சுருக்கமாக

அலுமினியத்தின் அதிக வெப்ப விரிவாக்க கெழு (CTE) காரணமாக வெப்பநிலையுடன் குறிப்பிடத்தக்க அளவு மாற்றங்களை ஏற்படுத்துவதால், அலுமினியம் கூட்டுகளில் வெப்ப விரிவாக்கத்தை சிறப்பாக கையாள்வது மிகவும் முக்கியமானது. முக்கியமான உத்திகளில் CTE-கள் பொருந்திய பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதும், இயக்கத்திற்கான வடிவமைப்பு அனுமதிகளைச் சேர்ப்பதும், அழுத்தத்தை உறிஞ்சி, வளைதல், இணைப்பு தோல்வி மற்றும் செயல்திறன் குறைவைத் தடுக்க மென்மையான ஒட்டுகள் அல்லது தொலரன்ஸ் வளையங்கள் போன்ற சிறப்பு பாகங்களைப் பயன்படுத்துவதும் அடங்கும்.

அலுமினியத்தின் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் அடிப்படைகளைப் புரிந்து கொள்ளுதல்

வெப்ப விரிவாக்கம் என்பது பரிமாணம், பரப்பளவு மற்றும் கனஅளவில் உள்ள மாற்றத்திற்கு வெப்பநிலை மாற்றத்திற்கு ஏற்ப மாறுவதைக் குறிப்பதாகும், இது பொருளின் அடிப்படைப் பண்பாகும். பொறியியல் பொருட்களுக்கு, இது வெப்ப விரிவாக்க கெழு (CTE) ஆல் அளவிடப்படுகிறது, இது வெப்பநிலை மாற்றத்திற்கு ஏற்ப அளவில் ஏற்படும் பின்ன மாற்றத்தை அளவிடுகிறது. அதிக CTE கொண்ட பொருட்கள் குறைந்த CTE கொண்டவற்றை விட அதிகமாக விரிவடையும் மற்றும் சுருங்கும்.

அலுமினியம் மற்றும் அதன் உலோகக்கலவைகள் ஒப்பீட்டளவில் அதிக CTE கொண்டவையாக இருப்பதால் அறியப்படுகின்றன, பொதுவாக சுமார் 23 மில்லியனுக்கு 1 பங்கு செல்சியஸ் டிகிரி (ppm/°C) ஆகும். இதற்கு மாறாக, ஸ்டீல் CTE ஆனது சுமார் 12 ppm/°C ஆகும். இந்த வேறுபாடு பல-பொருள் கூட்டுகளில் சவால்களுக்கான முதன்மை ஆதாரமாகும். வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, ஒரே அளவுள்ள அலுமினியப் பகுதி அருகிலுள்ள ஸ்டீல் பகுதியை விட இருமடங்கு அதிகமாக வளர முயலும். இந்த வேறுபட்ட விரிவாக்கம் குறிப்பிடத்தக்க இயந்திர அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகிறது, இது வளைதல், பூட்டுதல் களைப்பு மற்றும் இறுதியில் இணைப்பு தோல்விக்கு வழிவகுக்கும்.

இயக்க வெப்பநிலை அளவு அதிகமாக உள்ள பயன்பாடுகளில், எ.கா., ஆட்டோமொபைல் இயந்திரங்கள், விமான பாகங்கள் மற்றும் வெளிப்புற மின்னணு உறைகள் போன்றவற்றில் இந்த நடத்தை குறிப்பாக முக்கியமானது. Domadia என்பவர் வழங்கிய விரிவான பயிற்சியில் குறிப்பிட்டது போல, அலுமினியத்தின் வெப்ப விரிவாக்கத்தைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளாதது உயர் செயல்திறன் வடிவமைப்புகளில் தேவைப்படும் கட்டமைப்பு நேர்த்தி மற்றும் துல்லியமான சகிப்புத்தன்மையைச் சமாளிக்க முடியாமல் போகலாம். எனவே, இந்த அடிப்படைக் கொள்கையைப் புரிந்துகொள்வது உறுதியான மற்றும் நம்பகமான அலுமினிய கூட்டுகளை வடிவமைப்பதற்கான முதல் படியாகும்.

