تیز رفتار ریل گاڑیوں کو ایلومینیم مواد کا استعمال کرتے ہوئے ویلڈیڈ کیا جاتا ہے۔ کچھ تیز رفتار ٹرین لائنیں سرد علاقوں سے گزرتی ہیں جن کا درجہ حرارت منفی 30 سے ​​40 ڈگری سیلسیس تک ہوتا ہے۔ انٹارکٹک تحقیقی جہازوں پر کچھ آلات، سازوسامان اور رہنے کا سامان ایلومینیم مواد سے بنایا گیا ہے اور انہیں منفی 60 سے 70 ڈگری سیلسیس تک کم درجہ حرارت کو برداشت کرنے کی ضرورت ہے۔ آرکٹک سے یورپ جانے والے چینی مال بردار بحری جہاز بھی ایلومینیم کے مواد سے بنے کچھ آلات استعمال کرتے ہیں اور ان میں سے کچھ کا درجہ حرارت منفی 50 سے 60 ڈگری سینٹی گریڈ تک ہوتا ہے۔ کیا وہ اتنی شدید سردی میں عام طور پر کام کر سکتے ہیں؟ کوئی مسئلہ نہیں، ایلومینیم مرکب اور ایلومینیم مواد انتہائی سردی یا گرمی سے خوفزدہ نہیں ہیں۔

ایلومینیم اور ایلومینیم مرکب بہترین کم درجہ حرارت والے مواد ہیں۔ وہ عام اسٹیل یا نکل مرکب کی طرح کم درجہ حرارت کی ٹوٹ پھوٹ کا مظاہرہ نہیں کرتے ہیں، جو کم درجہ حرارت پر طاقت اور لچک میں نمایاں کمی کو ظاہر کرتے ہیں۔ تاہم، ایلومینیم اور ایلومینیم مرکب مختلف ہیں. وہ کم درجہ حرارت کی ٹوٹ پھوٹ کا کوئی نشان نہیں دکھاتے ہیں۔ درجہ حرارت میں کمی کے ساتھ ان کی تمام مکینیکل خصوصیات میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ یہ مواد کی ساخت سے آزاد ہے، چاہے وہ کاسٹ ایلومینیم کا مرکب ہو یا تیار کردہ ایلومینیم مرکب، پاؤڈر میٹالرجی الائے، یا جامع مواد۔ یہ مواد کی حالت سے بھی آزاد ہے، چاہے یہ پروسیس شدہ حالت میں ہو یا گرمی کے علاج کے بعد۔ یہ پنڈ کی تیاری کے عمل سے غیر متعلق ہے، چاہے یہ کاسٹنگ اور رولنگ سے تیار کیا گیا ہو یا مسلسل کاسٹنگ اور رولنگ سے۔ یہ ایلومینیم نکالنے کے عمل سے بھی غیر متعلق ہے، بشمول الیکٹرولیسس، کاربن تھرمل کمی، اور کیمیائی نکالنا۔ یہ طہارت کی تمام سطحوں پر لاگو ہوتا ہے، پروسیس ایلومینیم سے لے کر 99.50% سے 99.79% تک پاکیزگی کے ساتھ، 99.80% سے 99.949% تک اعلیٰ طہارت والا ایلومینیم، 99.950% سے 99.9959% تک اعلیٰ طہارت والا ایلومینیم، 99.959% سے 99.9959% خالصتا کے ساتھ اعلیٰ طہارت کا ایلومینیم۔ 99.9990% طہارت، اور 99.9990% سے زیادہ پاکیزگی کے ساتھ الٹرا ہائی پیوریٹی ایلومینیم۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ دو دیگر ہلکی دھاتیں، میگنیشیم اور ٹائٹینیم بھی کم درجہ حرارت کی ٹوٹ پھوٹ کا مظاہرہ نہیں کرتیں۔

تیز رفتار ریل گاڑیوں کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والے ایلومینیم مرکب کی مکینیکل خصوصیات اور درجہ حرارت کے ساتھ ان کا تعلق نیچے دیے گئے جدول میں دکھایا گیا ہے۔

