በማነቃቃት ሰበቃ መበየድ፦ የብረት ሳህንና ሌሎች ከፍተኛ የመቅለጫ ነጥብ ያላቸውን ቁሳቁሶች በዝቅተኛ ወጪ መበየድ

የታተመበት ጊዜ፦

2025-06-11

ሆንዳ አረብ ብረትንና የአሉሚኒየም ቅይጥን በማነቃቃት ሰበቃ ብየዳ የሚያገናኝ፣ ለብዛት ምርቶች አመቺ የሆነ ቴክኖሎጂ አዘጋጅቷል። የጃፓን ቶሆኩ ዩኒቨርሲቲና ሂታቺ እንደ አረብ ብረትና ታይታኒየም ያሉ ከፍተኛ የመቅለጫ ነጥብ ያላቸውን ብረቶች ሊበይድ የሚችል የኮባልት ቅይጥ ማነቃቂያ ራስ አዘጋጅተዋል። ከዚህ በፊት በብዛት ምርት ደረጃ እንደ አሉሚኒየም፣ መዳብና ማግኒዚየም ቅይጦች ባሉ ዝቅተኛ የመቅለጫ ነጥብ ያላቸው ብረቶች ብቻ የተገደበው የማነቃቃት ሰበቃ ብየዳ（FSW፦ በማነቃቃት ሰበቃ መበየድ）አጠቃቀም፣ እንደ አረብ ብረት ያሉ የበለጠ ከፍተኛ የመቅለጫ ነጥብ ያላቸው ብረቶች ድረስ መስፋፋት ጀምሯል*1።

*1 በመደበኛ የከባቢ አየር ግፊት፣ የአሉሚኒየም የመቅለጫ ሙቀት 660℃፣ የመዳብ 1083℃፣ የማግኒዥየም 651℃ ነው። የብረት ግን 1539℃፣ የታይታኒየም ደግሞ 1727℃ ይደርሳል።

የግጭት ሙቀት ብረቱን ዝልግልግ ፈሳሽ መልክ እንዲይዝ ያለሰልሰዋል

የግጭት ማነቃነቅ ብየዳ ማለት፣ በሲሊንደሩ ጫፍ ጉብታ (የማነቃነቂያ ፒን) ያለውን የማነቃነቂያ ራስ በመጠቀም፣ ተገናኝተው የተቀመጡ ሁለት ሰሌዳዎችን (መሠረት ቁሳቁሶች) ወይም ሁለት ተደራራቢ ሰሌዳዎችን የሚበየዱበት ቴክኖሎጂ ነው። ራሱ ከሚበየደው ቦታ በላይ እየተሽከረከረና እየተጫነ ሁለቱን ሰሌዳዎች በአንድ ላይ ያገናኛል።

በሚሽከረከረው የማነቃነቂያ ፒንና በሰሌዳው መካከል የሚፈጠረው የግጭት ሙቀት፣ በፒኑ ዙሪያ ያለውን ብረት ዝልግልግ ፈሳሽ መልክ እንዲይዝ ያለሰልሰዋል። ይህን ተጠቅሞ የሚሽከረከረው ፒን ወደ ሰሌዳው ይገባል። በዚህ በፒኑ ዙሪያ የለሰለሰው ብረት ይቀላቀላል (ፕላስቲካዊ ፍሰት ይከሰታል)፣ ሁለቱ የብረት ሰሌዳዎችም አንድ አካል ይሆናሉ፤ ወይም በሁለቱ የብረት ሰሌዳዎች መገናኛ ገጽ ላይ ብረታዊ ትስስር ተፈጥሮ ሁለቱን አንድ አካል ያደርጋል።

