ലോഹങ്ങളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു സമഗ്രമായ വഴികാട്ടി. ലോകമെമ്പാടുമുള്ള എഞ്ചിനീയർമാർക്കും ഡിസൈനർമാർക്കുമായി പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ, തിരഞ്ഞെടുക്കാനുള്ള മാനദണ്ഡങ്ങൾ, ആഗോള നിലവാരങ്ങൾ എന്നിവ ഇതിൽ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നു.
ലോഹങ്ങളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പും ഗുണങ്ങളും: എഞ്ചിനീയർമാർക്കും ഡിസൈനർമാർക്കുമുള്ള ഒരു ആഗോള വഴികാട്ടി
ഒരു പ്രത്യേക ആവശ്യത്തിനായി ശരിയായ ലോഹം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് എഞ്ചിനീയറിംഗിലും ഡിസൈനിംഗിലും നിർണായകമായ ഒരു തീരുമാനമാണ്. ഇത് അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ പ്രകടനം, ഈട്, സുരക്ഷ, ചെലവ് എന്നിവയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു. ഈ വഴികാട്ടി പ്രധാനപ്പെട്ട ലോഹ ഗുണങ്ങൾ, പദാർത്ഥങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനുള്ള മാനദണ്ഡങ്ങൾ, പ്രസക്തമായ ആഗോള നിലവാരങ്ങൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ച് സമഗ്രമായ ഒരു അവലോകനം നൽകുന്നു. എഞ്ചിനീയർമാർക്കും ഡിസൈനർമാർക്കും അവരുടെ സ്ഥാനം അല്ലെങ്കിൽ വ്യവസായം പരിഗണിക്കാതെ, അറിവോടെയുള്ള തീരുമാനങ്ങൾ എടുക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു.
ലോഹങ്ങളുടെ പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കൽ
തിരഞ്ഞെടുക്കൽ പ്രക്രിയയിലേക്ക് കടക്കുന്നതിന് മുൻപ്, ലോഹങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്ന വിവിധ ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്. ഈ ഗുണങ്ങളാണ് ഒരു ലോഹം വിവിധ സാഹചര്യങ്ങളിൽ എങ്ങനെ പെരുമാറുമെന്നും ഒരു പ്രത്യേക ഉപയോഗത്തിന് അതിൻ്റെ അനുയോജ്യതയും നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.
യാന്ത്രിക ഗുണങ്ങൾ
ഒരു ലോഹത്തിൽ ബലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ അത് എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കുന്നു എന്ന് വിവരിക്കുന്നതാണ് യാന്ത്രിക ഗുണങ്ങൾ. പ്രധാനപ്പെട്ട യാന്ത്രിക ഗുണങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
- ടെൻസൈൽ സ്ട്രെങ്ത് (വലിവ് ബലം): വലിവ് ബലത്തിൻ കീഴിൽ പൊട്ടുന്നതിന് മുൻപ് ഒരു ലോഹത്തിന് താങ്ങാൻ കഴിയുന്ന പരമാവധി മർദ്ദം. ലോഹത്തിൽ വലിവ് ശക്തികൾ പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്ന സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇത് നിർണ്ണായകമാണ്.
- യീൽഡ് സ്ട്രെങ്ത് (വിരൂപണ ബലം): ഒരു ലോഹത്തിന് സ്ഥിരമായ രൂപഭേദം സംഭവിക്കാൻ തുടങ്ങുന്ന മർദ്ദം. അളവുകളിലെ സ്ഥിരത പ്രധാനമായ പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് ഇത് പ്രധാനമാണ്.
- ഇലാസ്തികത: ഒരു ബലം നീക്കം ചെയ്ത ശേഷം അതിൻ്റെ യഥാർത്ഥ രൂപത്തിലേക്ക് മടങ്ങിവരാനുള്ള ലോഹത്തിൻ്റെ കഴിവ്. ഇത് യംഗ്സ് മോഡുലസ് ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുന്നു.
- ഡക്റ്റിലിറ്റി (വലിച്ചുനീട്ടാനുള്ള കഴിവ്): പൊട്ടാതെ ഒരു ലോഹത്തെ കമ്പിയായി വലിച്ചുനീട്ടാനോ നീട്ടാനോ ഉള്ള കഴിവ്. രൂപീകരണ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ഇത് പ്രധാനമാണ്.
- മാലിയബിലിറ്റി (അടിച്ചുപരത്താനുള്ള കഴിവ്): പൊട്ടാതെ ഒരു ലോഹത്തെ ചുറ്റിക കൊണ്ടോ റോൾ ചെയ്തോ നേർത്ത ഷീറ്റുകളാക്കി മാറ്റാനുള്ള കഴിവ്. രൂപീകരണ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ഇതും പ്രധാനമാണ്.