تیز رفتار ریل گاڑیاں ایلومینیم مواد استعمال کرتی ہیں جیسے کہ Al Mg سیریز 5005 الائے پلیٹیں، 5052 الائے پلیٹیں، 5083 الائے پلیٹیں، اور پروفائلز؛ Al-Mg-Si سیریز 6061 الائے پلیٹس اور پروفائلز، 6N01 الائے پروفائلز، 6063 الائے پروفائلز؛ Al-Zn-Mg سیریز 7N01 الائے پلیٹس اور پروفائلز، 7003 الائے پروفائلز۔ وہ معیاری حالتوں میں آتے ہیں: O، H14، H18، H112، T4، T5، T6۔

جدول میں موجود اعداد و شمار سے، یہ واضح ہے کہ درجہ حرارت میں کمی کے ساتھ ایلومینیم مرکبات کی مکینیکل خصوصیات میں اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، ایلومینیم ایک بہترین کم درجہ حرارت کا ساختی مواد ہے جو راکٹ کے کم درجہ حرارت والے ایندھن (مائع ہائیڈروجن، مائع آکسیجن) ٹینکوں، مائع قدرتی گیس (ایل این جی) ٹرانسپورٹ جہازوں اور ساحلی ٹینکوں، کم درجہ حرارت والے کیمیائی مصنوعات کے کنٹینرز، کولڈ اسٹوریج میں استعمال کے لیے موزوں ہے۔ ریفریجریٹڈ ٹرک، اور مزید۔

زمین پر چلنے والی تیز رفتار ٹرینوں کے ساختی اجزاء، بشمول کیریج اور لوکوموٹیو کے اجزاء، سبھی موجودہ ایلومینیم مرکبات کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیے جا سکتے ہیں۔ ٹھنڈے علاقوں میں چلنے والی گاڑیوں کے ڈھانچے کے لیے ایلومینیم کے نئے کھوٹ پر تحقیق کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ تاہم، اگر 6061 الائے سے تقریباً 10 فیصد زیادہ کارکردگی کے ساتھ ایک نیا 6XXX الائے یا 7N01 الائے سے تقریباً 8 فیصد زیادہ کارکردگی والا 7XXX الائے تیار کیا جا سکتا ہے، تو یہ ایک اہم کامیابی ہوگی۔

اگلا، چلو کیریج ایلومینیم مرکبات کی ترقی کے رجحانات پر بات کرتے ہیں۔

کر میںریل گاڑیوں کی ریل گاڑیوں کی مینوفیکچرنگ اور دیکھ بھال، 5052، 5083، 5454، اور 6061 جیسی الائے پلیٹیں استعمال کی جاتی ہیں، 5083، 6061، اور 7N01 جیسے ایکسٹروڈڈ پروفائلز کے ساتھ۔ کچھ نئے مرکب جیسے 5059، 5383، اور 6082 بھی لگائے جا رہے ہیں۔ یہ سب بہترین ویلڈ ایبلٹی کی نمائش کرتے ہیں، ویلڈنگ کی تاریں عام طور پر 5356 یا 5556 الائے ہوتے ہیں۔ بلاشبہ، رگڑ ہلچل ویلڈنگ (FSW) ترجیحی طریقہ ہے، کیونکہ یہ نہ صرف اعلی ویلڈنگ کے معیار کو یقینی بناتا ہے بلکہ ویلڈنگ کی تاروں کی ضرورت کو بھی ختم کرتا ہے۔ جاپان کا 7N01 مرکب، جس کی ساخت Mn 0.20 ہے۔0.7%، ملی گرام 1.02.0%، اور Zn 4.0~5.0% (تمام فیصد میں)، نے ریل گاڑیوں کی تیاری میں وسیع پیمانے پر استعمال پایا ہے۔ جرمنی نے تیز رفتار ٹرانس ریپڈ گاڑیوں کے لیے سائیڈ والز بنانے کے لیے 5005 الائے پلیٹوں کا استعمال کیا اور پروفائلز کے لیے 6061، 6063، اور 6005 الائے ایکسٹروشنز کا استعمال کیا۔ خلاصہ یہ کہ اب تک، چین اور دیگر ممالک دونوں نے زیادہ تر تیز رفتار ٹرین کی تیاری کے لیے ان مرکب دھاتوں پر عمل کیا ہے۔