ቀደም ሲል ከፍተኛ ሙቀት የሚቋቋም የማነቃነቂያ ራስ አልነበረም

የግጭት ማነቃነቅ ብየዳ የሚከተሉት አራት ጥቅሞች አሉት፦ (1) መሠረት ቁሳቁሱን ሳያቀልጡ መበየድ ስለሚቻል (የጠጣር ደረጃ ብየዳ)፣ ከብየዳ በኋላ የቅርጽ መለወጥና የብየዳ ጉድለቶች እጅግ ጥቂት ናቸው፤ ስለዚህ የምርት ጥራትን ማሻሻልና ወጪን መቀነስ ይቻላል፤ (2) ከማቅለጥ ብየዳ ይልቅ ኃይል ይቆጥባል፤ (3) መከላከያ ጋዝ አያስፈልገውም፤ (4) ድምፁ ዝቅተኛ ነው፣ አቧራም አያመነጭም። በተጨማሪም፣ ይህ ቴክኖሎጂ የተለያዩ ቁሳቁሶችን ለመበየድ እጅግ ውጤታማ ስለሆነ፣ በኢንዱስትሪው ከፍተኛ ትኩረት አግኝቷል። ለእያንዳንዱ ቦታ ተስማሚ ቁሳቁስ በመምረጥ ክብደት መቀነስና ሌሎች ውጤቶችን ማግኘት ይጠበቃል*2። ይሁን እንጂ፣ በጽሑፉ መጀመሪያ እንደተገለጸው፣ ቀደም ሲል በጅምላ ምርት ደረጃ በዚህ ዘዴ ሊበየዱ የሚችሉ ቁሳቁሶች ዝቅተኛ መቅለጫ ነጥብ ያላቸው ብረቶች ብቻ ነበሩ።

*2 በመሠረታዊ ብረት መቅለጥ ከሚሠራው ፈሳሽ ደረጃ ብየዳ፣ ማለትም የማቅለጥ ብየዳ ጋር ሲነጻጸር፣ የግጭት ቀስቃሽ ብየዳ ሙቀቱ ዝቅተኛ ስለሆነ የብየዳ ሁኔታዎችን በማስተካከል የሚገባውን ሙቀት መቆጣጠር ቀላል ነው። ስለዚህ የብየዳ ጥንካሬን የሚቀንሱ በብረቶች መካከል የሚፈጠሩ ውህዶችን በቀላሉ መቀነስ ይቻላል። የእነዚህን ውህዶች ንብርብር ውፍረት በመቀነስ የብየዳውን ጥንካሬ ማሳደግ ይቻላል። የግጭት ቀስቃሽ ብየዳ ሲሠራ ከመጠን በላይ ከተቀሰቀሰ፣ እንዲሁም ብዙ በብረቶች መካከል የሚፈጠሩ ውህዶች ይፈጠራሉ።

የግጭት ማነቃነቅ ብየዳ ቀደም ሲል በዝቅተኛ መቅለጫ ነጥብ ብረቶች ብቻ የተወሰነበት ምክንያት፣ ለጅምላ ምርት ተስማሚ፣ ዝቅተኛ ዋጋ ያለውና ከፍተኛ ሙቀት የሚቋቋም የማነቃነቂያ ራስ እጥረት ነበር። በአሉሚኒየም ቅይጥ ላይ የግጭት ማነቃነቅ ብየዳ ሲደረግ፣ ብዙውን ጊዜ እንደ መሣሪያ ብረታብረት ካሉ ብረታማ ቁሳቁሶች የተሠራ ራስ ይጠቀማሉ። በዚህ ራስ እንደ ብረታብረትና የታይታኒየም ቅይጥ ያሉ ከፍተኛ መቅለጫ ነጥብ ብረቶችን ሲበይዱ፣ እነዚህን ብረቶች ሊያለሰልስ በሚችል ከፍተኛ ሙቀት ክልል ውስጥ፣ ራሱም ይለሰልሳል። ይህም ራሱ ክፉኛ እንዲበላና ለጥቅም የማይበቃ እንዲሆን ያደርጋል። እንደ ሴራሚክና የታንግስተን-ሪኒየም ቅይጥ ካሉ ብረት መሠረት ያልሆኑ ቁሳቁሶች የተሠሩ ራሶች ቢዘጋጁም፣ ዋጋቸው እጅግ ከፍተኛ ስለሆነ ለጅምላ ምርት አይስማሙም።

ሳያነቃንቁ እንኳ የብረታብረቱን አዲስ ገጽ ማጋለጥ ይቻላል

ሆንዳ ያዘጋጀው ብረታብረትንና የአሉሚኒየም ቅይጥን በግጭት ማነቃነቅ የመበየድ ቴክኖሎጂ፣ ተደራራቢ የብረታብረትና የአሉሚኒየም ቅይጥ መሠረት ቁሳቁሶችን ለማገናኘት ይጠቅማል። ዋናው ልዩ ባህሪው ብረታብረቱን ሳያነቃንቅ፣ የአሉሚኒየም ቅይጡን ብቻ ማነቃነቁ ነው (በምስል1 የታችኛው ሥዕል)። በዚህ የማነቃነቂያ ራሱ ሙቀት ከመጠን በላይ እንዳይጨምር መከላከል ይቻላል።

