एक मेक्ट्रॉनिक प्रणाली की दीर्घायु - जो सटीक यांत्रिकी, एम्बेडेड इलेक्ट्रॉनिक्स और बुद्धिमान सॉफ्टवेयर का जटिल मिश्रण - शायद ही कभी एक घटक द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसके बजाय, यह कितनी अच्छी तरह से इसके घटक सामग्री के साथ उभरता है, जो बार-बार तनाव, थर्मल साइकिलिंग, संक्षारक वातावरण और समय की निरंतर प्रगति को सहन करता है। सामग्री विज्ञान पारंपरिक सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए आधारिक समझ प्रदान करता है, जो कि पहले से ही भौतिक विकल्पों को एक स्थिर ऊर्जा के लिए ऊर्जा हस्तांतरण के लिए सक्षम बनाता है।

मौलिक सामग्री गिरावट तंत्र

स्थायित्व के लिए डिजाइन करने के लिए, इंजीनियरों को पहली बार समझना चाहिए कि सामग्री कैसे घट जाती है। मेचट्रॉनिक घटकों में प्राथमिक विफलता मोड - पहनने, थकान, क्रीप और जंग- प्रत्येक में अलग भौतिक उत्पत्ति और लक्षित शमन रणनीतियां हैं। इन तंत्रों की एक पूरी तरह से समझ टीमों को उचित सामग्री और उत्पादन के लिए प्रतिबद्ध होने से पहले सतह के उपचार का चयन करने की अनुमति देती है, बाद में महंगाई से डिजाइन करने से बच जाती है।

पहनें और घर्षण

Mechatronic प्रणाली विफलताओं के एक महत्वपूर्ण अंश के लिए खातों पहनें, विशेष रूप से बीयरिंग, गियर और स्लाइडिंग सील जैसे इंटरफेस में। चिपकने वाला पहनने, घर्षण पहनने और सतह की थकान सभी प्रगतिशील सामग्री हानि में योगदान करते हैं। कठोरता अकेले पहनने के प्रतिरोध की गारंटी नहीं देती है; पूरी तरह से tribological प्रणाली - स्नेहक चिपचिपाहट, सतह खुरदरापन और ऑपरेटिंग तापमान सहित - अनुकूलित होना चाहिए। उदाहरण के लिए, एक कठोर शाफ्ट के साथ असर वाली एक नरम पत्रिका को जोड़कर गैलिंग की ओर ले जा सकती है, जबकि समान सामग्रियों से मिलान करने से दौरे हो सकते हैं। उन्नत सतह की texturing, जैसे कि लेजर-प्रेरित आवधिक संरचनाएं, सर्वो मोटर बुशिंग में 40% तक घर्षण गुणांक कम करती हैं।

Flic लोड हो रहा है के तहत थकान

कई मेक्ट्रॉनिक एक्ट्यूएटर अपने सेवा जीवन के दौरान लाखों चक्रों से गुजरते हैं। सर्वो मोटर शाफ्ट, रोबोट संयुक्त बीयरिंग, और ट्रांसमिशन गियर सभी अनुभव घूर्णन या तनाव को उतारते हैं। सामग्री थकान - प्रगतिशील और स्थानीयकृत संरचनात्मक क्षति जो चक्रीय लोडिंग के तहत होती है - अप्रत्याशित यांत्रिक विफलता का सबसे आम कारण है। उच्च प्रदर्शन मिश्र जैसे कि मार्चिंग स्टील्स और टाइटेनियम मिश्र धातु क्रैक शुरू होने में देरी के लिए सूक्ष्म संरचनात्मक स्तर पर ठीक-टूट हो गए हैं। शॉट peening और गहरी रोलिंग जैसे भूतल उपचार लाभकारी संपीड़न अवशिष्ट तनाव को प्रेरित करते हैं, जो विमान लैंडिंग गियर पेनिंग और उच्च गति वाली गियर के साथ तुलना में अधिक सटीक अनुप्रयोगों में थकान जीवन को बढ़ाते हैं।

थर्मल स्थिरता और हीट प्रबंधन

आधुनिक मेचट्रॉनिक पैकेज कभी से भी छोटे और शक्तिशाली होते हैं, गर्मी पैदा करने वाली शक्ति MOSFETs और माइक्रोकंट्रोलर सीधे सटीक मशीन भागों के निकट होते हैं। एक बहुलक कनेक्टर और एक सिरेमिक सब्सट्रेट के बीच थर्मल विस्तार की कमी समय के साथ मिलाप जोड़ों को क्रैक कर सकती है। उच्च तापमान मिश्र धातु, जैसे कि Inconel 718, 700°C तक की पैदावार की ताकत को बनाए रखने, उन्हें टरबाइन-सक्रिय निकासी नियंत्रण प्रणाली के अंदर अपरिहार्य बनाती है। स्पेक्ट्रम के अन्य छोर पर, सिरेमिक मैट्रिक्स कंपोजिट (CMCs) अपने रास्ते को विद्युत वाहन कर्षण मोटर्स में ढूंढ रहे हैं, जो पारंपरिक एल्यूमीनियम आवासों से परे विद्युत इन्सुलेशन और तापीय चालकता प्रदान करती है।

जंग और पर्यावरण क्षरण

Mechatronic प्रणालियों को तेजी से तैनात किया जाता है घर के बाहर या कठोर उत्पादन वातावरण में - कृषि रोबोट, अपतटीय पवन टरबाइन पिच नियंत्रण, और खाद्य प्रसंस्करण actuators जो दैनिक धोने से गुजरते हैं। यहां, सामग्री विज्ञान सतह रसायन विज्ञान के लिए थोक गुणों से परे फैली हुई है। एक संतुलित ऑस्टेनिटिक-फेरिटिक माइक्रोस्ट्रक्चर के साथ डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स क्लोराइड युक्त वातावरण में पिटिंग का विरोध करते हैं। सील सामग्री सरल नाइट्राइल रबर से perfluoroelastomers तक विकसित हुई है जो आक्रामक सफाई एजेंटों और उच्च दबाव वाले भाप का सामना करते हैं। उन्नत कोटिंग्स के साथ सही मिश्र धातु को जोड़कर, निर्माता जंग और रासायनिक हमले के लिए एक दशक लंबे प्रतिरोध का वादा कर सकते हैं - उद्योग ४.