नई ऊर्जा के लिए एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग में चुनौतियों पर कैसे विजय प्राप्त करें?

नई ऊर्जा वाहनों के लिए एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग क्यों महत्वपूर्ण और चुनौतीपूर्ण है?

नई ऊर्जा वाहनों (NEVs) के लिए एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग के लाभ काफी महत्वपूर्ण हैं, विशेष रूप से वजन कम करने और बाद में सामग्री को पुनर्चक्रित करने की क्षमता के संदर्भ में। जब कारों में हल्के एल्यूमीनियम घटक होते हैं, तो उनकी कुल शक्ति खपत कम हो जाती है, जिसका अर्थ है कि बैटरियाँ चार्ज के बीच अधिक समय तक चलती हैं—यह बात किसी भी व्यक्ति के लिए दिन-प्रतिदिन इलेक्ट्रिक वाहन चलाने में बहुत महत्वपूर्ण है। उद्योग के आंकड़ों को देखते हुए, अधिकांश आधुनिक कारों में वास्तव में लगभग २० से ३० किलोग्राम तक के एल्यूमीनियम कास्टिंग होते हैं, और ये NEVs में बैटरियों के स्थान और मोटरों के नियंत्रण जैसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक तत्वों के ७० प्रतिशत से अधिक का हिस्सा हैं। अनावश्यक वजन को हटाने से निर्माताओं को उन हरित लक्ष्यों को प्राप्त करने में भी सहायता मिलती है, क्योंकि हल्के वाहनों को सड़क पर कुशलतापूर्वक संचालित होने के लिए प्राकृतिक रूप से कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

उत्पादन के पैमाने को बढ़ाने से कुछ वास्तविक तकनीकी समस्याएँ उत्पन्न होती हैं। उच्च दबाव पर जटिल आकृतियों के ढलवां निर्माण के दौरान, विशेष रूप से उन बड़े प्रारूप के भागों के मामले में, हम अक्सर छिद्रता (पोरोसिटी) की समस्याओं का सामना करते हैं। यह भागों को ऑपरेशन के दौरान ऊष्मा या यांत्रिक तनाव के सामने कमजोर बना देता है। इसी समय, उस तेज़ तापन और शीतलन के कारण डाई (मॉल्ड) अपेक्षित से कहीं अधिक तेज़ी से क्षरित हो जाते हैं। उपकरणों का जीवनकाल कम हो जाता है और प्रत्येक भाग की लागत बढ़ जाती है। नई ऊर्जा वाहनों (NEV) के निर्माताओं के लिए स्थिति और भी गंभीर हो जाती है, जो अपने घटकों की दीवारों को पतला बनाना चाहते हैं और उन्हें कुल मिलाकर अधिक एकीकृत करना चाहते हैं, ताकि दक्षता और स्थान की बचत के संभावित सभी लाभों को प्राप्त किया जा सके। इन समस्याओं का समाधान करना केवल एक वांछनीय विकल्प नहीं है— यह पूर्णतः आवश्यक है, यदि हम अपने वाहनों को इन कम कार्बन प्लेटफॉर्मों पर लंबे समय तक संरचनात्मक रूप से दृढ़, आयामी रूप से सटीक और विश्वसनीय बनाए रखना चाहते हैं।

NEV घटकों के लिए एल्युमीनियम डाई कास्टिंग में छिद्रता और सतह दोषों का समाधान

निर्वात सहायता वाला एल्युमीनियम डाई कास्टिंग: गैस के कारण होने वाले छिद्रों को अधिकतम 70% तक कम करना

निर्वात सहायता वाली डाई कास्टिंग में, मॉल्ड में धातु के प्रवेश के समय ऋणात्मक दबाव की स्थिति बनाकर वायु के बुलबुलों को दूर किया जाता है, जिससे कैविटी में दबाव 50 मिलीबार से कम हो जाता है। आसान शब्दों में कहें तो, इससे एल्युमीनियम कास्टिंग के अंदर गैस के फँसने की समस्या रोकी जाती है। नई ऊर्जा वाहनों (NEV) के बैटरी ट्रे और मोटर हाउसिंग के घटकों के निर्माण के दौरान, हमें छिद्रता से संबंधित समस्याओं में लगभग 70 प्रतिशत की कमी देखने को मिलती है, जबकि कठोर दबाव-टाइटनेस विनिर्देशों को भी पूरा किया जाता है। इस विधि की विशेषता यह है कि यह ऊष्मा उपचारित संरचनात्मक घटकों के उत्पादन की अनुमति देती है, जिनका सामग्री घनत्व समग्र रूप से स्थिर होता है। यह आईएसओ 6892-1 और एफएमवीएसएस 301 जैसे उद्योग मानकों के अनुसार टक्कर सुरक्षा के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। कारखाने के फर्श की रिपोर्टों के अनुसार, एक्स-रे अस्वीकृति की संख्या कम हो गई है और कास्टिंग के बाद दोषों की मरम्मत की आवश्यकता कम हुई है, विशेष रूप से उन जटिल पतली दीवार वाले घटकों में। कुल उत्पादन दक्षता बढ़ जाती है, बिना किसी घटक प्रदर्शन के ह्रास के।

