इंजीनियरिंग सामग्री | Engineering Material
हम बहुत कुछ सुनते हैं जो एक वाहन का हिस्सा बनाते हैं, जैसे कि इंजन, ट्रांसमिशन, सीटें, एचवीएस (वेंटिलेशन, हवा संचालन और गरमाई) सिस्टम, और इसी तरह की चीजें। लेकिन क्या आपने कभी यह सोचा है कि इन्हें बनाने के लिए कौन सा सामग्री उपयोग किया जाता है? ऑटोमोबाइल उद्योग विभिन्न सामग्री का उपयोग करता है, जैसे कि, लोहा, एल्यूमिनियम, प्लास्टिक, कांच, इस्पात, रबर, पेट्रोलियम उत्पाद कॉपर, आदि, विभिन्न डेश बोर्ड, ट्रांसमिशन गियर्स या इंजन ब्लॉक जैसे विभिन्न घटक बनाने के लिए।
इंजीनियरिंग सामग्री का वर्गीकरण :
यह सामग्री विशाल गुणों और विशेषताओं के साथ उपलब्ध है। इसमें कई गुण होते हैं, जो सामग्री में प्राकृतिक रूप से होते हैं और इनमें से कुछ को विनिर्माण के दौरान बदला जा सकता है।
इंजीनियरिंग सामग्री को दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है – धातु और अधातु।
“धातु(Metals) :
धातुएं सबसे आमतौर पर प्रयुक्त इंजीनियरिंग सामग्री होती हैं। इन्हें और भी वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसे कि
नॉन फेरस (non-ferrous) और फेरस (ferrous metals).
फेरस (Ferrous metals).
जब किसी मेंटल या आलॉय में लोहा होता है, तो उसे अधातु धातु कहा जाता है। अधातु धातुएं टिकाऊ और मजबूत होती हैं, इसलिए इन्हें उन अनुप्रयोगों में प्रयुक्त किया जाता है जिनमें सस्ती मूल्य पर तानशीलता की आवश्यकता होती है। इन मेटल्स का उपयोग उपकरण, वाहन इंजन, पाइपलाइन, ऑटोमोबाइल, पुल, आदि बनाने में किया जाता है।
कार्बन स्टील(Carbon steel):
हाल के वर्षों में कई विकसित जटिल धातुओं का निर्माण किया गया है, लेकिन स्टील लगता है कि सबसे आम रूप से उपयोग होने वाली इंजीनियरिंग सामग्री बनी रहती है। स्टील कार्बन और आयरन का एक मिश्रण है और इसमें 2% से कम कार्बन होता है। कार्बन स्टील को आमतौर पर 0.03% से 1.2% कार्बन होने पर सादा कार्बन स्टील कहा जाता है। कार्बन के अलावा, इसमें सिलिकॉन, मैंगनीज, सल्फर और फॉस्फोरस भी होते हैं।
डैड माइल्ड स्टील(Dead mild steel) :
वो स्टील्स जिनमें 0.15% तक कार्बन होता है, उन्हें डैड माइल्ड स्टील कहा जाता है। यह एक सॉफ्ट सामग्री है ,इसे आसानी से नए रूप मे बनाया जा सकता है। कार की बॉडी, ड्रॉन कम्पोनेंट्स, टिनप्लेट, कील, रिवेट्स, पतली तारें, आदि, डैड माइल्ड स्टील से बनती हैं।
माइल्ड स्टील( Mild steel) :
इसमें लगभग 0.15–0.3% कार्बन होता है, जिससे यह मल्यूबल और आवर्ती होता है। माइल्ड स्टील की तानात्मक ताकत सामान्य होती है, लेकिन यह सस्ता और आसानी से बनाया जा सकता है। यह संरचनात्मक सदस्यों, शाफ्ट, लीवर, स्क्रू, कील, तारें, आदि बनाने के लिए प्रयुक्त होता है। माइल्ड स्टील को खाद्य और पेय के कैन्स बनाने के लिए टिन से लेपित किया जाता है।
मध्यम कार्बन स्टील(Medium carbon steel):
