යන්ත්‍ර සහ ව්‍යුහාත්මක නිර්මාණයේ ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම
ඉංජිනේරු විද්‍යාව සහ සැලසුම්කරණයේදී, ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම යන්ත්‍ර සහ ව්‍යුහාත්මක සැලසුම්වල කාර්ය සාධනය, පිරිවැය, කල්පැවැත්ම සහ ආරක්ෂාවට බලපාන වඩාත්ම තීරණාත්මක තීරණවලින් එකකි. මෙම තීරණයට සාමාන්‍යයෙන් යාන්ත්‍රික, භෞතික සහ රසායනික ගුණාංග මෙන්ම ආර්ථික හා පාරිසරික අංශ ඇතුළු පුළුල් පරාසයක සලකා බැලීම් ඇතුළත් වේ. යන්ත්‍ර සහ ව්‍යුහාත්මක සැලසුම්වල නිතර භාවිතා වන ද්‍රව්‍ය කිහිපයක් මෙන්ම ඒවා තෝරා ගැනීමේදී සලකා බැලිය යුතු සාධක මෙම ලිපියෙන් සාකච්ඡා කෙරේ.
1. වානේ
වානේ යනු එහි ඉහළ ශක්තිය, විරූපණයට ඉහළ ප්‍රතිරෝධය සහ සාපේක්ෂව අඩු පිරිවැය හේතුවෙන් යන්ත්‍රෝපකරණ සහ ව්‍යුහාත්මක සැලසුම් වල බහුලව භාවිතා වන ද්‍රව්‍යයකි. කාබන්, මැංගනීස්, ක්‍රෝමියම් සහ නිකල් වැනි විවිධ මූලද්‍රව්‍ය එකතු කිරීමෙන් වානේවල යාන්ත්‍රික ගුණාංග සකස් කළ හැකිය.
වානේ වල වාසි:
– ඉහළ ශක්තිය: වානේවල ඉහළ ආතන්ය සහ සම්පීඩ්‍යතා ශක්තියක් ඇති අතර, එමඟින් ගොඩනැගිලි රාමු වල සිට යන්ත්‍ර සංරචක දක්වා පුළුල් පරාසයක යෙදුම් සඳහා සුදුසු වේ.
– ලබා ගැනීමේ හැකියාව සහ පිරිවැය: වානේ පහසුවෙන් ලබා ගත හැකි අතර සමාන ගුණ ඇති අනෙකුත් ද්‍රව්‍ය හා සසඳන විට සාපේක්ෂව ලාභදායී වේ.
– ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමේ හැකියාව: වානේ එහි යාන්ත්‍රික ගුණාංග නැති නොකර සම්පූර්ණයෙන්ම ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කළ හැකි අතර එමඟින් එය පරිසර හිතකාමී වේ.
වානේ වල අවාසි:
– විඛාදනයට: වානේ විඛාදනයට ගොදුරු වේ, විශේෂයෙන් තෙතමනය සහිත පරිසරවල හෝ විඛාදන ද්‍රව්‍ය සමඟ භාවිතා කරන විට. මල නොබැඳෙන වානේ හෝ ගැල්වනයිස් කිරීම වැනි ආරක්ෂිත ආලේපනයක් භාවිතා කිරීමෙන් මෙම ගැටළුව අවම කර ගත හැකිය.
– බර: වානේ සාපේක්ෂව බර බැවින් සැහැල්ලු ද්‍රව්‍ය අවශ්‍ය යෙදුම් සඳහා එය අඩු සුදුසු වේ.
2. ඇලුමිනියම්
ඇලුමිනියම් එහි සැහැල්ලු බර, ප්‍රමාණවත් ශක්තිය සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය සඳහා ප්‍රසිද්ධය. මෙය අභ්‍යවකාශ සහ මෝටර් රථ කර්මාන්ත වැනි බර අඩු කර ගැනීම ඉතා වැදගත් වන යෙදුම් සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.
ඇලුමිනියම් වල වාසි:
- සැහැල්ලු බර: ඇලුමිනියම් බර වානේ වලින් තුනෙන් එකක් පමණ වන බැවින් බර අඩු කර ගැනීම අවශ්‍ය යෙදුම් සඳහා එය ඉතා ප්‍රයෝජනවත් වේ.
- විඛාදන ප්‍රතිරෝධය: ඇලුමිනියම් ස්වභාවික ආරක්ෂිත ඔක්සයිඩ් තට්ටුවක් සාදයි, එය කටුක පරිසරවල පවා විඛාදනයට ප්‍රතිරෝධී වේ.