ठंडे बंद होने की रोकथाम के लिए संरचनात्मक ढलवां भागों में गेटिंग और वेंटिंग प्रणालियों का अनुकूलन

गेट्स की उचित स्थिति और अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए वेंट्स ठंडे बंद होने को रोक सकते हैं, क्योंकि वे धातु को बिल्कुल सही तापमान और गति पर प्रवाहित रखते हैं। इलेक्ट्रिक वाहन फ्रेम घटकों में पाए जाने वाले संकरे अनुभाग वाले भागों के लिए शंक्वाकार गेट्स का उपयोग उचित है, क्योंकि वे ऊष्मा ह्रास को कम करते हैं। दिशात्मक वेंट्स भी महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे धातु के कठोर होने से पहले फँसी हुई वायु को बाहर निकालने में सहायता करते हैं। कुछ कंप्यूटर मॉडलिंग अध्ययनों के अनुसार, जब वेंट क्षेत्र गेट के आकार से 30% से अधिक होता है, तो टर्बुलेंट प्रवाह के कारण होने वाली समस्याओं में लगभग 45% की कमी आती है। आज के उद्योग मानकों में आमतौर पर ये विचार अन्य कारकों, जैसे सामग्री चयन और ढलाई मॉल्ड तैयारी तकनीकों के साथ-साथ शामिल किए जाते हैं।

• शंक्वाकार अतिरिक्त धारा कुंड, जो ऑक्सीकृत सतही सामग्री को पकड़ते हैं
• गैस प्रसार को समायोजित करने के लिए डिज़ाइन किए गए सीढ़ीदार वेंटिंग चैनल
• जटिल, उच्च सतह क्षेत्र वाली ज्यामिति के लिए अनुकूलित परिधि-वेंटेड डाई लेआउट

इन विशेषताओं के साथ मिलकर, उत्पादन चक्रों के दौरान लैमिनर प्रवाह को बनाए रखा जाता है, जिससे महत्वपूर्ण जोड़ों पर अकाल ठोसीकरण को रोका जाता है और भार वहन करने वाले खंडों में यांत्रिक निरंतरता सुनिश्चित की जाती है।

उच्च-मात्रा वाले एल्युमीनियम डाई कास्टिंग में डाई के जीवन को बढ़ाना और तापीय थकान का प्रबंधन करना

उन्नत H13 टूल स्टील्स जिन पर Ni Cr Mo कोटिंग्स लगाई गई हैं, तापीय थकान प्रतिरोध को 2.3 गुना बढ़ाती हैं

उच्च मात्रा वाले एल्युमीनियम डाई कास्टिंग के क्षेत्र में, डाई के क्षरण और घिसावट का मुख्य कारण लगातार तापीय चक्रण (थर्मल साइकिलिंग) बना हुआ है। H13 टूल स्टील पर निकल-क्रोमियम-मॉलिब्डेनम कोटिंग लगाने से एक प्रभावी तापीय अवरोधक परत बनती है, जो सतह पर तापमान में उतार-चढ़ाव को लगभग 40% तक कम कर देती है। इससे गर्म एल्युमीनियम (लगभग 660 डिग्री सेल्सियस) के ठंडे डाई स्टील से संपर्क के दौरान प्रसार दरों में अंतर कम हो जाता है। इसका परिणाम क्या है? सामग्री में सूक्ष्म दरारों के शुरू होने और फैलने की संभावना कम हो जाती है, जो SAE J434 थकान परीक्षणों के दौरान ध्यान में आने वाले सामान्य विफलता बिंदुओं में से एक है। वास्तविक फैक्ट्री के अनुभव से पता चलता है कि इन कोटेड डाइज़ का तापीय थकान के विरुद्ध जीवनकाल सामान्य अकोटेड डाइज़ की तुलना में लगभग 2.3 गुना अधिक होता है। इसके अतिरिक्त, कठोर सतह एल्युमीनियम के लगातार संपर्क के कारण चिपकने और क्षरण के प्रति प्रतिरोधी होती है। इस कोटिंग प्रौद्योगिकी को सावधानीपूर्ण रूप से डिज़ाइन किए गए कॉनफॉर्मल कूलिंग चैनलों के साथ जोड़ने से निर्माता अपने टूलिंग को 2,00,000 से अधिक उत्पादन चक्रों तक आकारिक रूप से स्थिर बनाए रख सकते हैं। इसका अर्थ है कम कुल लागत और ऐसे भागों का उत्पादन जो नई ऊर्जा वाहनों के महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में निर्दिष्ट विनिर्देशों के भीतर बने रहते हैं, जहाँ स्थिरता सबसे अधिक महत्वपूर्ण होती है।