விரிவாக்கத்தை மேலாண்மை செய்ய அடிப்படை பொறியியல் உத்திகள்

அலுமினியத்தின் அதிக வெப்ப விரிவாக்கத்தால் ஏற்படும் சவால்களைக் குறைக்க பல பொறியியல் உத்திகளைப் பயன்படுத்தலாம். பயன்பாட்டின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பொறுத்து ஒவ்வொன்றும் தனித்துவமான நன்மைகளை வழங்கும் இந்த அணுகுமுறைகள் பொருள் அறிவியல் மற்றும் சிறப்பு பாகங்களிலிருந்து செயலில் வெப்ப மேலாண்மை வரை பரவுகின்றன.

பொருள் தேர்வு மற்றும் உலோகக்கலவை

முதல் கட்டுப்பாட்டு வரிசை கவனமான பொருள் தேர்வாகும். எப்போதும் சாத்தியமானதாக இருந்தால், அலுமினியத்துடன் ஒத்த CTE ஐக் கொண்ட பொருட்களை இணைப்பதன் மூலம் வேறுபட்ட விரிவாக்கத்தைக் குறைக்கலாம். இது சாத்தியமற்றதாக இருந்தால், அலுமினியத்தைத் தானே மாற்றுவது ஒரு விருப்பமாகும். சிலிக்கன் போன்ற கூறுகளுடன் அலுமினியத்தை உலோகக் கலவையாக்குவதன் மூலம் அதன் CTE ஐக் குறைக்கலாம். உதாரணமாக, Al-Si உலோகக் கலவைகள் வெப்ப வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்தும் ஒரு யூடெக்டிக் அமைப்பை உருவாக்குகின்றன. அதேபோல, ஜிர்கோனியம் போன்ற கூறுகளுடன் நுண் உலோகக் கலவையாக்குவது பொருளின் தானிய அமைப்பை நிலைப்படுத்தி, வெப்பச் சுழற்சியின் போது விரிவாக்க மாறுபாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

சிறப்பு இயந்திர பாகங்கள்

பல கூட்டுதொகுப்புகளில், இடப்பெயர்ச்சியை உறிஞ்சவோ ஏற்றுக்கொள்ளவோ சிறப்புப் பாகங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு முக்கிய உதாரணம் அனுமதி வளையம் , சுருள் அலைகளைக் கொண்ட ஒரு துல்லியமாக வடிவமைக்கப்பட்ட இணைப்பு, அவை ஸ்பிரிங்குகளைப் போல செயல்படுகின்றன. ஒரு பகுப்பாய்வின்படி USA Tolerance Rings , இந்த உறுப்புகள் அலுமினியம் கூட்டில் உள்ள ஸ்டீல் பெயரிங் போன்ற கலப்பு-பொருள் பெயரிங் அமைப்புகளில் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். ஒரு பாரம்பரிய அழுத்து பொருத்தம், அலுமினியம் கூடு ஸ்டீல் பெயரிங்கிலிருந்து விரிவடையும் போது அனைத்து தடுப்பு விசையையும் இழந்துவிடும் நிலையில், ஒரு சகிப்புத்தன்மை வளையம் குறுக்கு விசையை நிலையாக வைத்திருக்கும். இது வெப்பநிலையின் பரந்த அளவில் நழுவுதல் மற்றும் தோல்வியைத் தடுக்கிறது.

செயலில் வெப்ப மேலாண்மை

மற்றொரு பயனுள்ள அணுகுமுறை உறுப்பின் வெப்பநிலையை நேரடியாகக் கட்டுப்படுத்துவதாகும். விரிவடைவதை ஊக்குவிக்கும் வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்களை (ΔT) குறைப்பதை செயலில் வெப்ப மேலாண்மை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. பொதுவான உத்திகள் பின்வருமாறு:

• கதிர்வீச்சு பூச்சுகள்: சூரிய உட்கிரகிப்பைக் குறைப்பதற்கான பூச்சுகளைப் பயன்படுத்துவது சூரிய ஒளியிலிருந்து வெப்ப அதிகரிப்பைக் குறைக்கும், வெளிப்புற உறுப்புகளின் உச்ச வெப்பநிலையைக் குறைக்கும்.
• கட்டாய கன்வெக்ஷன்: எலக்ட்ரானிக் பெட்டிகள் போன்ற மூடிய அமைப்புகளில், வெப்பத்தை சிதறடிக்கவும், மிகவும் நிலையான இயக்க வெப்பநிலையை பராமரிக்கவும் விசிறிகள் அல்லது பிளோயர்கள் காற்றை சுழற்ற முடியும்.
• நிழல்: நேரடி சூரிய கதிர்வீச்சிலிருந்து பாகங்களை எளிதாகப் பாதுகாப்பது பகல் நேர வெப்பநிலை உயர்வை மிகவும் குறைக்கும் மற்றும் மொத்த வெப்ப சுமையைக் குறைக்கும்.

