حالیہ برسوں میں، ریل نقل و حمل کی صنعت کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ، ریل گاڑیوں کے لیے نئے مواد پر زیادہ سے زیادہ تحقیق ہو رہی ہے، اور نئے مواد کا تناسب بڑا اور بڑا ہے۔ ان میں فائبر مرکب مواد کی تحقیق اور اطلاق سب سے نمایاں ہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ فائبر مرکب مواد ڈیزائن کی ضروریات پر مبنی ہو سکتا ہے، مختلف میٹرکس اور کمک کے مواد کے انتخاب، تعیناتی کے مختلف تناسب، اور مختلف تشکیل کے عمل کے استعمال کے ذریعے، جو نئے مواد کی مختلف جامع خصوصیات کے ساتھ حاصل کیے جا سکتے ہیں، جیسے اچھی گرمی کی موصلیت، سنکنرن مزاحمت، لباس مزاحمت، اعلی مخصوص ماڈیولس، اعلی مخصوص طاقت، اور دیگر خصوصیات، یہ خصوصیت روایتی واحد مواد کو پورا کرنے کے قابل نہیں ہے.
ریل گاڑیوں کے ڈیزائن میں، گاڑیوں کے اندرونی حصے میں جامع مواد کو بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے، اور اندرونی آلات اور بوجھ کے ڈھانچے کے دیگر حصوں کو بھی ایک خاص حد تک استعمال کیا گیا ہے۔ جامع مواد سے بنے ساختی حصوں میں اعلی طاقت، ہلکا پھلکا اور زیادہ سختی کے فوائد ہوتے ہیں۔ مینوفیکچرنگ کا عمل عام طور پر قریب ترین فارمنگ ٹیکنالوجی کو اپناتا ہے، جس کو مزید پروسیسنگ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے اور یہ مینوفیکچرنگ لاگت کو بہت کم کر سکتی ہے۔ جامع مواد کا اطلاق بھی مؤثر طریقے سے ریل گاڑیوں کے آرام اور حفاظت کو بہتر بنا سکتا ہے، کمپن اور شور کو کم کر سکتا ہے، اور جسمانی وزن کو کم کر سکتا ہے۔ فائبر کمپوزٹ ریل ٹرانزٹ کے میدان میں ایک ناگزیر کلیدی مواد بن گیا ہے۔
1
فائبر مرکب مواد کی خصوصیات
کاربن فائبر مرکبات کا مخصوص ماڈیولس اور طاقت عام طور پر استعمال ہونے والے مواد میں سب سے زیادہ ہے، اور ان کے مضبوطی، سختی، اور دھوئیں کی زہریلا میں واضح فوائد ہیں۔ نئے FRP مواد میں شعلہ retardant اور آواز کی موصلیت کے طور پر اچھی کارکردگی ہے۔ اور ارامیڈ مرکب مواد میں شعلہ retardant، اعلی طاقت، اعلی درجہ حرارت مزاحمت، اعلی موصلیت کا درجہ، نمی مزاحمت، اور سنکنرن مزاحمت، مستحکم جسمانی اور کیمیائی خصوصیات ہیں. تمام قسم کے جامع مواد مختلف خصوصیات کے حامل ہوتے ہیں اور ریل گاڑیوں کے مختلف اہم حصوں میں استعمال ہوتے ہیں۔
2
ریل گاڑیوں میں جامع مواد کا اطلاق فائدہ کا تجزیہ
2.1 اچھی میکانی خصوصیات
کمپوزٹ میٹریل میٹرکس میٹریل اور ری انفورسمنٹ میٹریل کی جامع کارکردگی کو ظاہر کرتا ہے، جس میں اعلی طاقت، ہلکا پھلکا، بڑی سختی، کمپن اور شور میں کمی، تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت، گرمی کی موصلیت، اور دیگر بہترین کارکردگی، گاڑی کے ہلکے وزن کے ڈیزائن کے لیے، حفاظت کو بہتر بناتی ہے۔ اور گاڑی کا آرام بہت اہمیت کا حامل ہے۔