- കാഠിന്യം (ഹാർഡ്നസ്): ഉപരിതലത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദത്തെ പ്രതിരോധിക്കാനുള്ള കഴിവ്. സാധാരണയായി ഇൻ്റൻ്റേഷൻ വഴി അളക്കുന്നു. റോക്ക്വെൽ, വിക്കേഴ്സ്, ബ്രിനെൽ തുടങ്ങിയ സ്കെയിലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുന്നു.
- ഇംപാക്ട് സ്ട്രെങ്ത് (ആഘാത ബലം): പെട്ടെന്നുള്ള ആഘാതങ്ങളെയോ പ്രഹരങ്ങളെയോ ചെറുക്കാനുള്ള ഒരു ലോഹത്തിന്റെ കഴിവ്. സുരക്ഷാ-നിർണായകമായ പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് ഇത് നിർണായകമാണ്.
- ഫാറ്റിഗ് സ്ട്രെങ്ത് (ആവർത്തന ബലം): ആവർത്തിച്ചുള്ള മർദ്ദ ചക്രങ്ങളെ പരാജയപ്പെടാതെ ചെറുക്കാനുള്ള ഒരു ലോഹത്തിൻ്റെ കഴിവ്. കറങ്ങുന്ന യന്ത്രങ്ങൾ പോലുള്ള ചാക്രിക ലോഡിംഗ് ഉൾപ്പെടുന്ന പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് ഇത് പ്രധാനമാണ്.
- ക്രീപ് റെസിസ്റ്റൻസ്: ഉയർന്ന താപനിലയിൽ തുടർച്ചയായ മർദ്ദത്തിൽ രൂപഭേദം സംഭവിക്കുന്നതിനെ ചെറുക്കാനുള്ള ഒരു ലോഹത്തിൻ്റെ കഴിവ്. ജെറ്റ് എഞ്ചിനുകൾ അല്ലെങ്കിൽ പവർ പ്ലാൻ്റുകൾ പോലുള്ള ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് ഇത് പ്രധാനമാണ്.
ഉദാഹരണം: ഒരു പാലത്തിൻ്റെ കേബിൾ പരിഗണിക്കുക. പാലത്തിൻ്റെ ഭാരം താങ്ങാൻ ഉയർന്ന ടെൻസൈൽ സ്ട്രെങ്ത് അത്യാവശ്യമാണ്. അതുപോലെ, അതിൻ്റെ ആയുസ്സിലുടനീളം ട്രാഫിക്കിൽ നിന്നുള്ള നിരന്തരമായ മർദ്ദം താങ്ങാൻ ഫാറ്റിഗ് സ്ട്രെങ്ത് നിർണായകമാണ്.
ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ
ഒരു ലോഹത്തിൻ്റെ സഹജമായ സ്വഭാവങ്ങളെയാണ് ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ എന്ന് പറയുന്നത്. പ്രധാനപ്പെട്ട ഭൗതിക ഗുണങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
- സാന്ദ്രത (ഡെൻസിറ്റി): ഒരു യൂണിറ്റ് വ്യാപ്തത്തിലെ പിണ്ഡം. ഭാരം കുറഞ്ഞ പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് പ്രധാനമാണ്.
- ദ്രവണാങ്കം (മെൽറ്റിംഗ് പോയിൻ്റ്): ഒരു ലോഹം ഖരത്തിൽ നിന്ന് ദ്രാവകാവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുന്ന താപനില. ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള പ്രക്രിയകൾക്ക് പ്രധാനമാണ്.
- താപചാലകത: ഒരു ലോഹത്തിന് താപം കടത്തിവിടാനുള്ള കഴിവ്. ഹീറ്റ് സിങ്കുകൾ പോലുള്ള താപ കൈമാറ്റം ഉൾപ്പെടുന്ന പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് ഇത് പ്രധാനമാണ്.
- വൈദ്യുതചാലകത: ഒരു ലോഹത്തിന് വൈദ്യുതി കടത്തിവിടാനുള്ള കഴിവ്. ഇലക്ട്രിക്കൽ വയറിംഗിനും ഘടകങ്ങൾക്കും ഇത് പ്രധാനമാണ്.
- താപീയ വികാസ ഗുണാങ്കം: താപനിലയിലെ മാറ്റങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് ഒരു ലോഹം എത്രമാത്രം വികസിക്കുകയോ ചുരുങ്ങുകയോ ചെയ്യുന്നു. വ്യത്യസ്ത ലോഹങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഘടനകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ ഇത് പ്രധാനമാണ്.