इसे निर्माणीय स्टील भी कहा जाता है। मध्यम कार्बन स्टील में 0.4–0.6% कार्बन होता है। यह मजबूत होता है, ताप उपचारनीय होता है, और इसलिए उबालते और समतल अवस्था में गुणों की विस्तार श्रेणी होती है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए प्रयुक्त होता है जहाँ ताकत और मजबूती की आवश्यकता होती है। तेज बंदूक, शाफ़्ट, एक्सल्स, क्रैंकशाफ्ट्स, कनेक्टिंग रॉड्स, गियर्स, वायर रोप, रेल, आदि, मध्यम कार्बन स्टील का उपयोग करके बनाए जाते हैं।
उच्च कार्बन स्टील(High carbon steel) :
किसी भी स्टील जिसमें 0.7–1.2% कार्बन हो, उसे उच्च कार्बन स्टील कहा जाता है। इसकी कार्बन स्टील की सबसे अधिक कठोरता और टफनेस होती है और यह सबसे कम आवर्ती होता है। इसका उपयोग मशीन उपकरण, कोल्ड चिसल्स, एक्स, डाइज़, टैप्स, ड्रिल्स और सॉ, हथौड़ों, चुरासी, आदि बनाने के लिए होता है।
आलॉय स्टील(Alloy Steel)
आलॉय स्टील वह स्टील है जिसमें कई तत्वों के साथ मिश्रित होता है, जैसे मैंगनीज, सिलिकॉन, मेटल, टाइटेनियम, कॉपर, क्रोमियम, और एल्यूमिनियम, जिससे इसकी गुणधर्मों को बढ़ावा मिलता है। उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील एक आलॉय स्टील है जिसमें निकल और क्रोम को विभिन्न अनुपातों में मिलाया जाता है ताकि सादा कार्बन स्टील बन सके। विभिन्न आलॉय स्टील, जैसे कि बढ़ी हुई हार्डनेस, कॉरोजन प्रतिरोध, ताकत और वेल्डेबिलिटी जैसे गुण होते हैं। आलॉय स्टील को तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: लो आलॉय स्टील, जिसमें 5% तक के आलॉय तत्व होते हैं; और उच्च आलॉय स्टील, जिसमें 10% से अधिक आलॉय तत्व होते हैं।
आलॉय स्टील का उपयोग कैटलिटिक कनवर्टर्स, कार के दरवाजों के स्तंभ, बस बॉडी, ईंधन यूनियन के घटक, शाफ़्ट्स, मोटरसाइकिल के फ़्रेम्स, साइकिल रिम्स, मोटरसाइकिल व्हील रिम्स, आदि में किया जाता है।
हाई स्टेंथ लो आलॉय स्टील (HSLA):
हाई स्टेंथ लो आलॉय स्टील (HSLA) एक प्रकार की आलॉय स्टील है जो कार्बन स्टील की तुलना में बेहतर यांत्रिक गुण प्रदान करती है। इसमें 0.05%–0.25% कार्बन होता है। इसे आसानी से बनाया और वेल्ड किया जा सकता है। इसका उपयोग ऑटोमोबाइल्स, पुल, रोलर कोस्टर्स, और अन्य संरचनाओं में किया जाता है। HSLA स्टील आमतौर पर समान ताकत वाले कार्बन स्टील की तुलना में 20% से 30% हल्का होते हैं।
कास्ट आयरन्स( cast iron):
2% से 4% कार्बन के साथ आयरन का एक आलॉय, सिलिकॉन, मैंगनीज, सल्फर और फॉस्फोरस रासायनिक सप्लीमेंट के साथ, कास्ट आयरन कहलाता है। इसके तुलनात्मक कम मेल्टिंग प्वाइंट, अच्छी कास्टेबिलिटी, कठोरता, रसायनिकता, कास्ट आयरन एक इंजीनियरिंग सामग्री बन गया है जिसमें विभिन्न प्रकार के उपयोग होते हैं। कई उत्पाद जैसे पाइप्स, मशीन कैस्टिंग, ओर्नामेंटल कैस्टिंग, ऑटोमोबाइल और ब्लॉक, कृषि मशीन पार्ट्स, आदि, कास्ट आयरन से बनाए जाते हैं।
चार प्रकार के कास्ट आयरन होते हैं, जो निम्नलिखित हैं:
