मैग्नीशियम के अनुप्रयोग: मैग्नीशियम मिश्र धातुओं की प्लास्टिक विरूपण तकनीक (I) मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का एक्सट्रूज़न प्रसंस्करण
परिचय
वर्तमान में, प्राथमिक मैग्नीशियम और मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का वैश्विक वार्षिक उत्पादन लगभग 1 मिलियन टन है। हालाँकि यह आंकड़ा अभी भी एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं (16 मिलियन टन से अधिक) की तुलना में काफी कम है, लेकिन मैग्नीशियम मिश्र धातुओं ने अपने हल्के गुणों, उच्च विशिष्ट शक्ति, उत्कृष्ट डंपिंग क्षमता और विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रदर्शन के अद्वितीय संयोजन के कारण बढ़ती हुई रुचि आकर्षित की है।
नतीजतन, मैग्नीशियम मिश्र धातुओं पर व्यापक रूप से शोध किया जा रहा है और हल्के संरचनात्मक घटकों, इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा उपकरणों, एयरोस्पेस, परिवहन और धातु विज्ञान उद्योगों में इसका उपयोग किया जा रहा है। मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का विकास तेज हो रहा है, जिसमें मजबूत दीर्घकालिक क्षमता है।
मैग्नीशियम मिश्र धातु प्रसंस्करण तकनीकों में कास्टिंग, प्लास्टिक विरूपण, पाउडर धातु विज्ञान, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (3डी प्रिंटिंग), और सतह उपचार शामिल हैं। इनमें से, प्लास्टिक विरूपण प्रसंस्करण - जैसे एक्सट्रूज़न, रोलिंग, फोर्जिंग, स्टैम्पिंग, समान-चैनल कोणीय प्रेसिंग (ईसीएपी), और स्पिनिंग - उच्च-प्रदर्शन मैग्नीशियम मिश्र धातु उत्पादों के उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
प्लास्टिक विरूपण प्रसंस्करण में, ठोस मैग्नीशियम मिश्र धातु बिलेट्स को एक विशिष्ट तापमान सीमा तक गर्म किया जाता है और बाहरी दबाव के अधीन किया जाता है, जिससे वांछित आकार और आयामों के घटकों का निर्माण करने के लिए नियंत्रित प्लास्टिक प्रवाह होता है।
यह लेख इस पर केंद्रित है:
प्लास्टिक विरूपण के लिए उपयुक्त सामान्य मैग्नीशियम मिश्र धातु ग्रेड
मैग्नीशियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न तकनीक 1/9
• प्रतिनिधि औद्योगिक अनुप्रयोग मामले
यहां प्रस्तुत अधिकांश सामग्री मौजूदा तकनीकी अनुसंधान और औद्योगिक अनुभव के व्यवस्थित समेकन पर आधारित है।
I. प्लास्टिक विरूपण प्रसंस्करण के लिए सामान्य मैग्नीशियम मिश्र धातु ग्रेड
अपने प्राथमिक मिश्र धातु तत्वों के आधार पर, मैग्नीशियम मिश्र धातुओं को निम्नलिखित प्रणालियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
Mg–Al श्रृंखला (Mg–Al–Zn)
Mg–Zn श्रृंखला
Mg–Mn श्रृंखला
Mg–Rare Earth (Mg–RE) श्रृंखला
Mg–Li श्रृंखला
प्लास्टिक विरूपण के लिए उपयोग किए जाने वाले सामान्य मैग्नीशियम मिश्र धातु ग्रेड में शामिल हैं:
AZ31B, AZ40, AZ61, AZ63B, AZ80, M1C, ME20M, ZK60, ZK61, WE43, WE54, VW84M, और LA103।
प्रमुख मिश्र धातु तत्वों की भूमिका
एल्यूमीनियम (Al)