வெவ்வேறு பொருட்களைக் கொண்ட அமைப்புகளுக்கான வடிவமைப்பு கருதுகோள்கள்

அலுமினியத்தை ஸ்டீல், கூட்டுப்பொருட்கள் அல்லது செராமிக்ஸ் போன்ற மிகவும் வேறுபட்ட CTE கொண்ட பொருட்களுடன் இணைப்பது மிகவும் பொதுவான மற்றும் சவாலான சூழ்நிலையாகும். இந்த CTE பொருத்தமின்மை பிணைக்கப்பட்ட அல்லது பொருத்தப்பட்ட இணைப்புகளில் பதற்றம் மற்றும் தோல்விக்கு முக்கிய காரணமாக உள்ளது. இந்த சூழ்நிலைகளில் முதன்மை வடிவமைப்பு இலக்கு, அழிவு ஏற்படுத்தும் பதற்றம் ஏற்படாமல் வேறுபட்ட இயக்கத்தை சமாளிக்கக்கூடிய ஒரு அமைப்பை உருவாக்குவதாகும்.

மிகவும் பயனுள்ள தீர்வுகளில் ஒன்று சிறப்பு ஒட்டுப்பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதாகும். MasterBond , இரு முதன்மை ஒட்டும் முறைகள் உள்ளன. முதலாவது, கெராமிக் அல்லது சிறப்பு நிரப்பிகளால் நிரப்பப்பட்ட கடினமான, குறைந்த CTE ஒட்டும் பொருளைப் பயன்படுத்துவதாகும், இது பிணைப்பு வரிசையின் விரிவாக்கத்தை குறைக்கிறது. இரண்டாவது, பெரும்பாலும் மிகவும் உறுதியான அணுகுமுறை, நெகிழ்வான அல்லது வலுப்படுத்தப்பட்ட ஒட்டும் அமைப்பைப் பயன்படுத்துவதாகும். இந்த ஒட்டும் பொருட்கள் குறைந்த மாடுலஸ் மற்றும் அதிக நீட்சியைக் கொண்டுள்ளன, இது அடிப்படைப் பொருட்களின் வேறுபட்ட இயக்கத்தால் உருவாக்கப்படும் பதட்டத்தை நீட்டி உறிஞ்ச அனுமதிக்கிறது. இந்த நெகிழ்வுத்தன்மை பிணைப்பு இடைமுகத்தில் பதட்டம் குவிவதைத் தடுக்கிறது, இது இல்லாவிட்டால் பிரித்தல் அல்லது அடிப்படைப் பொருள் தோல்விக்கு வழிவகுக்கும்.

ஒட்டும் பொருட்களுக்கு மேலதிகமாக, இயந்திர வடிவமைப்பு அம்சங்களும் தேவையான இசைவை வழங்க முடியும். சுற்று துளைகளுக்குப் பதிலாக துளையிடப்பட்ட துளைகள் பூட்டுத் திருகுகளுக்கு ஒரு அடிப்படைப் பொருள் விரிவடையும்போதும் சுருங்கும்போதும் மற்றொன்றை ஒப்பிட்டு நகர்த்த அனுமதிக்கிறது. அதேபோல, நழுவு இணைப்புகளைச் சேர்ப்பது , தேவையான இயக்க சுதந்திரத்தை உருவாக்குவதற்காக வடிவமைப்பில் நெகிழ்வான இணைப்புகள் அல்லது பெலோஸைச் சேர்ப்பது, கூறுகளை திறம்பட பிரித்து, பதட்டம் சேர்வதைத் தடுக்கிறது.

நடைமுறை பயன்பாடுகள் மற்றும் தொழில்துறை எடுத்துக்காட்டுகள்

அலுமினியத்தில் வெப்ப விரிவாக்கத்தை நிர்வகிக்கும் கொள்கைகள் பல்வேறு தொழில்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, குறிப்பிட்ட சவால்களுக்கு ஏற்ப தீர்வுகள் பொருத்தப்படுகின்றன. நீண்டகால நம்பகத்தன்மை மற்றும் செயல்திறனை உறுதி செய்ய சரியான உத்தியைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் முக்கியத்துவத்தை ஒவ்வொரு பயன்பாடும் வலியுறுத்துகிறது.

