एल्युमिनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न का उपयोग किस लिए किया जाता है?

एल्यूमीनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न के ऑटोमोटिव अनुप्रयोग

ऑटोमोटिव फ्रेम और संरचनात्मक घटकों में 6xxx श्रृंखला मिश्र धातुएं

6xxx श्रृंखला की एल्यूमीनियम मिश्र धातुएं आज कार फ्रेम बनाने के लिए आवश्यक हो गई हैं क्योंकि वे शक्ति और हल्केपन के साथ-साथ जंग प्रतिरोध के संयोजन प्रदान करती हैं। हाल के पदार्थ परीक्षणों के अनुसार 2025 के समय सीमा के आसपास, ये मिश्र धातुएं सामान्य स्टील की तुलना में लगभग 20 प्रतिशत अधिक मरोड़ बल का सामना कर सकती हैं, जबकि भागों को लगभग 35 से शायद 40 प्रतिशत हल्का बनाती हैं। उन्हें उपयोगी बनाने वाली बात यह है कि वे निर्माण के दौरान आकार देने में कितनी आसान हैं। वाहन निर्माता क्रैश सुरक्षा के लिए जटिल संरचनाएं और बहु-कक्षों वाले आंतरिक दरवाजे बीम बना सकते हैं। ये डिज़ाइन सुरक्षा मानकों को पार कर जाते हैं लेकिन फिर भी कारों को सड़क पर अच्छा हैंडलिंग रखने देते हैं।

ईंधन दक्षता और ईवी प्रदर्शन के लिए हल्के डिज़ाइन

जब बात कारों को हल्का बनाने की होती है, तो एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न से वाहन निर्माता पारंपरिक स्टील डिज़ाइनों की तुलना में लगभग 100 से 150 किलोग्राम तक वाहन के वजन में कमी ला सकते हैं। पेट्रोल चालित कारों के लिए, इसका मतलब पंप पर लगभग 6 से 8 प्रतिशत बेहतर ईंधन दक्षता है। इलेक्ट्रिक वाहनों को इससे भी अधिक लाभ मिलता है, क्योंकि बैटरी पैक के समान आकार से वे लगभग 12 से 15 प्रतिशत अतिरिक्त ड्राइविंग रेंज प्राप्त कर सकते हैं। यह तब विशेष रूप से उभरकर सामने आता है जब इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बैटरी ट्रे बनाई जाती हैं। एक्सट्रूज़न के माध्यम से बनाए गए खोखले प्रोफाइल न केवल इन घटकों को हल्का बनाते हैं, बल्कि उन संवेदनशील बैटरी सेलों के चारों ओर आवश्यक संरचनात्मक पुनर्बलन भी प्रदान करते हैं, जो ईवी प्रदर्शन के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं।

केस स्टडी: इलेक्ट्रिक वाहनों में एक्सट्रूडेड बैटरी एनक्लोज़र

अब अग्रणी इलेक्ट्रिक वाहन (EV) निर्माता एकल-टुकड़ा एल्यूमिनियम बैटरी हाउसिंग का उपयोग कर रहे हैं जो ठंडा रखने वाले चैनलों और प्रभाव बफर को एकीकृत संरचनाओं में सम्मिलित करते हैं। ये एनक्लोज़र पारंपरिक वेल्डेड असेंबली की तुलना में 40% बेहतर थर्मल नियंत्रण प्रदान करते हैं और 1.8 मिमी स्टील के बराबर क्रैश सुरक्षा प्रदान करते हैं, लेकिन वजन में आधे हैं—यह सुरक्षित और लंबी रेंज वाले इलेक्ट्रिक वाहनों को सक्षम करने वाली महत्वपूर्ण उन्नतियां हैं।