एल्यूमीनियम मैग्नीशियम मिश्र धातुओं में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु तत्वों में से एक है। मैग्नीशियम में इसकी अधिकतम ठोस घुलनशीलता लगभग 12.7% है, जो इंटरमेटैलिक चरण Mg17Al12 बनाता है। एल्यूमीनियम यांत्रिक शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध, कास्टेबिलिटी, तरलता, लचीलापन और क्रूरता में काफी सुधार करता है। हालाँकि, अत्यधिक एल्यूमीनियम सामग्री तनाव संक्षारण संवेदनशीलता और भंगुरता को बढ़ाती है।
जिंक (Zn)
जिंक की मैग्नीशियम में अधिकतम ठोस घुलनशीलता 6.2% है। यह यांत्रिक शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और तरलता को बढ़ाता है, और ठोस-घुलनशील मजबूती और वर्षा सख्त प्रभाव दोनों प्रदान करता है। हालाँकि, 1% से अधिक Zn सामग्री उच्च तापमान पर गर्म कमी का कारण बन सकती है। जिंक को आमतौर पर उच्च शक्ति वाले वर्षा-कठोर मैग्नीशियम मिश्र धातुओं को बनाने के लिए ज़िरकोनियम या दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ भी जोड़ा जाता है।
मैंगनीज (Mn)
मैंगनीज मुख्य रूप से मैग्नीशियम मिश्र धातुओं के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करता है। Mg–Mn मिश्र धातु उत्कृष्ट संक्षारण प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं। Mn आयरन और अन्य भारी धातु अशुद्धियों को भी हटाता है, हानिकारक इंटरमेटैलिक यौगिकों के निर्माण को रोकता है और Mg–Al और Mg–Al–Zn मिश्र धातुओं के समुद्री जल संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार करता है।
टिन (Sn) और सिल्वर (Ag)
टिन के जुड़ने से लचीलापन में सुधार होता है और थर्मल प्रसंस्करण के दौरान गर्म क्रैकिंग की प्रवृत्ति कम हो जाती है। सिल्वर की मैग्नीशियम में अधिकतम घुलनशीलता 15.5% है और यह ठोस-घुलनशील मजबूती प्रदान करता है जबकि उम्र बढ़ने की प्रतिक्रिया को बढ़ाता है, जिससे उच्च तापमान शक्ति और रेंगने का प्रतिरोध बेहतर होता है।
ज़िरकोनियम (Zr)
ज़िरकोनियम मैग्नीशियम मिश्र धातुओं में एक शक्तिशाली अनाज शोधक है, जो कास्टिंग गुणवत्ता में सुधार करता है और प्लास्टिक विरूपण के दौरान फॉर्मेबिलिटी को बढ़ाता है।
आयरन (Fe), कॉपर (Cu), और निकल (Ni)
आयरन एक महत्वपूर्ण अशुद्धता तत्व है जो संक्षारण प्रतिरोध को काफी कम करता है, यहां तक कि ट्रेस स्तर पर भी। 0.05% से अधिक तांबे की मात्रा और निकल की थोड़ी मात्रा भी संक्षारण प्रतिरोध को गंभीर रूप से कम करती है, हालांकि वे उच्च तापमान शक्ति में सुधार कर सकते हैं। संक्षारण-संवेदनशील
अनुप्रयोगों के लिए, निकल सामग्री को 0.005% से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए। 3/9
लिथियम (Li)
लिथियम की मैग्नीशियम में उच्च घुलनशीलता होती है और यह ठोस-घुलनशील मजबूती प्रदान करता है जबकि मिश्र धातु घनत्व को काफी कम करता है। यह लचीलापन में सुधार करता है लेकिन शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध को कम करता है।
कैल्शियम (Ca)
कैल्शियम की मैग्नीशियम में सीमित घुलनशीलता होती है और यह Mg2Ca चरण बनाता है। छोटे योग पिघलने और गर्मी उपचार के दौरान ऑक्सीकरण को कम करते हैं, अनाज संरचना को परिष्कृत करते हैं, रेंगने के प्रतिरोध में सुधार करते हैं और प्रज्वलन तापमान को बढ़ाते हैं।
दुर्लभ पृथ्वी तत्व (RE)