- കാന്തികത: ഒരു ലോഹത്തിന് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലേക്ക് ആകർഷിക്കപ്പെടാനുള്ള കഴിവ്. ഫെറസ് ലോഹങ്ങൾ (ഇരുമ്പ് അടങ്ങിയവ) സാധാരണയായി കാന്തിക സ്വഭാവമുള്ളവയാണ്.
ഉദാഹരണം: കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയും ഉയർന്ന ഭാര-ബല അനുപാതവും കാരണം അലുമിനിയം വിമാന നിർമ്മാണത്തിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചെമ്പ് അതിൻ്റെ മികച്ച വൈദ്യുതചാലകത കാരണം ഇലക്ട്രിക്കൽ വയറിംഗിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
രാസപരമായ ഗുണങ്ങൾ
ഒരു ലോഹം അതിൻ്റെ ചുറ്റുപാടുകളുമായി എങ്ങനെ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്ന് വിവരിക്കുന്നതാണ് രാസപരമായ ഗുണങ്ങൾ. ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട രാസപരമായ ഗുണം ഇതാണ്:
- നാശന പ്രതിരോധം (കൊറോഷൻ റെസിസ്റ്റൻസ്): ചുറ്റുപാടുകളുമായുള്ള രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ കാരണം ഉണ്ടാകുന്ന അപചയത്തെ ചെറുക്കാനുള്ള ഒരു ലോഹത്തിന്റെ കഴിവ്. നാശമുണ്ടാക്കുന്ന വസ്തുക്കളോ പരിസ്ഥിതിയോ ആയി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് ഇത് നിർണായകമാണ്.
ഉദാഹരണം: സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീലിൻ്റെ മികച്ച നാശന പ്രതിരോധം കാരണം അത് ഭക്ഷ്യ സംസ്കരണ ഉപകരണങ്ങളിലും സമുദ്രവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മേഖലകളിലും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ടൈറ്റാനിയം ബയോമെഡിക്കൽ ഇംപ്ലാൻ്റുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം ഇത് ജൈവ-അനുയോജ്യവും ശരീരത്തിനുള്ളിലെ നാശനത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതുമാണ്.
സാധാരണ ലോഹസങ്കരങ്ങളും അവയുടെ ഗുണങ്ങളും
ലോഹങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങൾ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനായി മറ്റ് മൂലകങ്ങളുമായി ചേർത്ത് ലോഹസങ്കരങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ചില ലോഹസങ്കരങ്ങളും അവയുടെ പ്രയോഗങ്ങളും താഴെ നൽകുന്നു:
സ്റ്റീൽ (ഉരുക്ക്)
സ്റ്റീൽ ഇരുമ്പിൻ്റെയും കാർബണിൻ്റെയും ഒരു ലോഹസങ്കരമാണ്, പലപ്പോഴും അതിൻ്റെ ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി മറ്റ് ഘടകങ്ങളും ചേർക്കുന്നു. വിവിധതരം സ്റ്റീലുകൾ വിപുലമായ ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു:
- കാർബൺ സ്റ്റീൽ: ശക്തവും താരതമ്യേന വിലകുറഞ്ഞതും, എന്നാൽ നാശത്തിന് വിധേയവുമാണ്. നിർമ്മാണം, ഉപകരണങ്ങൾ, യന്ത്രങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- അലോയ് സ്റ്റീൽ: ബലം, കാഠിന്യം, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി അധിക ലോഹസങ്കര ഘടകങ്ങൾ (ഉദാഹരണത്തിന്, ക്രോമിയം, നിക്കൽ, മോളിബ്ഡിനം) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഗിയറുകൾ, ഷാഫ്റ്റുകൾ, ഉയർന്ന പ്രകടനശേഷിയുള്ള ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ: മികച്ച നാശന പ്രതിരോധം നൽകുന്നതിന് ക്രോമിയം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഭക്ഷ്യ സംസ്കരണം, മെഡിക്കൽ ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ, വാസ്തുവിദ്യാ പ്രയോഗങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. നാശന പ്രതിരോധത്തിൻ്റെയും ബലത്തിൻ്റെയും വ്യത്യസ്ത തലങ്ങളുള്ള വിവിധ ഗ്രേഡുകൾ (ഉദാ. 304, 316) നിലവിലുണ്ട്.
- ടൂൾ സ്റ്റീൽ: കഠിനവും തേയ്മാനത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതും. കട്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ, ഡൈകൾ, മോൾഡുകൾ എന്നിവയ്ക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഉദാഹരണം: വാഹന നിർമ്മാണത്തിൽ ഭാരം കുറയ്ക്കാനും ഇന്ധനക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്താനും ഹൈ-സ്ട്രെങ്ത് ലോ-അലോയ് (HSLA) സ്റ്റീൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലോകമെമ്പാടുമുള്ള കർശനമായ എമിഷൻ മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കാൻ ഇത് കാർ നിർമ്മാതാക്കളെ അനുവദിക്കുന്നു.