ብረታብረቱን ሳያነቃንቁ ብረታብረትንና የአሉሚኒየም ቅይጥን በአንድ ላይ መበየድ የሚቻለው፣ በሁለቱ መካከል ብረታዊ ትስስር ስለሚፈጠር ነው። ይኸውም፣ ቴክኖሎጂው ብረታብረቱን አያነቃንቅም፣ ነገር ግን በገጹ ላይ ያሉትን የቀለም ፊልምና የኦክሳይድ ፊልም ያስወግዳል። በዚህ ዘዴ የብረታብረቱ አዲስ ገጽ ይጋለጣል፣ በማነቃነቅ እንቅስቃሴው ከጨመረው የአሉሚኒየም ቅይጥ ጋርም ብረታዊ ትስስር ይፈጥራል። ይህ ብረታዊ ትስስር ብረታብረቱንና የአሉሚኒየም ቅይጡን አንድ አካል ያደርጋል*3።

*3 በብረትና በአሉሚኒየም ቅይጥ መካከል ውኃና መሰል ነገሮች ሲገቡ የሁለት ብረት ዝገት (የኤሌክትሪክ መበላት) ይከሰታል፤ ይህ ቴክኖሎጂ በብረትና በአሉሚኒየም ቅይጥ መካከል የሲሊኮን ፊልም በማስገባት ይህን ይከላከላል።

ሆንዳ ይህን ቴክኖሎጂ ለሰሜን አሜሪካ ገበያ ባዘጋጀው አዲስ «አኮርድ» የፊት ንዑስ ፍሬም ላይ ተጠቅሞ፣ ብዙ ውጤቶችን አግኝቷል (ምስል2)። በተለይ፣ ከቀድሞው የብረታብረት ንዑስ ፍሬም ክብደቱ በ25％ ከመቀነሱም በላይ፣ በብየዳ ጊዜ የሚፈጅ ኤሌክትሪክ በ50％ ገደማ ቀንሷል። በተጨማሪም፣ ይህን ቴክኖሎጂ በመጠቀም ንዑስ ፍሬሙ ከሳስፔንሽን ጋር የሚገናኝበትን ቦታ መዋቅር በመቀየር፣ የመጫኛውን ቦታ ግትርነት በ20％ አሳድጓል። ይህም የተሽከርካሪውን የእንቅስቃሴ አፈጻጸም ለማሻሻል አስተዋጽኦ አድርጓል።

በአዲስ ቁሳቁስ የአተገባበር ዘርፎችን ማስፋት

በሌላ በኩል፣ ቶሆኩ ዩኒቨርሲቲ፣ ሂታቺ ማምረቻና ሂታቺ ሜታልስ ትክክለኛ መሣሪያዎች ኩባንያ ከፍተኛ ሙቀት የሚቋቋምና በአንጻራዊነት ዝቅተኛ ዋጋ ያለው የማነቃነቂያ ራስ አዘጋጅተዋል። በዚህም የግጭት ማነቃነቅ ብየዳ የአተገባበር ወሰን ሰፍቷል (ምስል3)። የዚህን ራስ ቁሳቁስ ቶሆኩ ዩኒቨርሲቲና ሂታቺ ማምረቻ በጋራ አዘጋጅተዋል። የቁሳቁሱንና የራሱን (የተቀረጸ ክፍል) የጅምላ ምርት ቴክኖሎጂ ደግሞ ሂታቺ ማምረቻና ሂታቺ ሜታልስ ፕሪሲዥን በጋራ በተሳካ ሁኔታ አዘጋጅተዋል። ይህ ራስ በብረታብረት፣ በታይታኒየም ቅይጥና በዚርኮኒየም ቅይጥ ያሉ ከፍተኛ መቅለጫ ነጥብ ብረቶች ላይ የግጭት ማነቃነቅ ብየዳ ሊያደርግ ይችላል። ሽያጩ በ2013 መኸር እንዲጀምር ታቅዷል። ሂታቺ ሜታልስ ትክክለኛ መሣሪያዎች «ዋጋው ወደፊት ይወያይበታል» ቢልም፣ በጅምላ ምርት ደረጃ መጠቀም በሚቻልበት የዋጋ ክልል እንደሚወሰን ይገመታል።