दुर्लभ पृथ्वी तत्व मैग्नीशियम में धीरे-धीरे फैलते हैं और महीन, स्थिर बिखरे हुए चरण बनाते हैं। Mg– RE मिश्र धातु मजबूत ठोस-घुलनशील और वर्षा सख्त प्रभाव प्रदर्शित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कमरे के तापमान की शक्ति, उच्च तापमान की शक्ति और रेंगने का प्रतिरोध बेहतर होता है।
I. मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का एक्सट्रूज़न प्रसंस्करण
एक्सट्रूज़न एक दबाव-निर्माण प्रक्रिया है जिसमें एक गर्म बिलेट को वांछित क्रॉस-अनुभागीय आकार प्राप्त करने के लिए एक डाई के माध्यम से मजबूर किया जाता है। मशीन कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, एक्सट्रूज़न प्रेस को क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।
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क्षैतिज एक्सट्रूज़न प्रेस
क्षैतिज एक्सट्रूज़न प्रेस में, मुख्य गति दिशा जमीन के समानांतर होती है। प्रमुख घटकों में कंटेनर, डाई और राम शामिल हैं। बिलेट लोडिंग के बाद, राम के माध्यम से दबाव लगाया जाता है, जिससे मैग्नीशियम मिश्र धातु को आवश्यक प्रोफाइल बनाने के लिए डाई के माध्यम से मजबूर किया जाता है।
ऊर्ध्वाधर एक्सट्रूज़न प्रेस
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ऊर्ध्वाधर एक्सट्रूज़न प्रेस में जमीन के लंबवत गति और एक्सट्रूज़न दिशाएँ होती हैं। वे कम फर्श स्थान घेरते हैं लेकिन गहरी नींव की आवश्यकता होती है। ऊर्ध्वाधर प्रेस कम पहनने, समान थर्मल विरूपण, उत्कृष्ट आयामी स्थिरता और न्यूनतम ट्यूब विलक्षणता जैसे लाभ प्रदान करते हैं, जो उन्हें ट्यूब और खोखले प्रोफाइल के उत्पादन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाते हैं।
एक्सट्रूज़न विधियाँ
सामग्री प्रवाह दिशा के आधार पर, एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं में शामिल हैं:
प्रत्यक्ष (फॉरवर्ड) एक्सट्रूज़न
अप्रत्यक्ष (बैकवर्ड) एक्सट्रूज़न
संयुक्त एक्सट्रूज़न
प्रत्यक्ष एक्सट्रूज़न में, धातु लागू दबाव के समान दिशा में बहती है, जिसके परिणामस्वरूप बिलेट और कंटेनर के बीच महत्वपूर्ण घर्षण होता है। यह प्रक्रिया मजबूत उपकरण अनुकूलन क्षमता और स्थिर सतह गुणवत्ता के कारण व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। विशिष्ट मैग्नीशियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न तापमान 300°C से 450°C तक होता है।
अप्रत्यक्ष एक्सट्रूज़न में, बिलेट कंटेनर के सापेक्ष स्थिर रहता है, जिससे घर्षण समाप्त हो जाता है और एक्सट्रूज़न बल काफी कम हो जाता है। यह विधि कम तापमान पर उच्च एक्सट्रूज़न अनुपात को सक्षम करती है और समान माइक्रोस्ट्रक्चर और यांत्रिक गुण, उच्च सामग्री उपज और कम स्क्रैप प्रदान करती है।
III. एक्सट्रूडेड मैग्नीशियम मिश्र धातु प्रोफाइल और अनुप्रयोग
एक्सट्रूडेड मैग्नीशियम मिश्र धातु उत्पादों में ठोस प्रोफाइल और खोखले प्रोफाइल शामिल हैं। खोखले प्रोफाइल को उच्च तापमान और दबाव में धातु धाराओं को फिर से जोड़ने के लिए प्रवाह चैनलों और वेल्डिंग कक्षों के साथ जटिल डाई डिजाइनों की आवश्यकता होती है।
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पारंपरिक एक्सट्रूज़न विधियों के अलावा, अनुसंधान ने असममित एक्सट्रूज़न, रोटरी बैकवर्ड एक्सट्रूज़न, चक्रीय एक्सट्रूज़न, माध्यमिक एक्सट्रूज़न और समग्र बिलेट एक्सट्रूज़न जैसी उन्नत तकनीकों की सूचना दी है। एक्सट्रूज़न को अन्य प्रक्रियाओं के साथ भी जोड़ा जा सकता है, जिसमें एक्सट्रूज़न + फोर्जिंग, एक्सट्रूज़न + ड्राइंग और एक्सट्रूज़न + रोलिंग शामिल हैं। विशिष्ट अनुप्रयोग