एल्यूमिनियम एक्सट्रूज़न का उपयोग करके मॉड्यूलर चेसिस विकास

ए 2024 में ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग रिपोर्ट यह बताता है कि ऑटोमेकर्स एल्यूमिनियम एक्सट्रूडेड प्रोफाइल का उपयोग करके मॉड्यूलर चेसिस सिस्टम कैसे बनाते हैं। ये इंटरलॉकिंग घटक वाहन वर्गों में प्लेटफॉर्म अनुकूलन को तेज करते हैं, जबकि क्रैश-टेस्ट प्रदर्शन में स्थिरता बनाए रखते हैं, जिससे पारंपरिक स्टैम्प्ड-स्टील आर्किटेक्चर की तुलना में विकास चक्र 30% कम हो जाते हैं।

एयरोस्पेस और उच्च-प्रदर्शन संरचनात्मक उपयोग

विमान घटकों में उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात

एयरोस्पेस उद्योग एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के एक्सट्रूज़न पर भारी स्तर पर निर्भर करता है क्योंकि ये अपने वजन के सापेक्ष बहुत अच्छी ताकत प्रदान करते हैं, विशेष रूप से जब 7075 और 2024 जैसे ग्रेड की बात की जाती है। इन सामग्रियों को इतना मूल्यवान बनाने वाली बात यह है कि ये 500 MPa से अधिक की तन्यता शक्ति तक पहुंच सकते हैं लेकिन फिर भी स्टील की तुलना में लगभग 60 प्रतिशत हल्के रहते हैं, जो विमानों को बेहतर ढंग से उड़ान भरने में मदद करने के लिहाज से बहुत महत्वपूर्ण है। एक व्यावहारिक अनुप्रयोग के रूप में विंग स्पार कैप्स का उदाहरण लें। जब इन घटकों को टाइटेनियम के बजाय एक्सट्रूडेड एल्यूमीनियम से बनाया जाता है, तो ये लगभग 18 से 22 प्रतिशत हल्के हो जाते हैं, फिर भी वे समय के साथ थकान प्रतिरोध के लिए FAA आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। वास्तविक प्रभाव क्या है? एयरलाइनों ने हर विमान पर लगभग 2,400 लीटर जेट ईंधन की बचत की सूचना दी है, जिसमें ये हल्के भाग शामिल हैं, जो कि पर्यावरण लक्ष्यों के साथ-साथ लाभ और हानि के वित्तीय पहलू में भी मदद करता है।

एयरोस्पेस-ग्रेड एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए हॉट एक्सट्रूज़न

लगभग 375 से लेकर लगभग 500 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर संचालित होने वाली हॉट एक्सट्रूज़न तकनीकें ही उन उच्च गुणवत्ता वाले एयरोस्पेस बिलेट्स को बिना किसी जोड़ के स्थिर संरचनात्मक आकृतियों में बदलती हैं। प्रसंस्करण के दौरान सही तापमान बनाए रखने से धातु की ग्रेन संरचना को अक्षुण्ण रखा जाता है, जिसका अर्थ है कि भागों जैसे लैंडिंग गियर एक्चुएटर्स में सम्पूर्ण ताकत के साथ विश्वसनीयता होगी। ये विधियों अपनाने वाले कारखानों में उत्पादन समय में आमतौर पर पुरानी विधियों की तुलना में लगभग तीस प्रतिशत की कमी आती है। एक्सट्रूज़न के बाद माप भी काफी सटीक रहते हैं, आमतौर पर प्लस या माइनस 0.1 मिलीमीटर के भीतर। आधुनिक विमान निर्माण में कार्बन फाइबर वाले भागों के साथ इन भागों को फिट होने के लिए इस तरह की सटीकता काफी महत्वपूर्ण होती है।