ቶሆኩ ዩኒቨርሲቲና ሌሎች ለግጭት ማነቃነቅ ብየዳ ራስ ያዘጋጁት ቁሳቁስ የኮባልት ቅይጥ ነው። በውስጡ በከፍተኛ ሙቀትም ከፍተኛ ብርታትን የሚጠብቁ የብረቶች መካከል ውህዶች ተሰራጭተዋል። በተለይ፣ በኮባልት መሠረት ቅይጥ ውስጥ Co3（Al，W） ተሰራጭቷል። ቁልፉ Co3（Al，W） በእኩልና በጥቃቅን መልክ እንዴት እንዲሰራጭ፣ የስርጭቱ መጠንና የክሪስታል ቅንጣት ድንበር ቅርጽም ከሚፈለገው ሁኔታ ጋር እንዲቀራረቡ ማድረግ ነው። ለዚህ ይበልጥ ተስማሚ የንጥረ ነገር ድርሻና የሙቀት ሕክምና ዘዴዎች ተጠቅመዋል።

በአሁኑ ጊዜ ለዚህ የማነቃነቂያ ራስ የታሰቡ ቁሳቁሶች የካርቦን ብረታብረት፣ ከፍተኛ የመሳብ ብርታት ያለው ብረታብረት፣ የታይታኒየም ቅይጦች (እንደ Ti-6Al-4V)፣ ንጹሕ ታይታኒየምና የመዳብ ቅይጦች ናቸው። አንዳንድ ቁሳቁሶች በብርታት፣ በውፍረትና በሌሎች ምክንያቶች በዚህ ራስ ለመበየድ አስቸጋሪ ቢሆኑም፣ በአጠቃላይ የብየዳ ዒላማዎቹ የግጭት ማነቃነቅ ብየዳ ሲደረግ የራሱ ሙቀት (የማገናኛ ሙቀት) ከፍተኛው 1000℃ ገደማ የሆነባቸው ቁሳቁሶች ናቸው።

ያለፈው ገጽ

የብረት አካላትን የአገልግሎት ዕድሜ ማራዘም፤ ራሱን የሚጠግነው የዝገት መከላከያ ጁፉዱን በተሳካ ሁኔታ ተዘጋጀ

FCSE | የፊት መስመር ምርምር፦ በፀሐይ ብርሃን የሚንቀሳቀስ «ራሱን የሚጠግን» ዝገት መከላከያ ሽፋን

ቀጣይ ገጽ

ያለፈው ገጽ፦

የብረት አካላትን የአገልግሎት ዕድሜ ማራዘም፤ ራሱን የሚጠግነው የዝገት መከላከያ ጁፉዱን በተሳካ ሁኔታ ተዘጋጀ

ቀጣይ ገጽ፦

FCSE | የፊት መስመር ምርምር፦ በፀሐይ ብርሃን የሚንቀሳቀስ «ራሱን የሚጠግን» ዝገት መከላከያ ሽፋን

ተዛማጅ ዜናዎች

የ2026 ዓመት የማሽን ማቀነባበሪያ ምርቶች መግቢያ የWuhan Kaiming High-Tech ሙያዊ የሜካኒካል መሣሪያዎች የብረት ወለል ጥገና መፍትሔ

2026-08-15

የ2026 ማሽን ስራ መርህ ዝርዝር ማብራሪያ ሙያዊ የሜካኒካል መሳሪያ የብረት ወለል ጥገና ጠቃሚ ዕውቀት ሳይንሳዊ ማብራሪያ

2026-07-31

የ2026 ዓመት የማሽን ስራ የተለመዱ ጥያቄዎች ሙሉ ትንተና፣ የሂደት ብልሽት አያያዝ እና ቀልጣፋ ማመቻቸት ተግባራዊ መመሪያ

2026-07-16

የ2026 የማሽን ማቀነባበሪያ ሙሉ ሂደት ትኩረት የሚሰጣቸው ነጥቦች፣ ወጪን ለመቀነስና ጥራትን ለማሻሻል ብልሽቶችን ለማስወገድ ተግባራዊ መመሪያ

2026-07-01

የ2026 የማሽኒንግ በሁሉም ኢንዱስትሪዎች ያሉ አተገባበሮች ዳሰሳ፤ ከብረት ወለል ጥገና ጋር ወጪ ለመቀነስና ብቃት ለማሳደግ መመሪያ

2026-06-16

የ2026 የማሽኒንግ ኢንዱስትሪ የቅርብ ጊዜ ዜና፤ ለአምራች ድርጅቶች የቴክኖሎጂ ማሻሻያ፣ ወጪ ቅነሳና ውጤታማነት ጭማሪ ሙሉ ትንተና

2026-06-01

አጋራ በ

ወደ ዝርዝሩ ተመለስ