कम-CO2 नई ऊर्जा विनिर्माण के लिए स्थायी एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग को सक्षम करना

एकीकृत गलन, विगैसिंग और होल्डिंग प्रणालियाँ ऊर्जा उपयोग को 18% और CO2 उत्सर्जन को 22% तक कम करती हैं

जब निर्माता एकीकृत गलन-विगैसन-धारण प्रणालियों का उपयोग करते हैं, तो वे प्रक्रियाओं के बीच सामग्री को स्थानांतरित करने की आवश्यकता को कम कर देते हैं। इसका अर्थ है कि कम ऊष्मा की हानि होती है, ऑक्सीकरण कम हो जाता है, और कर्मचारी सामग्री को संभालने में काफी कम समय व्यतीत करते हैं। सभी एल्युमीनियम तैयारी चरणों को एक निरंतर प्रक्रिया में सम्मिलित करने से प्रति टन ढलवां मिश्र धातु पर ऊर्जा लागत में लगभग 18% की बचत होती है। इसी समय, कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन पारंपरिक बैच विधियों की तुलना में लगभग 22% कम हो जाता है। वास्तविक लाभ उपभोक्ता उत्पादों से पुनर्चक्रित एल्युमीनियम के साथ काम करने की क्षमता से प्राप्त होता है। अमेरिका के ऊर्जा विभाग द्वारा किए गए अध्ययनों के अनुसार, एल्युमीनियम का पुनर्चक्रण नए धातु को कच्चे माल से बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा का केवल 5% ही खपत करता है। जैसे-जैसे दुनिया भर की कार कंपनियाँ SBTi जैसे ढांचों के अनुसार अपने उत्सर्जन लक्ष्यों को और कठोर बना रही हैं, ऐसी प्रणालियाँ कारखानों को अपने कार्बन पदचिह्न को कम करने की अनुमति देती हैं, जबकि ढलवां उत्पादों की गुणवत्ता और उत्पादन दरों को बनाए रखा जाता है। भविष्य के लिए विद्युत वाहन (EV) उद्योग के लिए, यह एल्युमीनियम डाई कास्टिंग में पर्यावरणीय चिंताओं और संचालनात्मक आवश्यकताओं के बीच संतुलन बनाए रखने का एक व्यावहारिक मार्ग प्रस्तुत करता है।

सामान्य प्रश्न अनुभाग

NEV में एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग के उपयोग के मुख्य लाभ क्या हैं?

NEV में एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग के उपयोग से वजन कम करने जैसे महत्वपूर्ण लाभ प्राप्त होते हैं, जिससे बैटरी का जीवनकाल बढ़ता है और ऊर्जा दक्षता में वृद्धि होती है।

उच्च-मात्रा वाली एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग से जुड़ी क्या चुनौतियाँ हैं?

उच्च-मात्रा वाली एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग के सामने छिद्रता संबंधी समस्याएँ, तापमान चक्र के तीव्र होने के कारण डाई के क्षरण में वृद्धि और जटिल भागों में आयामिक सटीकता सुनिश्चित करना जैसी चुनौतियाँ आती हैं।

वैक्यूम-सहायित डाई कास्टिंग गैस छिद्रता को कम करने में कैसे सहायता करती है?

वैक्यूम-सहायित डाई कास्टिंग मॉल्डिंग के दौरान ऋणात्मक दाब की स्थिति उत्पन्न करके एल्यूमीनियम कास्टिंग में फँसी हवा को काफी कम कर देती है।

एल्यूमीनियम डाई कास्टिंग में तापीय थकान को लेकर चिंता क्यों की जाती है?

तापीय थकान को लेकर चिंता इसलिए की जाती है क्योंकि बार-बार तापमान में परिवर्तन के कारण डाई के क्षरण में वृद्धि होती है, जिससे सूक्ष्म दरारें उत्पन्न होती हैं और डाई के संचालन के जीवनकाल में कमी आती है।