पंखों, फ़्यूज़लेज़, और सहायक संरचनाओं के लिए जटिल प्रोफ़ाइल डिज़ाइन

नवीनतम एक्सट्रूज़न डाइज़ निर्माताओं को एक ही बार में जटिल बहुउद्देशीय प्रोफाइल बनाने की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, पंख की डांटों (रिब्स) को अब इस प्रकार बनाया जा सकता है कि उनमें सेंसर्स के लिए माउंटिंग पॉइंट्स के साथ-साथ कूलेंट चैनल भी निर्माण के समय से ही शामिल हों। पिछले साल प्रकाशित एक अनुसंधान के अनुसार, एक एयरोस्पेस कंपनी को प्रत्येक विमान पर लगभग चौदह हजार डॉलर की बचत हुई जब उसने 84 अलग-अलग रिवेटेड स्टील घटकों को एकल टुकड़े वाले एल्युमिनियम फ्यूजलेज से बदल दिया, जो एक्सट्रूज़न के माध्यम से बनाया गया था। नए डिज़ाइन ने केवल लागत को कम किया, बल्कि उड़ान परीक्षणों के दौरान कंपनों का भी बेहतर तरीके से सामना किया। जो वास्तव में रोमांचक है, वह यह है कि ये उन्नत एक्सट्रूज़न भविष्य की विमानन आवश्यकताओं को भी कैसे पूरा करते हैं। ये संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के स्थानों के चारों ओर आवश्यक विद्युत चुंबकीय सुरक्षा प्रदान करते हैं और ऐसे विशेष रूपों की विशेषता रखते हैं जो कार्गो क्षेत्रों के लिए पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में प्रभावों को बहुत बेहतर तरीके से अवशोषित करते हैं।

स्थापत्य और निर्माण अनुप्रयोग

एल्युमीनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न आधुनिक वास्तुकला डिज़ाइन में एक महत्वपूर्ण स्तंभ बन गई है, इंजीनियरों और डिज़ाइनरों को संरचनात्मक समाधान बनाने में अद्वितीय लचीलापन प्रदान करती है जो रूप और कार्यक्षमता के बीच संतुलन बनाए रखती है।

विंडो फ्रेम्स, कर्टन वॉल्स, और छत निर्माण प्रणाली

इन दिनों, अधिकांश आधुनिक इमारतें एक्सट्रूडेड एल्यूमिनियम प्रोफाइलों पर भारी डिपेंड करती हैं क्योंकि इन्हें अद्भुत सटीकता के साथ निर्मित किया जा सकता है और यह सभी प्रकार के जटिल आकारों के साथ अच्छी तरह से काम करते हैं। उदाहरण के लिए 6063 मिश्र धातु लें, यह निर्माणकर्ताओं के बीच काफी लोकप्रिय है क्योंकि यह फिनिशिंग के बाद कितनी सुचिली दिखती है और साथ ही इसे वेल्ड करना कितना आसान है। जब हम इस सामग्री का उपयोग करके खिड़कियों में थर्मल ब्रेक डालते हैं, तो हम वास्तव में पुरानी सामग्री की तुलना में लगभग 30% तक ऊष्मा नुकसान को कम कर देते हैं जो कम कुशल होती हैं। आर्किटेक्ट्स को भी एक्सट्रूज़न के साथ काम करना पसंद है क्योंकि वे उन आकर्षक बहु-कक्ष वाले कर्टन वॉल्स को बना सकते हैं जो कभी-कभी 3,500 पास्कल से अधिक के गंभीर हवा के दबाव का सामना कर सकते हैं बिना उस साफ, आधुनिक लुक के जो आजकल हर कोई चाहता है।

भवनों के फैकेड्स में टिकाऊपन और संक्षारण प्रतिरोध

तटरेखा के साथ-साथ बड़े शहरों में स्थित इमारतें अपने बाहरी हिस्सों के लिए PVDF के साथ लेपित एल्युमिनियम एक्सट्रूज़न का उपयोग कर रही हैं। ये लेप अद्भुत स्थायित्व दर्शाते हैं, परीक्षण के लिए उपयोग किए जाने वाले नमक धुंध कक्षों में पौने एक शताब्दी के समय के उद्भव के बाद भी केवल 2% संक्षारण के साथ। पिछले वर्ष के हालिया अनुसंधान में निर्माण सामग्री पर नज़र डाली गई और एक दिलचस्प बात पता चली: 15 वर्षों के दौरान निरीक्षण करने पर पाया गया कि एल्युमिनियम फैकेड वाली इमारतों की मरम्मत की आवश्यकता लगभग तीन-पांचवें हिस्से तक स्टील की तुलना में कम थी। एल्युमिनियम को विशेष क्यों बनाता है? खैर, यह एक प्राकृतिक ऑक्साइड परत बनाता है जो वास्तव में छोटे-छोटे खरोंच को स्वयं ठीक कर देती है, लगातार धूप में भी इमारत को अच्छा दिखने में मदद करती है।