അലുമിനിയം
അലുമിനിയം ഭാരം കുറഞ്ഞതും നാശനത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതും നല്ല വൈദ്യുത-താപ ചാലകതയുമുള്ള ഒരു ലോഹമാണ്. അതിൻ്റെ ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി മറ്റ് ഘടകങ്ങളുമായി ചേർത്ത് ലോഹസങ്കരങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു.
- അലുമിനിയം ലോഹസങ്കരങ്ങൾ: വിവിധ ലോഹസങ്കരങ്ങൾ ബലം, വെൽഡ് ചെയ്യാനുള്ള കഴിവ്, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവയുടെ വ്യത്യസ്ത സംയോജനങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. ചെമ്പ്, മഗ്നീഷ്യം, സിലിക്കൺ, സിങ്ക് എന്നിവയാണ് സാധാരണയായി ചേർക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ. നാലക്ക സംഖ്യാ സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ച് തരംതിരിക്കുന്നു (ഉദാ. 6061, 7075).
ഉദാഹരണം: 6061 അലുമിനിയം അതിൻ്റെ നല്ല ബലം, വെൽഡിംഗ് ചെയ്യാനുള്ള കഴിവ്, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവ കാരണം എയ്റോസ്പേസ്, ഓട്ടോമോട്ടീവ്, ഘടനാപരമായ പ്രയോഗങ്ങളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. 7075 അലുമിനിയം അതിൻ്റെ ഉയർന്ന ബലത്തിന് പേരുകേട്ടതാണ്, ഇത് വിമാന ഘടനകളിലും ഉയർന്ന പ്രകടനശേഷിയുള്ള കായിക ഉപകരണങ്ങളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ടൈറ്റാനിയം
ടൈറ്റാനിയം ശക്തവും, ഭാരം കുറഞ്ഞതും, ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധവും, മികച്ച ജൈവ-അനുയോജ്യതയുമുള്ള ഒരു ലോഹമാണ്. ഇത് സ്റ്റീലിനേക്കാളും അലുമിനിയത്തേക്കാളും വളരെ വിലയേറിയതാണ്.
- ടൈറ്റാനിയം ലോഹസങ്കരങ്ങൾ: നിർദ്ദിഷ്ട ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി പലപ്പോഴും അലുമിനിയം, വനേഡിയം, മറ്റ് ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയുമായി ചേർത്ത് ലോഹസങ്കരങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു.
ഉദാഹരണം: Ti-6Al-4V (ഗ്രേഡ് 5 ടൈറ്റാനിയം) ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ടൈറ്റാനിയം ലോഹസങ്കരമാണ്, ഇത് ബലം, ഡക്റ്റിലിറ്റി, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവയുടെ നല്ലൊരു സന്തുലിതാവസ്ഥ നൽകുന്നു. എയ്റോസ്പേസ്, മെഡിക്കൽ ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ, രാസ സംസ്കരണ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ചെമ്പ്
ചെമ്പ് മികച്ച വൈദ്യുത-താപ ചാലകവും നല്ല നാശന പ്രതിരോധവുമുള്ള ഒരു ലോഹമാണ്. ഇത് ഡക്റ്റൈലും മാലിയബിളും ആണ്.
- ചെമ്പ് ലോഹസങ്കരങ്ങൾ: പിച്ചള (ചെമ്പും സിങ്കും), ഓട് (ചെമ്പ്, ടിൻ, മറ്റ് ഘടകങ്ങൾ) എന്നിവ വർദ്ധിച്ച ബലം, നാശന പ്രതിരോധം തുടങ്ങിയ വ്യത്യസ്ത ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
ഉദാഹരണം: പിച്ചള സാധാരണയായി പ്ലംബിംഗ് ഫിക്ചറുകൾ, സംഗീതോപകരണങ്ങൾ, അലങ്കാര ഹാർഡ്‌വെയറുകൾ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഓട് ബെയറിംഗുകൾ, ബുഷിംഗുകൾ, സമുദ്ര സംബന്ധമായ പ്രയോഗങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പദാർത്ഥങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനുള്ള മാനദണ്ഡങ്ങൾ: ഒരു ചിട്ടയായ സമീപനം
ഒരു പ്രത്യേക പ്രയോഗത്തിനായി അനുയോജ്യമായ ലോഹം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിൽ വിവിധ ഘടകങ്ങളുടെ ചിട്ടയായ വിലയിരുത്തൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. അതിനായുള്ള ഒരു ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള സമീപനം ഇതാ:
- പ്രയോഗത്തിൻ്റെ ആവശ്യകതകൾ നിർവചിക്കുക: ഘടകത്തിൻ്റെയോ ഘടനയുടെയോ പ്രവർത്തനപരമായ ആവശ്യകതകൾ വ്യക്തമായി തിരിച്ചറിയുക. ഇതിൽ അത് വഹിക്കേണ്ട ഭാരങ്ങൾ, അത് പ്രവർത്തിക്കുന്ന പരിസ്ഥിതി, ആവശ്യമായ ആയുസ്സ്, ഏതെങ്കിലും പ്രത്യേക പ്രകടന മാനദണ്ഡങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.