தாங்கி மற்றும் சுழலும் கூறுகள்

தொழில்நுட்ப பம்புகள் மற்றும் மோட்டார்களில், எஃகு பெயரிங்குகள் அடிக்கடி இலேசான அலுமினிய கூடுகளில் பொருத்தப்படுகின்றன. இயந்திரம் இயங்கும்போது சூடேறும் போது, எஃகு பெயரிங்கை விட அலுமினிய கூடு அதிகமாக விரிவடைகிறது, இது பெயரிங்கின் வெளிப்புற வளையத்தை நழுவச் செய்யலாம். இது அதிர்வு, அதிக அழிவு மற்றும் விரைவான தோல்விக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த அமைப்புகளில் டாலரன்ஸ் ரிங்குகளைப் பயன்படுத்துவது உயர்ந்த வெப்பநிலையிலும் தேவையான பிடிப்பு விசையை பராமரிக்கக்கூடிய ஒரு ஏற்புடைய இடைமுகத்தை வழங்குகிறது, பெயரிங் பாதுகாப்பாக இருப்பதை உறுதி செய்கிறது.

மின்னணு மற்றும் வானூர்தி தொழில்நுட்பம்

சமீபத்திய மின்னணு சாதனங்கள், குறிப்பாக விமானப் பயன்பாடுகள் மற்றும் பாதுகாப்புத் துறை பயன்பாடுகளில், வெப்பத்தை வெளியேற்றுவதற்கும், இலேசான கட்டமைப்பு ஆதரவை வழங்குவதற்கும் அலுமினிய கவசங்களை நம்பியுள்ளன. இருப்பினும், இந்த கவசங்கள் குறைந்த CTE கொண்ட அச்சிடப்பட்ட சுற்று பலகைகள் (PCB) மற்றும் பிற பாகங்களை கொண்டுள்ளன. பின்வருவதால் விளக்கப்பட்டது S-Bond Technologies , இயங்கும் போது உருவாகும் வெப்பநிலை மாற்றங்கள் சோல்டர் இணைப்புகள் மற்றும் இணைப்பிகளில் பதட்டத்தை ஏற்படுத்தும். இங்கு, வெப்பத்தைக் கடத்தக்கூடிய, நெகிழ்வான ஒட்டுதல்கள் அடிக்கடி வெப்ப குளிர்ச்சி தடங்களை உறுப்புகளுடன் இணைக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது வேறுபட்ட விரிவாக்கத்திலிருந்து ஏற்படும் இயந்திர பதட்டத்தை உறிஞ்சிக் கொள்ளும் போது பயனுள்ள வெப்ப பாதையை வழங்குகிறது.

ஆட்டோமொபைல் மற்றும் உயர் செயல்திறன் எஞ்சின்கள்

எடையைக் குறைக்கவும், திறமையை மேம்படுத்தவும் இயந்திர தொகுதிகள், சிலிண்டர் தலைகள் மற்றும் பவர்ட்ரெயின் உறுப்புகளுக்கு ஆலுமினியத்தை ஆட்டோமொபைல் தொழில்துறை பரவலாகப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த உறுப்புகள் எஃகு மற்றும் பிற உலோகக் கலவைப் பாகங்களுடன் போல்ட் செய்யப்பட்டு, அதிகபட்ச வெப்ப சுழற்சியை அனுபவிக்கும் சிக்கலான தொகுப்புகளை உருவாக்குகின்றன. துல்லியமாக பொறிமுறைப்படுத்தப்பட்ட உறுப்புகளை தேவைப்படும் ஆட்டோமொபைல் திட்டங்களுக்கு, தனிப்பயன் பாகங்களை வாங்குவது அவசியமாக இருக்கும். உதாரணமாக, தனிப்பயன் ஆலுமினிய எக்ஸ்ட்ரூஷன்களை வழங்கும் நிறுவனமான ஷாயி மெட்டல் தொழில்நுட்பம், ஒரு முழுமையான ஒரே இட சேவையை வழங்குகிறது புரோட்டோடைப்பிங் முதல் உற்பத்தி வரை IATF 16949 தரக் கட்டமைப்பின் கீழ், இதுபோன்ற கடினமான வெப்பச் சூழல்களைச் சமாளிக்க பாகங்கள் தனிப்பயனாக்கப்பட்டுள்ளதை உறுதி செய்கிறது. சிறிய அளவிலான நகர்வை அனுமதிக்கும் குறிப்பிட்ட ஃபாஸ்டனர்கள் மற்றும் காஸ்கெட்களைப் பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கிய சரியான வடிவமைப்பு, வளைதலைத் தடுக்கவும், சீல் நேர்மையைப் பராமரிக்கவும் முக்கியமானது.