जीवनकाल लागत में लाभ बनाम प्रारंभिक सामग्री निवेश

एल्युमिनियम एक्सट्रूज़न सिस्टम की शुरुआती लागत पीवीसी या लकड़ी के सम्मिश्र विकल्पों की तुलना में लगभग 15 से 20 प्रतिशत अधिक होती है। लेकिन जब हम बड़ी तस्वीर पर नज़र डालते हैं, तो ये सिस्टम लगभग 60 वर्षों तक चलते हैं, जिससे उत्पाद जीवन चक्र पर आधारित विभिन्न अध्ययनों के आधार पर प्रतिस्थापन लागतों में लगभग 83% की कमी आती है। सुविधा प्रबंधकों ने अपने रखरखाव बिलों में भी काफी कमी देखी है, कुछ ने तो इसमें 42% तक की बचत दर्ज की है, क्योंकि समय के साथ पेंटिंग या सीलिंग की आवश्यकता नहीं होती। पर्यावरण के संबंध में भी यह काफी आकर्षक है। एल्युमिनियम के अधिकांश भागों को बिना गुणवत्ता खोए फिर से और फिर भी रीसाइकल किया जा सकता है, लगभग 95% का पुन: उपयोग होता है, जबकि सम्मिश्र सामग्री का केवल लगभग 35% ही पुन: उपयोग में आता है। इस प्रकार एल्युमिनियम को लीड प्रमाणन के लिए बनाए गए भवनों के लिए एक स्मार्ट विकल्प बनाता है, क्योंकि यह उन परिपत्र अर्थव्यवस्था मॉडल में अच्छी तरह से फिट बैठता है, जहां सामग्री लैंडफिल में समाप्त होने के बजाय परिपत्र में बनी रहती है।

इलेक्ट्रॉनिक्स में थर्मल और विद्युत अनुप्रयोग

एक्सट्रूडेड एल्युमिनियम का उपयोग करके हीट सिंक और कूलिंग समाधान

वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक्स में ऊष्मा के प्रबंधन के संबंध में, विशेष रूप से हीट सिंक बनाने के लिए एल्युमिनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न बहुत महत्वपूर्ण हो गया है। यह सामग्री लगभग 160 से 200 वाट प्रति मीटर केल्विन की दर से ऊष्मा का संचालन करती है, जिसका अर्थ है कि यह उपकरणों के अंदरूनी नाजुक हिस्सों से ऊष्मा को काफी तेजी से दूर ले जाती है। इससे उन्हें अत्यधिक गर्म होने के कारण धीमा होने से रोका जाता है। 2023 में किए गए हालिया शोध में एक दिलचस्प बात सामने आई - उन उपकरणों में जिनमें ये एल्युमिनियम हीट सिंक लगे थे, ऊष्मा समस्याओं के कारण प्रदर्शन को कम करने की घटनाएं लगभग 32 प्रतिशत कम थीं, प्लास्टिक सामग्री से बने उपकरणों की तुलना में। चूंकि खराब ऊष्मा प्रबंधन इलेक्ट्रॉनिक्स की विश्वसनीयता को 40 प्रतिशत तक कम कर सकता है, इसलिए अब कई निर्माता शक्तिशाली कंप्यूटर चिप्स और एलईडी लाइट्स जैसी चीजों में तापमान को नियंत्रित रखने के लिए एल्युमिनियम पर भारी मात्रा में निर्भर करते हैं।