200km/h ~ 350km/h کی رفتار سے گاڑیوں کے لیے ایلومینیم مرکبات

ہم ٹرینوں کی آپریشنل رفتار کی بنیاد پر کیریج ایلومینیم مرکبات کی درجہ بندی کر سکتے ہیں۔ پہلی نسل کے مرکب 200 کلومیٹر فی گھنٹہ سے کم رفتار والی گاڑیوں کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں اور یہ روایتی مرکب دھاتیں ہیں جو بنیادی طور پر شہری ریل گاڑیوں کی گاڑیوں، جیسے 6063، 6061، اور 5083 مرکبات کی تیاری کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ دوسری نسل کے ایلومینیم مرکبات جیسے 6N01, 5005, 6005A, 7003, اور 7005 200km/h سے 350km/h تک کی رفتار والی تیز رفتار ٹرینوں کی گاڑیوں کی تیاری کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ تیسری نسل کے مرکب میں 6082 اور اسکینڈیم پر مشتمل ایلومینیم مرکب شامل ہیں۔

اسکینڈیم پر مشتمل ایلومینیم مرکب

اسکینڈیم ایلومینیم کے لیے سب سے زیادہ موثر اناج ریفائنرز میں سے ایک ہے اور اسے ایلومینیم کھوٹ کی خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے ایک ضروری عنصر سمجھا جاتا ہے۔ ایلومینیم کے مرکب میں اسکینڈیم کا مواد عام طور پر 0.5 فیصد سے کم ہوتا ہے، اور اسکینڈیم پر مشتمل مرکبات کو اجتماعی طور پر ایلومینیم اسکینڈیم مرکبات (Al-Sc alloys) کہا جاتا ہے۔ Al-Sc مرکب فوائد پیش کرتے ہیں جیسے کہ اعلی طاقت، اچھی لچک، بہترین ویلڈیبلٹی، اور سنکنرن مزاحمت۔ انہیں مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا رہا ہے، بشمول بحری جہاز، ایرو اسپیس گاڑیاں، ری ایکٹر، اور دفاعی سازوسامان، ان کو ایلومینیم مرکب کی نئی نسل ریلوے گاڑیوں کے ڈھانچے کے لیے موزوں بناتا ہے۔

ایلومینیم فوم

تیز رفتار ٹرینوں کی خصوصیات ہلکے ایکسل بوجھ، بار بار تیز رفتاری اور سست روی، اور اوورلوڈ آپریشنز سے ہوتی ہیں، جس کے لیے کیریج ڈھانچہ طاقت، سختی، حفاظت اور آرام کی ضروریات کو پورا کرتے ہوئے ممکنہ حد تک ہلکا ہونا ضروری ہے۔ واضح طور پر، الٹرا لائٹ ایلومینیم فوم کی اعلیٰ مخصوص طاقت، مخصوص ماڈیولس، اور ہائی ڈیمپنگ خصوصیات ان ضروریات کے مطابق ہیں۔ تیز رفتار ٹرینوں میں ایلومینیم فوم کے استعمال کی غیر ملکی تحقیق اور تشخیص سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ ایلومینیم فوم سے بھرے اسٹیل ٹیوبوں میں خالی ٹیوبوں کے مقابلے میں 35% سے 40% زیادہ توانائی جذب کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے اور لچکدار طاقت میں 40% سے 50% اضافہ ہوتا ہے۔ یہ گاڑی کے ستونوں اور پارٹیشنز کو زیادہ مضبوط اور گرنے کا کم خطرہ بناتا ہے۔ لوکوموٹیو کے فرنٹ بفر زون میں توانائی جذب کرنے کے لیے ایلومینیم فوم کا استعمال اثر جذب کرنے کی صلاحیتوں کو بڑھاتا ہے۔ 10 ملی میٹر موٹی ایلومینیم فوم اور پتلی ایلومینیم شیٹس سے بنے سینڈوچ پینل اصل اسٹیل پلیٹوں سے 50% ہلکے ہوتے ہیں جبکہ سختی میں 8 گنا اضافہ کرتے ہیں۔