– සන්නායකතාවය: ඇලුමිනියම් හොඳ තාප සහ විද්‍යුත් සන්නායකතාවයක් ඇති අතර එය විවිධ ඉංජිනේරු යෙදීම්වල වැදගත් වේ.
ඇලුමිනියම් වල අවාසි:
– අඩු ශක්තිය: ඇලුමිනියම් සාමාන්‍යයෙන් වානේ හා සසඳන විට අඩු ශක්තියක් ඇත, නමුත් ඇලුමිනියම් මිශ්‍ර ලෝහවලට මෙම ගුණාංගය වැඩි දියුණු කළ හැකිය.
– මිල අධිකයි: ඇලුමිනියම් වානේ වලට වඩා මිල අධිකයි, නමුත් සමහර යෙදුම්වල ඉන්ධන පිරිවැය අඩු වීම හෝ වෙනත් ප්‍රතිලාභ නිසා වටිනාකම ඉක්මවා යයි.
3. ටයිටේනියම්
ටයිටේනියම් යනු එහි ඉහළ ශක්තිය, සැහැල්ලු බර සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධයේ අද්විතීය සංයෝජනය නිසා අසාමාන්‍ය ද්‍රව්‍යයකි. එය අභ්‍යවකාශ, වෛද්‍ය සහ රසායනික ඉංජිනේරු විද්‍යාව වැනි ඉල්ලුමක් ඇති යෙදුම්වල බහුලව භාවිතා වේ.
ටයිටේනියම් වල වාසි:
– ඉහළ ශක්තිය සහ සැහැල්ලු බර: ටයිටේනියම් ඉතා ඉහළ ශක්තිය-බර අනුපාතයක් ඇත, ඇලුමිනියම් වලට වඩා ශක්තිමත් සහ වානේ වලට වඩා සැහැල්ලු ය.
– ජෛව අනුකූලතාව: ටයිටේනියම් ජෛව අනුකූලතාව ඇති බැවින් එය වෛද්‍ය බද්ධ කිරීම් සඳහා භාවිතා කිරීමට සුදුසු වේ.
– විඛාදන ප්‍රතිරෝධය: ටයිටේනියම් සමුද්‍ර හා රසායනික පරිසරවල විඛාදනයට ඇතුළුව විඛාදනයට විශිෂ්ට ප්‍රතිරෝධයක් දක්වයි.
ටයිටේනියම් වල අවාසි:
– පිරිවැය: ටයිටේනියම් ඉතා මිල අධික වන අතර යන්ත්‍රගත කිරීමට අපහසු වන අතර, එමඟින් එහි භාවිතය සැබවින්ම අවශ්‍ය යෙදුම් වලට සීමා කළ හැකිය.
– සැකසුම් ක්‍රියාවලිය: ටයිටේනියම් සම්බන්ධ කිරීම සහ සැකසීම වානේ හෝ ඇලුමිනියම් වලට වඩා සංකීර්ණ වේ.
4. ප්ලාස්ටික් සහ සංයුක්ත
යන්ත්‍රෝපකරණ සහ ව්‍යුහාත්මක සැලසුම් වලදී ප්ලාස්ටික් සහ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය වැඩි වැඩියෙන් භාවිතා වේ. සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය සාමාන්‍යයෙන් ෆයිබර්ග්ලාස් හෝ කාබන් ෆයිබර් වැනි තන්තු ප්ලාස්ටික් අනුකෘතියක් සමඟ ඒකාබද්ධ කර ශක්තිය සහ කල්පැවැත්ම ඒකාබද්ධ කරයි.
ප්ලාස්ටික් සහ සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල වාසි:
– සැහැල්ලු බර: ප්ලාස්ටික් සහ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය සාමාන්‍යයෙන් ඉතා සැහැල්ලු වන අතර, බර අඩු කර ගැනීම අත්‍යවශ්‍ය වන යෙදුම්වල සැලකිය යුතු වාසි සපයයි.
– සැලසුම් නම්‍යශීලීභාවය: ප්ලාස්ටික් අඩු වියදමකින් විවිධ සංකීර්ණ හැඩතලවලට සෑදිය හැකිය.
- රසායනික ප්‍රතිරෝධය: බොහෝ ප්ලාස්ටික් රසායනික විඛාදනයට සහ ආන්තික පරිසරවලට ප්‍රතිරෝධී වේ.
ප්ලාස්ටික් හා සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල අවාසි:
- අඩු ශක්තිය: ප්ලාස්ටික් සහ බොහෝ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ලෝහවලට වඩා අඩු ශක්තියක් ඇත.