- നിർണായക ഗുണങ്ങൾ തിരിച്ചറിയുക: പ്രയോഗത്തിന് ആവശ്യമായ നിർണായകമായ യാന്ത്രിക, ഭൗതിക, രാസപരമായ ഗുണങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുക. ബലം, കാഠിന്യം, നാശന പ്രതിരോധം, താപചാലകത, വൈദ്യുതചാലകത തുടങ്ങിയ ഘടകങ്ങൾ പരിഗണിക്കുക.
- നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾ പരിഗണിക്കുക: ഘടകം നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾ വിലയിരുത്തുക. ചില ലോഹങ്ങൾ മെഷീൻ ചെയ്യാനും വെൽഡ് ചെയ്യാനും രൂപപ്പെടുത്താനും മറ്റുള്ളവയേക്കാൾ എളുപ്പമാണ്. വിവിധ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളുടെ ചെലവും ലഭ്യതയും പരിഗണിക്കുക.
- ചെലവ് വിലയിരുത്തുക: വിവിധ ലോഹങ്ങളുടെ ചെലവ് വിലയിരുത്തുക, അതിൽ മെറ്റീരിയൽ ചെലവ്, സംസ്കരണ ചെലവ്, ലൈഫ് സൈക്കിൾ ചെലവ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. പ്രകടനവും ചെലവും തമ്മിലുള്ള വിട്ടുവീഴ്ചകൾ പരിഗണിക്കുക.
- സുസ്ഥിരത പരിഗണിക്കുക: വിവിധ ലോഹങ്ങളുടെ പാരിസ്ഥിതിക ആഘാതം വിലയിരുത്തുക, അവയുടെ പുനരുപയോഗ സാധ്യതയും ഊർജ്ജ ഉപഭോഗവും ഉൾപ്പെടെ. സാധ്യമാകുമ്പോഴെല്ലാം പുനരുപയോഗിച്ച വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് പരിഗണിക്കുക.
- പ്രസക്തമായ നിലവാരങ്ങൾ ഗവേഷണം ചെയ്യുക: പ്രയോഗത്തിൽ വസ്തുക്കളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പും ഉപയോഗവും നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും ബാധകമായ വ്യവസായ നിലവാരങ്ങളോ നിയന്ത്രണങ്ങളോ തിരിച്ചറിയുക.
- സ്ഥാനാർത്ഥി വസ്തുക്കളുടെ ഒരു ഷോർട്ട്‌ലിസ്റ്റ് തയ്യാറാക്കുക: മുകളിൽ പറഞ്ഞ പരിഗണനകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, അത്യാവശ്യമായ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്ന സ്ഥാനാർത്ഥി ലോഹങ്ങളുടെ ഒരു ഷോർട്ട്‌ലിസ്റ്റ് തയ്യാറാക്കുക.
- പരിശോധനയും വിശകലനവും നടത്തുക: തിരഞ്ഞെടുത്ത ലോഹത്തിൻ്റെ പ്രകടനം പരിശോധിക്കുന്നതിന് ഉചിതമായ പരിശോധനയും വിശകലനവും നടത്തുക. ഇതിൽ യാന്ത്രിക പരിശോധന, നാശന പരിശോധന, ഫൈനൈറ്റ് എലമെൻ്റ് അനാലിസിസ് (FEA) എന്നിവ ഉൾപ്പെട്ടേക്കാം.
ഉദാഹരണം: ഒരു ഡീസാലിനേഷൻ പ്ലാൻ്റ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ, ഉപ്പുവെള്ളത്തിൻ്റെ ഉയർന്ന നാശന സാധ്യത കാരണം നാശന പ്രതിരോധം ഒരു പ്രധാന ആശങ്കയായിരിക്കും. അതിനാൽ, ഡ്യൂപ്ലെക്സ് സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ അല്ലെങ്കിൽ ടൈറ്റാനിയം ലോഹസങ്കരങ്ങൾ പോലുള്ള വസ്തുക്കൾ അവയുടെ ഉയർന്ന പ്രാരംഭ ചെലവ് ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും പരിഗണിക്കപ്പെടും, കാരണം അവയുടെ ദീർഘായുസ്സും കുറഞ്ഞ പരിപാലന ആവശ്യകതകളും പ്രാരംഭ നിക്ഷേപത്തെ മറികടക്കുന്നു.