ग्रे कास्ट आयरन ( Grey cast iron):
जब ग्रे कास्ट आयरन टूटता है, तो उसका रंग ग्रे होता है और ग्रेफाइट स्मज, जिसे सामान्यतः सतह पर उंगली रगड़ते समय प्राप्त किया जा सकता है। ग्रे कास्ट आयरन में 2.5%–4% कार्बन, 1%–3% सिलिकॉन, 0.4%–1.0% मैंगनीज, 0.15%-1% फॉस्फोरस और 0.1% सल्फर होता है।
ग्रे कास्ट आयरन में मशीनिंग क्षमता, और कंपन डैम्पिंग विशेषताएँ होती हैं। इसमे जंगरोधक गुण शील होता है। ग्रे कास्ट आयरन का उपयोग कार इंजन, सिलेंडर ब्लॉक, सिलेंडर हेड, गियर बॉक्स केस, फ्लाईव्हील, क्रैंक केस और पिस्टन, मशीन कैस्टिंग्स, मशीन टूल बेड्स, आदि के लिए किया जाता है।
सफेद कास्ट आयरन (White cast iron) :
2% – 4.3 % कार्बन के साथ आयरन को तेजी से ठंडा करने से सफेद कास्ट आयरन उत्पन्न होता है। इसमें बहुत अधिक मात्रा में आयरन कार्बाइड की उपस्थिति के कारण यह कठोर और टफ होता है; और इसका उपयोग वहाँ किया जाता है जहाँ घिसाई प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
मैलिएबल कास्ट आयरन (Malleable cast iron):
यह मूल रूप से सफेद कास्ट आयरन होता है, जिसे हिट उपचार से प्राप्त किया जाता है। यह तब बनता है जब सफेद कास्ट आयरन को लगभग 920 °सेल्सियस तक गरम किया जाता है और फिर बहुत धीरे से ठंडा होने दिया जाता है। इसमें अच्छी तानात्मक ताकत, उत्कृष्ट प्रभाव ताकत, जंग प्रतिरोध विशेषता होती है। इसका उपयोग एक्सल बेयरिंग्स, ट्रैक व्हील्स, ऑटोमोटिव क्रैंकशाफ्ट्स, आदि बनाने के लिए किया जा सकता है।
स्फेरोइडल ग्रेफाइट कास्ट आयरन (Spheroidal graphite cast iron):
इसे छोटे गोले या नोड्यूल्स के रूप में ग्रेफाइट के रूप में पाया जाने वाले नाम से भी जाना जाता है, स्फेरोइडल ग्रेफाइट कास्ट आयरन में ग्रेफाइट होता है। यह आयरन को ढलने से पहले मैग्नीशियम या सीरियम को मिलाकर उत्पन्न होता है। नोड्यूलर कास्ट आयरन ग्रे कास्ट आयरन से ज्यादा लचीला और मजबूत होता है। लचीलता, ताकत, और कास्ट एबिलिटी के उच्च संयोजन ने इसे एक बेहद आकर्षक इंजीनियरिंग सामग्री बना दिया है। इसका उपयोग गियर्स, कैमशाफ्ट्स, क्रैंकशाफ्ट्स, आदि के निर्मण में किया जाता है।
आलॉय कास्ट आयरन(Alloy cast iron):
इसमें निकेल, क्रोमियम, मोलिब्डेनम, वेनेडियम कॉपर, आदि जैसे आलॉय तत्व होते हैं, जो ताकत बढ़ाने या उष्मा उपचार सुविधा प्रदान करने में मदद करते हैं।
रॉट आयरन:(Wrought iron)
रॉट आयरन एक आयरन आलॉय होता है जिसमें लगभग 0.03% कार्बन और 1.8% तक की कोई अशुद्धियां होती हैं, जो मुख्य रूप से दाग होते हैं। यह अत्यधिक कठोर, मैलिएबल और लचीला होता है और फोर्ज वेल्डिंग द्वारा आसानी से बनाया और जोड़ा जा सकता है। इसकी उपर्युक्त ताकत कम होती है, इसलिए इसका प्रमुख रूप से डेकोरेटिव के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे कि रेलिंग्स, आउटडोर सीढ़ियाँ, बाड़ और दरवाजे, नट्स और बोल्ट्स, हैंडरेल्स, आदि बनाने के लिए।