இயந்திர மற்றும் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பில் பொருள் தேர்வு
பொறியியல் மற்றும் வடிவமைப்பில், இயந்திர மற்றும் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பில் செயல்திறன், செலவு, நீடித்துழைப்பு மற்றும் பாதுகாப்பு ஆகியவற்றைப் பாதிக்கும் மிக முக்கியமான முடிவுகளில் ஒன்று மூலப்பொருள் தேர்வு ஆகும். இந்த முடிவானது பொதுவாக இயந்திரவியல், இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள், அத்துடன் பொருளாதார மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அம்சங்கள் உள்ளிட்ட பலதரப்பட்ட பரிசீலனைகளை உள்ளடக்கியது. இந்தக் கட்டுரை, இயந்திர மற்றும் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பில் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படும் சில மூலப்பொருட்களையும், அவற்றைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய காரணிகளையும் விவாதிக்கும்.
1. பாஜா
எஃகு அதன் அதிக வலிமை, உருக்குலைவுக்கு எதிரான உயர் எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த விலை ஆகியவற்றின் காரணமாக, இயந்திர மற்றும் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களில் ஒன்றாகும். கார்பன், மாங்கனீசு, குரோமியம் மற்றும் நிக்கல் போன்ற பல்வேறு தனிமங்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் எஃகின் இயந்திரவியல் பண்புகளைச் சரிசெய்ய முடியும்.
எஃகின் நன்மைகள்:
– உயர் வலிமை: எஃகு அதிக இழுவிசை மற்றும் அமுக்க வலிமையைக் கொண்டிருப்பதால், இது கட்டிடச் சட்டகங்கள் முதல் இயந்திர பாகங்கள் வரை பலதரப்பட்ட பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.
– கிடைக்கும் தன்மை மற்றும் விலை: ஒத்த பண்புகளைக் கொண்ட மற்றப் பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, எஃகு எளிதில் கிடைப்பதோடு, ஒப்பீட்டளவில் சிக்கனமானதும் ஆகும்.
– மறுசுழற்சித் தன்மை: எஃகை அதன் இயந்திரவியல் பண்புகளை இழக்காமல் முழுமையாக மறுசுழற்சி செய்ய முடியும், இது அதனைச் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்ததாக ஆக்குகிறது.
எஃகின் தீமைகள்:
– அரிப்பு: எஃகு, குறிப்பாக ஈரப்பதமான சூழல்களில் அல்லது அரிக்கும் பொருட்களுடன் பயன்படுத்தப்படும்போது, அரிப்புக்கு ஆளாகக்கூடியது. துருப்பிடிக்காத எஃகு அல்லது துத்தநாகப் பூச்சு போன்ற ஒரு பாதுகாப்புப் பூச்சைப் பயன்படுத்துவது இந்தப் பிரச்சனையை குறைக்க உதவும்.
– எடை: எஃகு ஒப்பீட்டளவில் கனமானது, எனவே எடை குறைந்த பொருட்கள் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு இது அவ்வளவாகப் பொருந்தாது.
2. அலுமினியம்
அலுமினியம் அதன் குறைந்த எடை, போதுமான வலிமை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்புத் திறன் ஆகியவற்றிற்காக அறியப்படுகிறது. இதனால், விண்வெளி மற்றும் வாகனத் தொழில்கள் போன்ற, எடை குறைப்பு மிக அவசியமான பயன்பாடுகளுக்கு இது மிகவும் உகந்ததாக அமைகிறது.
அலுமினியத்தின் நன்மைகள்:
– குறைந்த எடை: அலுமினியத்தின் எடை எஃகின் எடையில் மூன்றில் ஒரு பங்கு மட்டுமே இருப்பதால், எடையைக் குறைக்க வேண்டிய பயன்பாடுகளுக்கு இது மிகவும் பயனுள்ளதாக அமைகிறது.
– அரிப்பு எதிர்ப்புத்தன்மை: அலுமினியம் இயற்கையாகவே ஒரு பாதுகாப்பு ஆக்சைடு படலத்தை உருவாக்குவதால், கடுமையான சூழல்களிலும்கூட அது அரிப்பை எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது.
– கடத்துத்திறன்: அலுமினியம் நல்ல வெப்ப மற்றும் மின் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது, இது பல்வேறு பொறியியல் பயன்பாடுகளில் முக்கியமானது.