2.2 ریل گاڑیوں کی ہلکی پھلکی ترقی کی ضروریات کو پورا کریں۔
حالیہ برسوں میں، ریل ٹرانزٹ گاڑیوں کے آپریشن کی رفتار زیادہ سے زیادہ ہوتی جا رہی ہے، جس کے لیے ریل گاڑیوں کو حفاظتی کارکردگی کو کم کیے بغیر ہلکا پھلکا ڈیزائن حاصل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ کمپوزٹ میٹریل ریل گاڑیوں کے لیے سب سے موثر اسکیم ہے۔
2.3 لاگت کو کم کر سکتا ہے۔
ریل ٹرانزٹ آپریشن کی رفتار میں بہتری کے ساتھ، لوگ گاڑی کی حفاظت اور آرام پر توجہ دیتے ہوئے دیکھ بھال کی لاگت اور آپریشن کے اخراجات پر زیادہ سے زیادہ توجہ دیتے ہیں۔ اگرچہ ریل ٹرانزٹ کی صنعت میں ابتدائی سرمایہ کاری بڑی ہے، لیکن جامع مواد استعمال کرنے والی گاڑیوں کی مجموعی لاگت عام مواد کی نسبت نمایاں طور پر زیادہ ہے، خاص طور پر چونکہ نئے مواد کی تحقیق اور ترقی اور نئے عمل کے لیے بھاری سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، ریل ٹرانزٹ کے آپریشن سائیکل طویل ہے. گاڑیوں کے پورے لائف سائیکل کے نقطہ نظر سے، ایک طرف، ہلکی پھلکی گاڑیاں گاڑیوں کی توانائی کی کھپت کو مؤثر طریقے سے کم کرسکتی ہیں اور آپریٹنگ اخراجات کو کم کرسکتی ہیں۔ دوسری طرف، کمپوزٹ مواد کی کمپن مزاحمت، تھکاوٹ کی مزاحمت، سنکنرن مزاحمت، نقصان برداشت، اور تصادم کی توانائی جذب عام دھاتی مواد سے بہتر ہے، لہذا گاڑی کی بحالی کا چکر بڑھایا جا سکتا ہے، اور دیکھ بھال کی لاگت میں اضافہ ہو سکتا ہے۔ بہت کم ہو جائے. لہذا، طویل مدت میں، جامع مواد گاڑیوں کے لائف سائیکل لاگت کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتا ہے۔
2.4 مضبوط ڈیزائن کی اہلیت ہے۔
اعلی مخصوص ماڈیولس اور اعلی مخصوص طاقت فائبر مرکب مواد کی سب سے نمایاں خصوصیات ہیں، اور مکینیکل خصوصیات وسیع رینج میں مختلف ہو سکتی ہیں۔ لہذا، جامع میٹرکس اور کمک کے انتخاب اور مواد کی تشکیل کے عمل کو تبدیل کرنے کے ذریعے، مختلف ڈیزائن کی ضروریات کو پورا کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، گلاس فائبر کی تناؤ کی طاقت 3500MPa تک پہنچ سکتی ہے اور لچکدار ماڈیولس 70GPa ہے۔ ہائی ماڈیولس کاربن فائبر کی تناؤ کی طاقت 3900MPa تک پہنچ سکتی ہے اور لچکدار ماڈیولس 600GPa ہے۔ تجربات کے ذریعے یہ معلوم ہوا ہے کہ ساختی پرزوں کی تشکیل کے عمل میں ڈیزائن کی ضروریات کے مطابق میٹرکس مواد کی بہت مختلف خصوصیات کے ساتھ مرکب مواد کو تبدیل کر کے بہترین تہہ دار ڈھانچہ تلاش کیا جا سکتا ہے۔
