٹینیم الائے والو سیٹوں کو ریسنگ کاروں اور اسپورٹس کاروں میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے، جس کی سالانہ پیداوار 250،000 سیٹوں سے زیادہ ہے۔ وہ بنیادی طور پر Ti-6Al-4V یا Ti-5Al-2Cr-1Fe مرکب سے بنے ہیں۔ چونکہ والو سیٹ کی شکل نسبتاً آسان ہے، اس لیے اسے مشینی کے لحاظ سے اعلیٰ تقاضوں کی ضرورت نہیں ہے اور نہ ہی اسے سطح کے خصوصی علاج کی ضرورت ہے۔ یہ نسبتاً سستا ہے اور کار کے وزن کو کم کرنے میں خاصا اثر رکھتا ہے۔
(3) جڑنے والی سلاخیں۔
ٹائٹینیم الائے کنیکٹنگ راڈز کا استعمال مؤثر طریقے سے انجن کا وزن کم کر سکتا ہے اور کار کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ تیاری کا اہم مواد Ti-6Al-4V ملاوٹ ہے۔ جاپان کی ڈیڈو کمپنی، لمیٹڈ فی الحال دو فیز ٹائٹینیم الائے Ti-3Al-2V-0.2Si-0.47Ce-0.27La تیار کر رہی ہے۔ . اس کھوٹ میں مشینی صلاحیت اچھی ہے اور یہ مکینیکل خصوصیات، تھکاوٹ کی خصوصیات اور سنکنرن مزاحمت میں بھی بہترین ہے۔ اس کے انجن کے کنیکٹنگ راڈ کے پرزوں میں استعمال ہونے کی توقع ہے جو تیز رفتاری اور سستی کا شکار ہیں۔
(4) کرینک شافٹ
اگرچہ اس وقت ٹائٹینیم الائے کرینک شافٹ بڑے پیمانے پر استعمال نہیں کیے گئے ہیں، لیکن جاپان کی طرف سے خاص طور پر تیار کردہ Ti-3Al-2.5V الائے کی تصدیق ہونڈا ریسنگ کاروں پر کی گئی ہے۔ وزن کو مؤثر طریقے سے کم کرتے ہوئے، اس نے ٹائٹینیم الائے کرینک شافٹ کی برتری ثابت کرتے ہوئے انجن کی رفتار میں 700r/منٹ اضافہ کیا ہے۔ اسی وقت، جاپان آزمائشی طور پر Ti-5Al-2Cr-Fe الائے کرینک شافٹ تیار کر رہا ہے، امید ہے کہ ٹائٹینیم الائے کرینک شافٹ حصوں میں زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال ہوں گے۔

3. کمپن میں کمی کا نظام
آٹوموبائل وائبریشن ریڈکشن سسپنشن سسٹم کا بنیادی جزو سسپنشن اسپرنگ ہے۔ عام آٹوموبائل اسپرنگ اسٹیل کے مقابلے میں، ٹائٹینیم الائے میں زیادہ مخصوص طاقت اور کم شیئر ماڈیولس، اور زیادہ تھکاوٹ کی طاقت ہوتی ہے، جو اسے آٹوموبائل شاک جذب کرنے والے چشموں کی تیاری کے لیے زیادہ موزوں بناتی ہے۔ چونکہ موسم بہار کا انحراف موڑ کی تعداد کے متناسب ہے اور مواد کے قینچ ماڈیولس کے الٹا متناسب ہے، اسی موسم بہار کے ردعمل کو حاصل کرنے کے لیے ٹائٹینیم الائے اسپرنگس کو سٹیل کے چشموں سے کم موڑ درکار ہوتے ہیں، جس سے موسم بہار کے حجم کو مؤثر طریقے سے کم کیا جاتا ہے اور جگہ کی بچت ہوتی ہے۔
ایک ہی وقت میں، ٹائٹینیم مرکب اسپرنگس بھی مؤثر طریقے سے موسم بہار کی گونج فریکوئنسی کو بڑھا سکتے ہیں اور اس کی سروس کی زندگی کو بڑھا سکتے ہیں. اس وقت، زیادہ تر ٹائٹینیم الائے اسپرنگس سنگل فیز ٹائٹینیم کھوٹ سے بنے ہیں۔ ووکس ویگن نے تقریباً 3,500 گاڑیوں کے استعمال کے ساتھ کچھ کاروں پر Lupo FSI ٹائٹینیم الائے گیئر اسپرنگس کا استعمال کیا ہے۔

4. باڈی فریم
باڈی فریم کے اجزاء کے لحاظ سے، ٹائٹینیم الائے کی اعلیٰ مخصوص طاقت، کم کثافت اور اچھی سنکنرن مزاحمت سبھی اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ یہ باڈی فریموں کی تیاری کے لیے ایک اچھا مواد ہے۔ فی الحال، کچھ آٹوموبائل کمپنیوں نے گیئر بریکٹ اور بریک کیلیپر پسٹن جیسے حصوں پر ٹائٹینیم مرکب استعمال کیا ہے۔ ٹرانسمیشن پرزوں میں سے، جاپان اس وقت تیز رفتار کتائی کے ذریعے ٹائٹینیم الائے شیل تیار کرنے کے لیے ایک عمل تیار کر رہا ہے۔ سٹیل کے گولوں کے مقابلے میں، ٹائٹینیم کھوٹ کے خول فلائی وہیل کے اثرات کو بہتر طریقے سے کم کر سکتے ہیں اور بہتر بفرنگ اثرات رکھتے ہیں۔
اس کے علاوہ آٹوموٹیو فاسٹنرز اور دیگر حصوں میں بھی ٹائٹینیم الائے استعمال کیے گئے ہیں۔ ٹائٹینیم کھوٹ کی تیاری کی ٹیکنالوجی اور آٹوموٹیو انڈسٹری کی مسلسل ترقی کے ساتھ، ٹائٹینیم الائے یقیناً آٹوموٹو پرزوں میں زیادہ استعمال ہوں گے۔