– උසස් තත්ත්වය සඳහා මිල අධිකයි: කාබන් ෆයිබර් වැනි ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත ප්ලාස්ටික් සහ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ඉතා මිල අධික විය හැකිය.
– තාප ප්‍රතිරෝධය: ප්ලාස්ටික් සාමාන්‍යයෙන් ලෝහ හා සසඳන විට අඩු තාප ප්‍රතිරෝධයක් දක්වයි.
5. පොලිමර් සහ ඉලාස්ටෝමර්
බහු අවයවක සහ ඉලාස්ටෝමර් යන්ත්‍ර සහ ව්‍යුහාත්මක සැලසුම් වලදී, විශේෂයෙන් නම්‍යශීලී බව, කම්පන අවශෝෂණය සහ රසායනික ප්‍රතිරෝධය අවශ්‍ය වන යෙදුම්වල නිශ්චිත යෙදුම් ඇත.
පොලිමර් සහ ඉලාස්ටෝමර් වල වාසි:
– නම්‍යශීලී බව: ඉලාස්ටෝමර් සහ සමහර පොලිමර් ඉහළ ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයක් ඇති බැවින්, ඒවා ෙබයාරිං සහ සීලන්ට් වැනි ශක්ති අවශෝෂණ යෙදුම් සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.
– රසායනික ප්‍රතිරෝධය: ඇතැම් පොලිමර් ආක්‍රමණශීලී රසායනික ද්‍රව්‍යවලට සුවිශේෂී ප්‍රතිරෝධයක් දක්වයි.
– සැහැල්ලු: සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය මෙන්, පොලිමර් සහ ඉලාස්ටෝමර් සාමාන්‍යයෙන් ඉතා සැහැල්ලු ය.
පොලිමර් සහ ඉලාස්ටෝමර් වල අවාසි:
– උෂ්ණත්ව සීමාවන්: බොහෝ පොලිමර් සහ ඉලාස්ටෝමර් ඉහළ උෂ්ණත්වයන්ට ඔරොත්තු දිය නොහැකි අතර දියවීමට හෝ දිරාපත් වීමට ඉඩ ඇත.
– සාපේක්ෂව අඩු යාන්ත්‍රික ශක්තිය: ශක්තිමත් වුවද, මෙම ද්‍රව්‍ය සාමාන්‍යයෙන් ලෝහ හෝ සංයුක්ත තරම් ශක්තිමත් නොවේ.
ද්‍රව්‍ය තෝරාගැනීමේදී සාධක
යෙදුමක් සඳහා නිවැරදි ද්‍රව්‍ය තෝරාගැනීමේදී, ඉංජිනේරුවන් සාධක කිහිපයක් සලකා බැලිය යුතුය:
1. ද්‍රව්‍ය ගුණාංග:
- ආතන්ය ශක්තිය, සම්පීඩ්‍යතා ශක්තිය
- තද බව, තද බව, ඝනත්වය
- විඛාදන ප්‍රතිරෝධය, ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය
2. මෙහෙයුම් කොන්දේසි:
- මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය
- පාරිසරික පීඩනය
- ආක්‍රමණශීලී රසායනික ද්‍රව්‍ය පැවතීම
3. දැරිය හැකි මිල සහ පිරිවැය:
- අමුද්‍රව්‍ය සහ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන්හි පිරිවැය
- නඩත්තු වියදම් සහ සේවා කාලය
4. බර:
– ද්‍රව්‍ය ඝනත්වය
– යෙදීම්වල බර අඩු කර ගැනීමේ වැදගත්කම
5. පාරිසරික නොපසුබට උත්සාහය:
– ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමේ හැකියාව
– පාරිසරික බලපෑම
ඉංජිනේරු දෘෂ්ටිකෝණයකින්, නිවැරදි ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම යනු ද්‍රව්‍යයේ පිරිවැය, තිරසාරභාවය සහ ලබා ගත හැකි බව සමඟ විවිධ භෞතික හා යාන්ත්‍රික ගුණාංග සමතුලිත කිරීමයි. එමනිසා, ඉංජිනේරුවන් බොහෝ විට ඔවුන්ගේ තේරීම් ප්‍රශස්ත බව සහතික කිරීම සඳහා මෘදුකාංග සහ ද්‍රව්‍ය දත්ත සමුදායන් මගින් සහාය දක්වන ක්‍රමානුකූල ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීමේ ක්‍රම භාවිතා කරයි.