2.5 اچھی وشوسنییتا اور سیکورٹی
ساختی حصوں کی حفاظت کو متاثر کرنے والے سب سے اہم عوامل تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت اور مواد کی نشانی کی حساسیت ہیں۔ اس سے پہلے، کمپوزٹ کو اعلی دباؤ والے شعبوں جیسے ایرو اسپیس میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا رہا ہے، خاص طور پر ان کی بہترین تھکاوٹ مزاحمت اور کم درجے کی حساسیت کی وجہ سے۔
اگرچہ عام دھاتی مواد میں اعلی جامد طاقت ہوتی ہے، لیکن شدید کمپن حالات میں ان کی طاقت نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، دھاتی مواد کے ساختی حصوں میں ایک خاص مقام پر خلا ہوتا ہے۔ کمپن اور اثر (متغیر بوجھ) کے تحت، نقائص تیزی سے پھیل جائیں گے جب تک کہ ساختی حصوں کو نقصان نہ پہنچے۔ تاہم، جامع مواد کی جامد طاقت اور کمپن طاقت کے درمیان فرق تقریباً صفر ہے۔ یہاں تک کہ اگر ساختی حصوں کو نشان زد کیا جاتا ہے، تو مواد میں دباؤ ملحقہ پرت میں منتقل ہو جائے گا اور طویل مدتی متغیر بوجھ کی وجہ سے تباہ نہیں ہوگا۔ یہ ایک وجہ ہے کہ مرکب حصوں کی زندگی دھات کے پرزوں کے مقابلے میں زیادہ لمبی ہوتی ہے۔
3
ریل گاڑیوں میں فائبر مرکب کا اطلاق
3.1 کاربن فائبر مرکبات
اگرچہ کاربن فائبر مواد کی تحقیق اور اطلاق چین میں دیر سے شروع ہوا، لیکن حالیہ برسوں میں خاص طور پر گاڑیوں کی ٹریفک کے میدان میں ٹیکنالوجی نے تیزی سے ترقی کی ہے۔ مثال کے طور پر، CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Co., Ltd. نے بلٹ ٹرین کے آلات کیبن کے ڈیزائن میں کاربن فائبر مواد استعمال کیا۔ اثر مزاحمت، سنکنرن مزاحمت، اور گاڑی کی مکینیکل خصوصیات کی ضمانت دی جاتی ہے، اور آلات کے کیبن کا وزن ایلومینیم کھوٹ کے مواد سے تقریباً 35 فیصد کم ہے۔
3.2 گلاس فائبر مرکب مواد
بہترین شور کی کمی اور شعلہ retardant خصوصیات کے ساتھ، مکینیکل طاقت اور سختی کے تناسب کی کارکردگی زیادہ شاندار ہے۔ لہذا، یہ اکثر ریل گاڑیوں کی نشستوں، ڈرائیور کی ٹیکسی کے سر کا احاطہ اور دیگر حصوں میں استعمال ہوتا ہے۔
3.3 ارامڈ فائبر مرکبات
روایتی دھاتی مواد کے مقابلے میں، ارامیڈ مرکبات میں بہترین خصوصیات ہیں جیسے شعلہ retardant، اعلی طاقت، اعلی موصلیت کا درجہ، نمی مزاحمت اور سنکنرن مزاحمت، اور مستحکم جسمانی اور کیمیائی خصوصیات۔ وہ مکمل طور پر موٹرز، ٹرانسفارمرز اور دیگر پوزیشنوں میں استعمال ہوتے ہیں، اور موصلیت کے وزن میں کمی میں اچھا کردار ادا کر سکتے ہیں۔
4
ختم
ریل گاڑیوں میں جامع مواد کا اطلاق زیادہ سے زیادہ وسیع ہو جائے گا، خاص طور پر گاڑیوں کے جسم کی ساخت میں اچھی درخواست کا امکان ہے۔