पावर सिस्टम में एनक्लोज़र और चालक घटक

ट्रांसफार्मर्स, सौर इन्वर्टर्स और उन इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग स्टेशनों जैसी चीजों के लिए हल्के लेकिन मजबूत एनक्लोज़र बनाने के मामले में, जो हमें आजकल हर जगह दिखाई देते हैं, एक्सट्रूडेड एल्युमिनियम प्रोफाइल वास्तव में उत्कृष्ट होते हैं। ये सामग्री विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के खिलाफ निर्मित सुरक्षा के साथ आते हैं, जो उनके अंदर के सर्किट बोर्ड को सुरक्षित रखती हैं, बिना मजबूती को कम किए। इन्हें इतना अच्छा बनाने वाली बात यह है कि एक्सट्रूज़न विधि निर्माताओं को डिज़ाइन में सीधे कूलिंग फिन्स बनाने की अनुमति देती है, साथ ही केबल्स को गुजारने के लिए उचित स्थान भी रखती है। इसका अर्थ है कि असेंबली के दौरान जोड़ने के लिए कम पुर्ज़ों की आवश्यकता होती है। कुछ कंपनियां बताती हैं कि पारंपरिक वेल्डेड स्टील विकल्पों से इन एल्युमिनियम समाधानों में स्विच करने पर उन्हें अपनी उत्पादन लागत में 18% से लेकर लगभग एक चौथाई तक की बचत हुई।

डिज़ाइन लचीलापन और तापीय चालकता के लाभ

एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं की लगभग किसी भी आकार को बनाने की क्षमता ने निर्माताओं के बीच इन्हें लोकप्रिय बना दिया है, जो कई कक्षों वाले जटिल हीटसिंक डिज़ाइनों के साथ-साथ चालकता और इन्सुलेशन गुणों को जोड़ने वाली संरचनाओं के निर्माण के लिए उपयोग की जाती हैं। सर्वर रैक कूलिंग सिस्टम की बात करें तो एक एल्यूमिनियम के एक्सट्रूडेड भाग वह कार्य कर सकता है जो चार से छह अलग-अलग स्टैम्प किए गए घटकों द्वारा किया जाता है, जिससे निर्माण कचरा लगभग आधा कम हो जाता है, यह आंकड़ा पिछले वर्ष के सामग्री दक्षता अध्ययन से प्राप्त उद्योग के नवीनतम आंकड़ों पर आधारित है। लेकिन जो वास्तव में उभरकर सामने आता है वह यह है कि एल्यूमिनियम के पूर्ण रूप से पुनर्चक्रण योग्य होने के साथ इस विधि की कितनी अनुकूलन क्षमता है। लंबी अवधि के स्थायित्व लक्ष्यों की दृष्टि से कंपनियों के लिए, ये एक्सट्रूडेड भाग 5G नेटवर्क विकास और विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों में जहां ऊष्मा प्रबंधन सबसे महत्वपूर्ण है, पारंपरिक तांबे आधारित विकल्पों की तुलना में वास्तविक लाभ प्रदान करते हैं।

उद्योगों में एल्यूमिनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न के प्रमुख लाभ

लागत प्रभावशीलता, सटीकता और एक्सट्रूडेड प्रोफाइल्स की पुन: चक्रीयता

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए एक्सट्रूज़न प्रक्रिया लगभग ±0.1 मिमी की सहनशीलता के साथ जटिल प्रोफाइल्स बनाती है, जिससे कच्चे माल की बर्बादी काफी कम हो जाती है। पारंपरिक विनिर्माण विधियाँ इस दक्षता का मुकाबला नहीं कर सकतीं। एक्सट्रूज़न के साथ, निर्माताओं को डिज़ाइन में ही खोखले अनुभाग और बहुविध कक्ष मिल जाते हैं। इस दृष्टिकोण से कच्चे माल में लगभग 30% की बचत होती है, बिना ताकत या स्थायित्व को प्रभावित किए। इसे और भी बेहतर बनाने वाली बात यह है कि यह पुन: चक्रित एल्यूमीनियम के स्क्रैप के साथ कितनी अच्छी तरह से काम करता है। अधिकांश कंपनियां इसे विशेष रूप से लागत प्रभावशील पाती हैं क्योंकि इतिहास में बनाए गए सभी एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न में से तीन चौथाई से अधिक आज भी कहीं न कहीं उपयोग में हैं, क्योंकि हम उन्हें निर्माण चक्रों में बार-बार पुन: चक्रित कर सकते हैं।