ആഗോള നിലവാരങ്ങളും സവിശേഷതകളും
അന്താരാഷ്ട്ര സംഘടനകൾ ലോഹങ്ങൾക്കും വസ്തുക്കൾക്കുമായി നിരവധി നിലവാരങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുകയും പരിപാലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ നിലവാരങ്ങൾ മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങൾ വ്യക്തമാക്കുന്നതിനും സ്ഥിരതയും ഗുണനിലവാരവും ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും ഒരു പൊതുവായ ഭാഷ നൽകുന്നു.
ഐഎസ്ഒ (അന്താരാഷ്ട്ര സ്റ്റാൻഡേർഡൈസേഷൻ ഓർഗനൈസേഷൻ)
ഐഎസ്ഒ നിലവാരങ്ങൾ ലോകമെമ്പാടും വ്യാപകമായി അംഗീകരിക്കപ്പെടുകയും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അവ വിപുലമായ ലോഹങ്ങൾ, വസ്തുക്കൾ, പരിശോധനാ രീതികൾ, ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണ നടപടിക്രമങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
എഎസ്ടിഎം ഇൻ്റർനാഷണൽ (അമേരിക്കൻ സൊസൈറ്റി ഫോർ ടെസ്റ്റിംഗ് ആൻഡ് മെറ്റീരിയൽസ്)
എഎസ്ടിഎം നിലവാരങ്ങൾ വടക്കേ അമേരിക്കയിലും അന്തർദേശീയമായും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവ വിപുലമായ ലോഹങ്ങൾ, വസ്തുക്കൾ, പരിശോധനാ രീതികൾ, സവിശേഷതകൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
ഇഎൻ (യൂറോപ്യൻ മാനദണ്ഡങ്ങൾ)
ഇഎൻ നിലവാരങ്ങൾ യൂറോപ്പിലുടനീളം ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവ വിപുലമായ ലോഹങ്ങൾ, വസ്തുക്കൾ, പരിശോധനാ രീതികൾ, ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണ നടപടിക്രമങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
ജെഐഎസ് (ജാപ്പനീസ് ഇൻഡസ്ട്രിയൽ സ്റ്റാൻഡേർഡ്സ്)
ജെഐഎസ് നിലവാരങ്ങൾ ജപ്പാനിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവ വിപുലമായ ലോഹങ്ങൾ, വസ്തുക്കൾ, പരിശോധനാ രീതികൾ, സവിശേഷതകൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
ഉദാഹരണം: ഒരു പ്രോജക്റ്റിനായി സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ വ്യക്തമാക്കുമ്പോൾ, മെറ്റീരിയൽ രാസഘടന, യാന്ത്രിക ഗുണങ്ങൾ, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവയ്ക്കുള്ള ആവശ്യമായ സവിശേഷതകൾ പാലിക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ പ്രസക്തമായ ഐഎസ്ഒ, എഎസ്ടിഎം, അല്ലെങ്കിൽ ഇഎൻ നിലവാരം പരാമർശിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ശരിയായ ഗ്രേഡും ഗുണനിലവാരവും ലഭിക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ നിങ്ങൾ "ASTM A240 അനുസരിച്ചുള്ള സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ 316L" എന്ന് വ്യക്തമാക്കിയേക്കാം.
താപ സംസ്കരണവും ലോഹ ഗുണങ്ങളിൽ അതിൻ്റെ സ്വാധീനവും
താപ സംസ്കരണം എന്നത് ലോഹങ്ങളുടെ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ മാറ്റുന്നതിനും തന്മൂലം അവയുടെ യാന്ത്രിക ഗുണങ്ങൾ മാറ്റുന്നതിനും നിയന്ത്രിതമായി ചൂടാക്കുകയും തണുപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയാണ്. പ്രത്യേക ആവശ്യമുള്ള സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ നേടുന്നതിന് വ്യത്യസ്ത താപ സംസ്കരണ പ്രക്രിയകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- അനീലിംഗ്: ലോഹത്തെ മൃദുവാക്കുകയും ആന്തരിക സമ്മർദ്ദം കുറയ്ക്കുകയും ഡക്റ്റിലിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.
- ഹാർഡനിംഗ്: ലോഹത്തിൻ്റെ കാഠിന്യവും ബലവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. പലപ്പോഴും ഇതിനുശേഷം ടെമ്പറിംഗ് നടത്തുന്നു.