அலுமினியத்தின் தீமைகள்:
– குறைந்த வலிமை: எஃகுடன் ஒப்பிடும்போது அலுமினியம் பொதுவாகக் குறைந்த வலிமையையே கொண்டுள்ளது, இருப்பினும் அலுமினியக் கலப்புலோகங்கள் இந்தப் பண்பை மேம்படுத்த முடியும்.
– விலை அதிகம்: அலுமினியம் பொதுவாக எஃகை விட விலை உயர்ந்ததாக இருந்தாலும், சில பயன்பாடுகளில் குறைந்த எரிபொருள் செலவுகள் அல்லது பிற நன்மைகள் காரணமாக அதன் விலை ஈடுசெய்துவிடும்.
3. டைட்டானியம்
டைட்டானியம் அதன் உயர் வலிமை, குறைந்த எடை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பு ஆகிய தனித்துவமான பண்புகளின் கலவையால் ஒரு சிறப்பான பொருளாகத் திகழ்கிறது. இது விண்வெளி, மருத்துவம் மற்றும் வேதியியல் பொறியியல் போன்ற கடினமான பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
டைட்டானியத்தின் நன்மைகள்:
– அதிக வலிமை மற்றும் குறைந்த எடை: டைட்டானியம் மிக அதிக வலிமை-எடை விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளது; இது அலுமினியத்தை விட வலிமையானது மற்றும் எஃகை விட எடை குறைவானது.
– உயிரியல் இணக்கத்தன்மை: டைட்டானியம் உயிரியல் இணக்கத்தன்மை கொண்டது, எனவே இது மருத்துவ உள்வைப்புகளில் பயன்படுத்த ஏற்றது.
– அரிப்பு எதிர்ப்புத்திறன்: கடல்சார் மற்றும் இரசாயனச் சூழல்களில் ஏற்படும் அரிப்பு உட்பட, டைட்டானியத்திற்கு அரிப்பை எதிர்க்கும் சிறந்த திறன் உள்ளது.
டைட்டானியத்தின் தீமைகள்:
– விலை: டைட்டானியம் மிகவும் விலை உயர்ந்தது மற்றும் அதனை இயந்திரத்தால் செதுக்குவது கடினம். இதனால், உண்மையிலேயே தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு மட்டுமே அதன் பயன்பாடு மட்டுப்படுத்தப்படலாம்.
– செயலாக்க முறை: டைட்டானியத்தை இணைப்பதும் செயலாக்குவதும் எஃகு அல்லது அலுமினியத்தை விட மிகவும் சிக்கலானது.
4. பிளாஸ்டிக்குகள் மற்றும் கலவைகள்
இயந்திர மற்றும் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பிலும் பிளாஸ்டிக் மற்றும் கலவைப் பொருட்கள் அதிகளவில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கலவைப் பொருட்கள் பொதுவாக கண்ணாடியிழை அல்லது கார்பன் இழை போன்ற இழைகளை ஒரு பிளாஸ்டிக் மேட்ரிக்ஸுடன் இணைத்து, வலிமையையும் நீடித்துழைக்கும் தன்மையையும் ஒருங்கிணைக்கின்றன.
பிளாஸ்டிக் மற்றும் கலவைப் பொருட்களின் நன்மைகள்:
– குறைந்த எடை: பிளாஸ்டிக்குகள் மற்றும் கலவைப் பொருட்கள் பொதுவாக மிகவும் குறைந்த எடை கொண்டவை. இதனால், எடையைக் குறைப்பது அவசியமான பயன்பாடுகளில் இவை குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளை வழங்குகின்றன.
– வடிவமைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மை: பிளாஸ்டிக்கை குறைந்த செலவில் பலவிதமான சிக்கலான வடிவங்களாக உருவாக்க முடியும்.
– இரசாயன எதிர்ப்புத்தன்மை: பல பிளாஸ்டிக்குகள் இரசாயன அரிப்பு மற்றும் கடுமையான சூழல்களை எதிர்க்கும் திறன் கொண்டவை.
பிளாஸ்டிக் மற்றும் கலவைப் பொருட்களின் தீமைகள்:
– குறைந்த வலிமை: பிளாஸ்டிக்குகள் மற்றும் பல கலவைப் பொருட்கள், உலோகங்களை விடக் குறைந்த வலிமையைக் கொண்டுள்ளன.
– உயர் தரத்திற்கு அதிக விலை: கார்பன் ஃபைபர் போன்ற உயர் செயல்திறன் கொண்ட பிளாஸ்டிக்குகள் மற்றும் கலவைப் பொருட்கள் மிகவும் விலை உயர்ந்தவையாக இருக்கலாம்.