आधुनिक निर्माण में स्थायित्व लाभ

एल्युमिनियम एक्सट्रूज़न वास्तव में सर्कुलर विनिर्माण दृष्टिकोण के साथ अच्छी तरह से काम करती है। जब हम उपभोक्ताओं के उत्पादों का उपयोग करने के बाद क्या होता है, इसकी जांच करते हैं, तो एल्युमिनियम स्क्रैप को पुनर्नवीनीकृत करने के लिए आवश्यक ऊर्जा केवल उसकी तुलना में लगभग 5% होती है, जो नए एल्युमिनियम के उत्पादन के लिए कच्चे माल से आवश्यक होती है। अंतर्राष्ट्रीय एल्युमिनियम संस्थान ने पिछले साल कुछ शोध किया था, जिसमें दिखाया गया था कि एक्सट्रूडेड एल्युमिनियम घटकों के साथ बनाए गए भवनों में तीन दशकों में स्टील से बने समान संरचनाओं की तुलना में संचालन के दौरान कार्बन उत्सर्जन में लगभग 40% की कमी आती है। इस बात को और भी बेहतर बनाने वाली बात यह है कि हमारी वर्तमान पुनर्चक्रण प्रणाली पुरानी इमारतों से लगभग 95% एल्युमिनियम को निकाल सकती है। इस उच्च पुनर्प्राप्ति दर का अर्थ है कि अब अधिकांश वास्तुकार और निर्माता एक्सट्रूडेड एल्युमिनियम को केवल एक अच्छा विकल्प नहीं बल्कि पर्यावरण के अनुकूल परियोजनाओं के लिए अक्सर सर्वोत्तम सामग्री के रूप में देखते हैं।

एल्युमिनियम बनाम स्टील: एक्सट्रूडेड पार्ट्स में प्रदर्शन तुलना

स्टील निश्चित रूप से एल्युमिनियम की तुलना में अधिक कच्ची ताकत रखता है, लेकिन जब हम वजन के सापेक्ष ताकत की बात करते हैं, तो एल्युमिनियम मिश्र धातुएं लगभग 60% आगे होती हैं। यह वजन के महत्व के कारण कार के फ्रेम और हवाई जहाज के पुर्जों जैसी चीजों के लिए बहुत अंतर लाता है। उदाहरण के लिए, 6061-T6 एल्युमिनियम लगभग 310 MPa की यील्ड ताकत तक पहुंचता है, जबकि केवल 2.7 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर का वजन करता है। माइल्ड स्टील को 250 MPa तक धकेलना पड़ता है तब तक यह भी इसके करीब नहीं पहुंच पाता, लेकिन 7.85 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर के वजन के साथ यह लगभग तीन गुना भारी होता है। हल्के वजन से वास्तविक धन भी बचता है। परिवहन कंपनियों ने एसएई इंटरनेशनल के अध्ययनं में उल्लेख किया गया है कि स्टील के बजाय एल्युमिनियम का उपयोग करने पर 8% से 12% तक ईंधन दक्षता में सुधार होता है।

उद्योग अंतर्दृष्टि: संरचनात्मक प्रोफाइल का 70% उपयोग 6xxx श्रृंखला की मिश्र धातुओं का उपयोग करता है

6xxx श्रृंखला (6061, 6063, 6082) संरचनात्मक एक्सट्रूज़न में प्रचलित है क्योंकि इसमें आकृति देने की क्षमता और यांत्रिक गुणों का इष्टतम संतुलन होता है। हाल के बाजार आंकड़ों से पता चलता है कि इन मैग्नीशियम-सिलिकॉन मिश्र धातुओं का हिस्सा है:

यह व्यापक अपनता उनकी कृत्रिम एजिंग के बाद 150–340 MPa तन्य शक्ति प्राप्त करने की क्षमता के कारण है, जबकि उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध कायम रखा जाता है।