- ടെമ്പറിംഗ്: കാഠിന്യം സംഭരിച്ച സ്റ്റീലിൻ്റെ പൊട്ടൽ സാധ്യത കുറയ്ക്കുമ്പോൾ അതിൻ്റെ കുറച്ച് കാഠിന്യം നിലനിർത്തുന്നു.
- ക്വെഞ്ചിംഗ്: നിർദ്ദിഷ്ട മൈക്രോസ്ട്രക്ചറൽ മാറ്റങ്ങൾ കൈവരിക്കുന്നതിന് ഒരു ലോഹത്തെ വേഗത്തിൽ തണുപ്പിക്കുന്നു.
- കേസ് ഹാർഡനിംഗ്: ഒരു ലോഹത്തിൻ്റെ ഉപരിതലത്തെ കഠിനമാക്കുകയും ഉള്ളം താരതമ്യേന മൃദുവായി നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉപരിതലത്തിൽ ഉയർന്ന തേയ്മാന പ്രതിരോധം ആവശ്യമുള്ള ഭാഗങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഉദാഹരണം: സ്റ്റീൽ ഗിയറുകളുടെ കാഠിന്യവും തേയ്മാന പ്രതിരോധവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു കേസ് ഹാർഡനിംഗ് പ്രക്രിയയാണ് കാർബറൈസിംഗ്. കാർബൺ സമ്പുഷ്ടമായ അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഗിയർ ചൂടാക്കുന്നു, ഇത് കാർബൺ ഉപരിതല പാളിയിലേക്ക് വ്യാപിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. തുടർന്ന് ക്വെഞ്ചിംഗിലൂടെയും ടെമ്പറിംഗിലൂടെയും ഉപരിതലം കഠിനമാക്കുന്നു.
നാശനം തടയലും ലഘൂകരണവും
പല എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രയോഗങ്ങളിലും നാശനം ഒരു പ്രധാന ആശങ്കയാണ്. നാശനത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന ലോഹങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് നിർണായകമാണ്, എന്നാൽ നാശനം തടയുന്നതിനോ ലഘൂകരിക്കുന്നതിനോ മറ്റ് രീതികളും ഉപയോഗിക്കാം.
- സംരക്ഷണ കോട്ടിംഗുകൾ: പെയിൻ്റ്, പൗഡർ കോട്ടിംഗ്, അല്ലെങ്കിൽ ഗാൽവാനൈസിംഗ് പോലുള്ള ഒരു സംരക്ഷണ കോട്ടിംഗ് പ്രയോഗിക്കുന്നത് ലോഹത്തെ പരിസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്നതിലൂടെ നാശനം തടയാൻ കഴിയും.
- കാഥോഡിക് സംരക്ഷണം: ലോഹത്തെ നാശനത്തിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കാൻ ഒരു ബലിയാടായ ആനോഡ് അല്ലെങ്കിൽ ഇംപ്രസ്ഡ് കറൻ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- ഇൻഹിബിറ്ററുകൾ: നാശന നിരക്ക് കുറയ്ക്കുന്നതിന് പരിസ്ഥിതിയിലേക്ക് നാശന ഇൻഹിബിറ്ററുകൾ ചേർക്കുന്നു.
- മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്: നിർദ്ദിഷ്ട പരിതസ്ഥിതിയിൽ നാശനത്തെ സ്വാഭാവികമായി പ്രതിരോധിക്കുന്ന ഒരു ലോഹം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നു.
- ഡിസൈൻ പരിഗണനകൾ: ഈർപ്പം തങ്ങിനിൽക്കുന്നതോ നാശനം സംഭവിക്കാൻ കഴിയുന്ന വിള്ളലുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതോ ആയ ഡിസൈനുകൾ ഒഴിവാക്കുക.
ഉദാഹരണം: എണ്ണയും വാതകവും കൊണ്ടുപോകുന്ന പൈപ്പ് ലൈനുകൾ പലപ്പോഴും സംരക്ഷണ കോട്ടിംഗുകളുടെയും കാഥോഡിക് സംരക്ഷണത്തിൻ്റെയും സംയോജനം ഉപയോഗിച്ച് സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് നാശനം തടയുകയും അവയുടെ ദീർഘകാല സമഗ്രത ഉറപ്പാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. നിർദ്ദിഷ്ട നാശന സംരക്ഷണ തന്ത്രം മണ്ണിൻ്റെ അവസ്ഥ, പ്രവർത്തന താപനില, കൊണ്ടുപോകുന്ന ദ്രാവകത്തിൻ്റെ തരം എന്നിവ പരിഗണിക്കണം.