– வெப்ப எதிர்ப்புத்திறன்: உலோகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது பிளாஸ்டிக்குகள் பொதுவாகக் குறைந்த வெப்ப எதிர்ப்புத்திறனைக் கொண்டுள்ளன.
5. பாலிமர்கள் மற்றும் எலாஸ்டோமர்கள்
இயந்திர மற்றும் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பில், குறிப்பாக நெகிழ்வுத்தன்மை, அதிர்ச்சி உறிஞ்சுதல் மற்றும் இரசாயன எதிர்ப்புத்தன்மை தேவைப்படும் பயன்பாடுகளில், பாலிமர்கள் மற்றும் எலாஸ்டோமர்களுக்குக் குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகள் உள்ளன.
பாலிமர்கள் மற்றும் எலாஸ்டோமர்களின் நன்மைகள்:
– நெகிழ்வுத்தன்மை: எலாஸ்டோமர்கள் மற்றும் சில பாலிமர்கள் அதிக மீள்தன்மையைக் கொண்டிருப்பதால், அவை தாங்கு உருளைகள் மற்றும் நீர் அடைப்பான்கள் போன்ற ஆற்றல் உறிஞ்சும் பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் உகந்தவையாக இருக்கின்றன.
– இரசாயன எதிர்ப்புத்திறன்: சில பாலிமர்கள் தீவிரமான இரசாயனங்களுக்கு விதிவிலக்கான எதிர்ப்புத்திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன.
– குறைந்த எடை: கூட்டுப்பொருட்களைப் போலவே, பாலிமர்கள் மற்றும் எலாஸ்டோமர்களும் பொதுவாக மிகவும் குறைந்த எடை கொண்டவை.
பாலிமர்கள் மற்றும் எலாஸ்டோமர்களின் தீமைகள்:
– வெப்பநிலை வரம்புகள்: பல பாலிமர்கள் மற்றும் எலாஸ்டோமர்களால் அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்க முடியாது, மேலும் அவை உருகலாம் அல்லது சிதைவடையலாம்.
– ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த இயந்திர வலிமை: வலிமையானவையாக இருந்தாலும், இந்தப் பொருட்கள் பொதுவாக உலோகங்கள் அல்லது கலவைப் பொருட்களைப் போல வலிமையானவை அல்ல.
பொருள் தேர்வில் உள்ள காரணிகள்
ஒரு பயன்பாட்டிற்கு சரியான பொருளைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது, பொறியாளர்கள் பல காரணிகளைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்:
1. பொருளின் பண்புகள்:
– இழுவிசை வலிமை, அமுக்க வலிமை
– உறுதித்தன்மை, கடினத்தன்மை, அடர்த்தி
– அரிப்பு எதிர்ப்பு, தேய்மான எதிர்ப்பு
2. செயல்பாட்டு நிபந்தனைகள்:
– இயக்க வெப்பநிலை
– சுற்றுச்சூழல் அழுத்தம்
– தீவிர இரசாயனங்களின் இருப்பு
3. கட்டுப்படியாகும் தன்மை மற்றும் செலவு:
– மூலப்பொருட்கள் மற்றும் உற்பத்தி செயல்முறைகளின் செலவு
– பராமரிப்புச் செலவுகள் மற்றும் சேவைக் காலம்
4. எடை:
– பொருள் அடர்த்தி
– பயன்பாடுகளில் எடை குறைப்பின் முக்கியத்துவம்
5. சுற்றுச்சூழல் நிலைத்தன்மை:
– மறுசுழற்சித் திறன்
– சுற்றுச்சூழல் தாக்கம்
பொறியியல் கண்ணோட்டத்தில், சரியான பொருளைத் தேர்ந்தெடுப்பதில், அதன் பல்வேறு இயற்பியல் மற்றும் இயந்திரவியல் பண்புகளை, பொருளின் விலை, நிலைத்தன்மை மற்றும் கிடைக்கும் தன்மை ஆகியவற்றுடன் சமநிலைப்படுத்துவது அடங்கும். எனவே, பொறியாளர்கள் தங்கள் தேர்வுகள் உகந்தவை என்பதை உறுதி செய்வதற்காக, மென்பொருள் மற்றும் பொருள் தரவுத்தளங்களின் ஆதரவுடன், முறையான பொருள் தேர்வு வழிமுறைகளைப் பெரும்பாலும் பயன்படுத்துகின்றனர்.