बलिदान एनोड
एक्सट्रूडेड मैग्नीशियम बलिदान एनोड वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मैग्नीशियम एक्सट्रूज़न उत्पादों में से एक हैं। सामान्य मिश्र धातु ग्रेड में AZ31B, M1C और AZ63B शामिल हैं, जो गोल और आयताकार बार में आपूर्ति किए जाते हैं।
रेल परिवहन
मैग्नीशियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न रेल वाहन लाइटिंग में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं, कंपन, शोर और ऊर्जा की खपत को कम करते हैं, जबकि पेलोड क्षमता में वृद्धि करते हैं। बड़े क्रॉस-सेक्शन, अल्ट्रा-लॉन्ग, उच्च-सटीक मैग्नीशियम मिश्र धातु प्रोफाइल को हाई-स्पीड ट्रेनों में सफलतापूर्वक लागू किया गया है, जिसमें साइडवॉल पैनल, लगेज रैक, फ्लोर गाइड रेल, बीम और अनुदैर्ध्य सदस्य शामिल हैं।
टेक्सटाइल मशीनरी
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बड़ी खोखली मैग्नीशियम मिश्र धातु प्रोफाइल का उपयोग ताना बुनाई मशीनों और सुई बिस्तरों में किया जाता है, जो जड़ता को काफी कम करता है और उच्च गति संचालन के दौरान परिचालन स्थिरता में सुधार करता है।
एयरोस्पेस और रक्षा
एयरोस्पेस और सैन्य अनुप्रयोगों में, मैग्नीशियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न अपने हल्के लाभ और विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रदर्शन का लाभ उठाते हैं।
IV. मैग्नीशियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न में वर्तमान चुनौतियाँ 1. लागत में कमी
हालांकि बिलेट की लागत पैमाने पर एल्यूमीनियम के करीब पहुंच सकती है, लेकिन मैग्नीशियम मिश्र धातुओं को आमतौर पर क्रैकिंग से बचने के लिए कम एक्सट्रूज़न गति की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादन अधिक होता है
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लागत। उच्च गति से एक्सट्रूडेबल मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का विकास लागत के लिए आवश्यक है
कमी।
2. उच्च उत्पादकता पर उच्च शक्ति
वर्तमान में कई मैग्नीशियम मिश्र धातु प्रोफाइल 6061 और 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के शक्ति स्तर से मेल खाते हैं, कुछ 500 एमपीए के करीब तन्य शक्ति तक पहुँचते हैं। हालाँकि, उत्पादकता और फॉर्मेबिलिटी अभी भी एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से पीछे हैं। चल रहे शोध का लक्ष्य उच्च गति एक्सट्रूज़न के लिए उपयुक्त उच्च शक्ति वाले मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का विकास करना है, जिससे व्यापक औद्योगिक स्वीकृति मिल सके।
तकनीकी सहायता के बारे में
यह लेख हिलबो मैग्नीशियम मिश्र धातु सामग्री कंपनी, लिमिटेड द्वारा प्रदान किया गया है, जो मैग्नीशियम मिश्र धातु सामग्री का एक निर्माता और वैश्विक आपूर्तिकर्ता है, जिसमें मैग्नीशियम मिश्र धातु शीट, प्लेट, ट्यूब, बार और एक्सट्रूडेड प्रोफाइल...आदि शामिल हैं।
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