કાર્બન ફાઇબર વિ એલ્યુમિનિયમ

કાર્બન ફાઇબર એપ્લીકેશનની વધતી જતી વિવિધતામાં એલ્યુમિનિયમનું સ્થાન લઈ રહ્યું છે અને છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓથી આમ કરી રહ્યું છે. આ તંતુઓ તેમની અસાધારણ શક્તિ અને કઠોરતા માટે જાણીતા છે અને તે અત્યંત હળવા પણ છે. સંયુક્ત સામગ્રી બનાવવા માટે કાર્બન ફાઇબર સેરને વિવિધ રેઝિન સાથે જોડવામાં આવે છે. આ સંયુક્ત સામગ્રી ફાઇબર અને રેઝિન બંનેના ગુણધર્મોનો લાભ લે છે. આ લેખ કાર્બન ફાઇબર વિરુદ્ધ એલ્યુમિનિયમના ગુણધર્મોની સરખામણી પ્રદાન કરે છે, સાથે સાથે દરેક સામગ્રીના કેટલાક ગુણદોષ પણ આપે છે.

કાર્બન ફાઇબર વિ એલ્યુમિનિયમ માપેલ

નીચે બે સામગ્રીની તુલના કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા વિવિધ ગુણધર્મોની વ્યાખ્યાઓ છે:

સ્થિતિસ્થાપકતાનું મોડ્યુલસ = સામગ્રીની "જડતા" સામગ્રી માટે તાણ અને તાણનો ગુણોત્તર. તેના સ્થિતિસ્થાપક પ્રદેશમાં સામગ્રી માટે તણાવ વિ તાણ વળાંકનો ઢોળાવ.

અલ્ટીમેટ ટેન્સિલ સ્ટ્રેન્થ = સામગ્રી તૂટતા પહેલા ટકી શકે તેટલો મહત્તમ તાણ.

ઘનતા = એકમ વોલ્યુમ દીઠ સામગ્રીનો સમૂહ.

ચોક્કસ જડતા = સ્થિતિસ્થાપકતાનું મોડ્યુલસ સામગ્રીની ઘનતા દ્વારા વિભાજિત. વિભિન્ન ઘનતા સાથે સામગ્રીની તુલના કરવા માટે વપરાય છે.

ચોક્કસ તાણ શક્તિ = સામગ્રીની ઘનતા દ્વારા વિભાજિત તાણ શક્તિ.

આ માહિતીને ધ્યાનમાં રાખીને, નીચેનો ચાર્ટ કાર્બન ફાઇબર અને એલ્યુમિનિયમની તુલના કરે છે.

નોંધ: ઘણા પરિબળો આ સંખ્યાઓને અસર કરી શકે છે. આ સામાન્યીકરણો છે; સંપૂર્ણ માપન નથી. ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ કાર્બન ફાઇબર સામગ્રીઓ ઉચ્ચ કઠોરતા અથવા મજબૂતાઈ સાથે ઉપલબ્ધ છે, ઘણી વખત અન્ય ગુણધર્મોના ઘટાડા સાથે ટ્રેડ-ઓફ સાથે.

આ ચાર્ટ બતાવે છે કે કાર્બન ફાઇબરમાં એલ્યુમિનિયમ કરતાં આશરે 3.8 ગણી ચોક્કસ તાણ શક્તિ અને એલ્યુમિનિયમ કરતાં 1.71 ગણી ચોક્કસ જડતા છે.

કાર્બન ફાઇબર અને એલ્યુમિનિયમના થર્મલ ગુણધર્મોની તુલના

કાર્બન ફાઇબર અને એલ્યુમિનિયમ વચ્ચેનો તફાવત દર્શાવતા વધુ બે ગુણધર્મો થર્મલ વિસ્તરણ અને થર્મલ વાહકતા છે.

ઉષ્મીય વિસ્તરણ એ વર્ણવે છે કે જ્યારે તાપમાન બદલાય છે ત્યારે સામગ્રીના પરિમાણો કેવી રીતે બદલાય છે.

એલ્યુમિનિયમમાં કાર્બન ફાઇબરના થર્મલ વિસ્તરણ કરતાં લગભગ છ ગણું છે.

ગુણદોષ

અદ્યતન સામગ્રી અને સિસ્ટમો ડિઝાઇન કરતી વખતે, ઇજનેરોએ નિર્ધારિત કરવું આવશ્યક છે કે વિશિષ્ટ એપ્લિકેશનો માટે કયા સામગ્રી ગુણધર્મો સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે. જ્યારે ઉચ્ચ તાકાત-થી-વજન અથવા ઉચ્ચ જડતા-થી-વજન મહત્વની હોય, ત્યારે કાર્બન ફાઇબર એ સ્પષ્ટ પસંદગી છે. માળખાકીય ડિઝાઇનના સંદર્ભમાં, જ્યારે વધારાનું વજન જીવન ચક્રને ટૂંકાવી શકે છે અથવા નબળા પ્રદર્શન તરફ દોરી શકે છે, ત્યારે ડિઝાઇનરોએ વધુ સારી બિલ્ડિંગ સામગ્રી તરીકે કાર્બન ફાઇબર તરફ ધ્યાન આપવું જોઈએ. જ્યારે કઠિનતા આવશ્યક હોય છે, ત્યારે જરૂરી લાક્ષણિકતાઓ મેળવવા માટે કાર્બન ફાઇબરને અન્ય સામગ્રી સાથે સરળતાથી જોડવામાં આવે છે.

કાર્બન ફાઇબરના નીચા થર્મલ વિસ્તરણ ગુણધર્મો એ ઉત્પાદનો બનાવતી વખતે એક નોંધપાત્ર ફાયદો છે કે જેમાં તાપમાનમાં વધઘટ થાય છે તેવી પરિસ્થિતિઓમાં ઉચ્ચ સ્તરની ચોકસાઇ અને પરિમાણીય સ્થિરતાની જરૂર હોય છે: ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો, 3D સ્કેનર્સ, ટેલિસ્કોપ વગેરે.

કાર્બન ફાઇબરનો ઉપયોગ કરવાના કેટલાક ગેરફાયદા પણ છે. કાર્બન ફાઈબર ઉપજતું નથી. લોડ હેઠળ, કાર્બન ફાઇબર વાળશે પરંતુ કાયમી ધોરણે નવા આકાર (સ્થિતિસ્થાપક) ને અનુરૂપ રહેશે નહીં. એકવાર કાર્બન ફાઇબર સામગ્રીની અંતિમ તાણ શક્તિ ઓળંગી જાય તે પછી કાર્બન ફાઇબર અચાનક નિષ્ફળ જાય છે. ઇજનેરોએ આ વર્તણૂકને સમજવી જોઈએ અને ઉત્પાદનોની રચના કરતી વખતે તેને ધ્યાનમાં લેવા માટે સલામતી પરિબળોનો સમાવેશ કરવો જોઈએ. કાર્બન ફાઈબરના પાર્ટ્સ એલ્યુમિનિયમ કરતાં પણ નોંધપાત્ર રીતે વધુ મોંઘા છે કારણ કે કાર્બન ફાઈબર બનાવવાની ઊંચી કિંમત અને ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા સંયુક્ત ભાગો બનાવવાની મહાન કુશળતા અને અનુભવ સામેલ છે.