5. ہلکے وزن والی گاڑیوں کے لیے ٹائٹینیم مرکب کی اہمیت
غیر ملکی تحقیقی اداروں نے حساب لگایا ہے کہ جب کار کا کرب ویٹ 10% تک کم ہو جاتا ہے تو ایندھن کی کھپت کو 6% سے 8% تک کم کیا جا سکتا ہے۔ دیگر مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ہر 91 کلوگرام وزن میں کمی کے لیے، اوسط گاڑی فی لیٹر ایندھن میں 0.43 کلومیٹر زیادہ سفر کر سکتی ہے۔ لہذا، میرے ملک کی معیشت کی مسلسل ترقی اور کاروں کی تعداد میں مسلسل اضافے کے ساتھ، کاروں کا ہلکا وزن توانائی کی کھپت کو کم کرنے اور فضائی آلودگی کو کم کرنے کا ایک اہم طریقہ بن گیا ہے۔
ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب مواد فی الحال ان کی بہترین جسمانی اور کیمیائی خصوصیات کی وجہ سے آٹوموٹو حصوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ ٹائٹینیم مٹیریل کا استعمال نہ صرف کار کی کارکردگی اور حفاظتی عنصر کو مؤثر طریقے سے بہتر بناتا ہے بلکہ کار کو ہلکا کرنے، کار کے کرب ویٹ کو مؤثر طریقے سے کم کرنے اور ایندھن کی کھپت کو کم کرنے میں بھی اہم کردار ادا کرتا ہے۔
روایتی سٹینلیس سٹیل کے نظام کے مقابلے میں، آٹوموبائل ایگزاسٹ سسٹم میں استعمال ہونے والی ٹائٹینیم ٹیل نوزل ​​ریٹرن پائپ اسمبلی تقریباً 8.2 کلوگرام وزن کم کر سکتی ہے۔ انجن کے پرزوں جیسے والوز اور کنیکٹنگ راڈز میں روایتی اسٹیل اور کاسٹ آئرن مواد کی بجائے ٹائٹینیم الائے مصنوعات کا استعمال انجن کے وزن کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتا ہے۔
جاپانی آٹوموبائل انڈسٹری میں ہونے والی تحقیق کے مطابق، آٹوموبائل کے پاور والو میں تقریباً 0.8 کلوگرام ٹائٹینیم پرزوں کا استعمال 20 کلوگرام سٹیل کے پرزوں سے حاصل ہونے والے اثر کے برابر ہے۔ ہر ٹائٹینیم والو سیٹ سٹیل والو سیٹ کے مقابلے میں تقریباً 10 گرام وزن کم کر سکتی ہے۔ کنیکٹنگ راڈز اور کرینک شافٹ کے لیے ٹائٹینیم الائے کا استعمال انجن کے وزن کو کم کرنے میں سب سے زیادہ موثر ہے۔

کمپن میں کمی کے نظام میں، ہر ٹائٹینیم مصر کا موسم بہار سٹیل کے موسم بہار کے مقابلے میں 60 فیصد سے زیادہ وزن کم کر سکتا ہے۔ فی گاڑی 4 سسپنشن اسپرنگس کی بنیاد پر حساب کیا جاتا ہے، ٹائٹینیم الائے اسپرنگ کو تبدیل کرنے کے بعد، ہر گاڑی 9~13.6kg وزن کم کر سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، ٹائٹینیم الائے مفلر کا وزن صرف 5 ~ 6 کلو گرام ہے، جو سٹینلیس سٹیل کے مفلر سے 40 فیصد ہلکا ہے۔
ایک عام درمیانی سائز کی کار کو مثال کے طور پر لیتے ہوئے، اگر موجودہ ٹائٹینیم الائے آٹو پارٹس کو روایتی پرزوں کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جائے، تو گاڑی کا کرب وزن تقریباً 1500 کلوگرام سے کم ہو کر تقریباً 1000 کلوگرام ہو جائے گا، جس میں وزن میں کمی کی شرح 30 فیصد ہے، اور جامع ایندھن کی کھپت کو 20 فیصد سے زیادہ کم کیا جا سکتا ہے، جس سے دنیا کے ایندھن کی کھپت میں بہت زیادہ کمی آئے گی اور توانائی کی کمی اور ماحولیاتی آلودگی کے مسائل کو مؤثر طریقے سے ختم کیا جائے گا۔

مندرجہ بالا اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ ٹائٹینیم مرکبات کا استعمال آٹوموبائل کے ہلکے وزن پر نمایاں اثر رکھتا ہے۔ جدید آٹوموبائل انڈسٹری میں، آٹوموبائل پرزوں میں ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات کی ایپلی کیشن ٹیکنالوجی کو مسلسل تیار کیا جانا چاہیے تاکہ آٹوموبائل میں ٹائٹینیم مرکبات کے اطلاق کے تناسب کو بڑھایا جا سکے۔ لہذا، مستقبل میں اہم کام ٹائٹینیم کھوٹ کے پرزوں کی قیمت کو سستے ٹائٹینیم کھوٹ کے مواد کو تیار کرکے اور ٹائٹینیم کھوٹ کے خام مال کی پیداواری لاگت کو کم کرنا، اور پروسیسنگ ٹیکنالوجی کو بہتر بنا کر ٹائٹینیم الائے پارٹس کی پروسیسنگ کی کارکردگی کو بہتر بنانا ہے۔ .