ലോഹങ്ങളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പിലെ പുതിയ പ്രവണതകൾ
ലോഹങ്ങളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് മേഖല നിരന്തരം വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്, പുതിയ വസ്തുക്കളും സാങ്കേതികവിദ്യകളും ഉയർന്നുവരുന്നു. ചില പ്രധാന പ്രവണതകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു:
- ഹൈ-എൻട്രോപ്പി അലോയ്സ് (HEAs): തുല്യമായ ആറ്റോമിക് അനുപാതത്തിൽ ഒന്നിലധികം പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയ ലോഹസങ്കരങ്ങൾ. HEA-കൾ പലപ്പോഴും മികച്ച ബലം, ഡക്റ്റിലിറ്റി, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.
- അഡിറ്റീവ് മാനുഫാക്ചറിംഗ് (3D പ്രിൻ്റിംഗ്): അഡിറ്റീവ് മാനുഫാക്ചറിംഗ് സങ്കീർണ്ണമായ രൂപങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനും ഇഷ്ടാനുസൃതമാക്കിയ ലോഹസങ്കരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനും അനുവദിക്കുന്നു. ഇത് അനുയോജ്യമായ ഗുണങ്ങളുള്ള പുതിയ വസ്തുക്കളുടെ വികാസത്തിന് സഹായിക്കുന്നു.
- ഭാരം കുറയ്ക്കൽ: ഗതാഗതത്തിൽ മെച്ചപ്പെട്ട ഇന്ധനക്ഷമതയുടെ ആവശ്യകതയും മറ്റ് പ്രയോഗങ്ങളിൽ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കുന്നതിൻ്റെയും ഫലമായി, അലുമിനിയം, മഗ്നീഷ്യം, ടൈറ്റാനിയം തുടങ്ങിയ ഭാരം കുറഞ്ഞ ലോഹങ്ങൾക്കും ലോഹസങ്കരങ്ങൾക്കും വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യകതയുണ്ട്.
- സുസ്ഥിരമായ വസ്തുക്കൾ: പാരിസ്ഥിതിക ആഘാതത്തെക്കുറിച്ചുള്ള വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആശങ്ക, പുനരുപയോഗിച്ച വസ്തുക്കളും ജൈവ-അധിഷ്ഠിത വസ്തുക്കളും ഉൾപ്പെടെ കൂടുതൽ സുസ്ഥിരമായ ലോഹങ്ങളുടെയും ലോഹസങ്കരങ്ങളുടെയും വികസനത്തിന് കാരണമാകുന്നു.
ഉപസംഹാരം
ലോഹങ്ങളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെയും ഡിസൈനിലെയും സങ്കീർണ്ണവും എന്നാൽ നിർണായകവുമായ ഒരു വശമാണ്. ലോഹങ്ങളുടെ പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ മനസിലാക്കുകയും, ചിട്ടയായ തിരഞ്ഞെടുക്കൽ പ്രക്രിയ പിന്തുടരുകയും, പ്രസക്തമായ ആഗോള നിലവാരങ്ങൾ പരിഗണിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, എഞ്ചിനീയർമാർക്കും ഡിസൈനർമാർക്കും അവരുടെ പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് ശരിയായ വസ്തുക്കൾ തിരഞ്ഞെടുക്കാൻ കഴിയും, ഇത് മെച്ചപ്പെട്ട പ്രകടനം, ഈട്, സുരക്ഷ എന്നിവയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. മെറ്റീരിയൽ സയൻസിലെ ഉയർന്നുവരുന്ന പ്രവണതകളെയും സാങ്കേതികവിദ്യകളെയും കുറിച്ച് അറിഞ്ഞിരിക്കുന്നത് അതിവേഗം വികസിക്കുന്ന ഈ മേഖലയിലെ വിജയത്തിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. ഈ വഴികാട്ടി ഒരു ആഗോള പശ്ചാത്തലത്തിൽ അറിവോടെയുള്ള ലോഹ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് തീരുമാനങ്ങൾ എടുക്കുന്നതിനുള്ള ശക്തമായ അടിത്തറ നൽകുന്നു.
നിരാകരണം: ഈ വഴികാട്ടി വിവര ആവശ്യങ്ങൾക്ക് മാത്രമുള്ളതാണ്, ഇത് പ്രൊഫഷണൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ഉപദേശത്തിന് പകരമായി കണക്കാക്കരുത്. തിരഞ്ഞെടുത്ത ലോഹം നിർദ്ദിഷ്ട പ്രയോഗത്തിന് അനുയോജ്യമാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ എല്ലായ്പ്പോഴും യോഗ്യരായ മെറ്റീരിയൽസ് എഞ്ചിനീയർമാരുമായി കൂടിയാലോചിക്കുകയും സമഗ്രമായ പരിശോധനയും വിശകലനവും നടത്തുകയും ചെയ്യുക.