वेल्डिंग के बुनियादी सिद्धांत

एक वेल्ड को दबाव के उपयोग के साथ या उसके बिना, और भराव सामग्री के उपयोग के साथ या उसके बिना उपयुक्त तापमान पर गर्म करके उत्पादित धातुओं के सहसंयोजन के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

फ़्यूज़न वेल्डिंग में एक ऊष्मा स्रोत आवश्यक आकार की धातु का पिघला हुआ पूल बनाने और बनाए रखने के लिए पर्याप्त गर्मी उत्पन्न करता है। गर्मी की आपूर्ति बिजली या गैस की लौ से की जा सकती है। विद्युत प्रतिरोध वेल्डिंग को फ़्यूज़न वेल्डिंग माना जा सकता है क्योंकि इसमें कुछ पिघली हुई धातु बनती है।

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ठोस-चरण प्रक्रियाएं आधार सामग्री को पिघलाए बिना और भराव धातु को जोड़े बिना वेल्ड का उत्पादन करती हैं। दबाव हमेशा नियोजित होता है, और आम तौर पर कुछ गर्मी प्रदान की जाती है। घर्षण ऊष्मा को अल्ट्रासोनिक और घर्षण जुड़ाव में विकसित किया जाता है, और भट्ठी हीटिंग को आमतौर पर प्रसार बंधन में नियोजित किया जाता है।

वेल्डिंग में उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रिक आर्क एक उच्च-धारा, कम-वोल्टेज डिस्चार्ज है जो आम तौर पर 10-50 वोल्ट पर 10-2,000 एम्पीयर की सीमा में होता है। एक चाप स्तंभ जटिल होता है, लेकिन मोटे तौर पर इसमें एक कैथोड होता है जो इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है, वर्तमान संचालन के लिए एक गैस प्लाज्मा और एक एनोड क्षेत्र होता है जो इलेक्ट्रॉन बमबारी के कारण कैथोड की तुलना में तुलनात्मक रूप से अधिक गर्म हो जाता है। आमतौर पर डायरेक्ट करंट (डीसी) आर्क का उपयोग किया जाता है, लेकिन प्रत्यावर्ती धारा (एसी) आर्क का भी उपयोग किया जा सकता है।

सभी वेल्डिंग प्रक्रियाओं में कुल ऊर्जा इनपुट एक जोड़ बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक होती है, क्योंकि उत्पन्न सभी गर्मी का प्रभावी ढंग से उपयोग नहीं किया जा सकता है। प्रक्रिया के आधार पर दक्षताएँ 60 से 90 प्रतिशत तक भिन्न होती हैं; कुछ विशेष प्रक्रियाएँ इस आंकड़े से व्यापक रूप से भिन्न होती हैं। आधार धातु के माध्यम से संचालन और आसपास के विकिरण द्वारा गर्मी खो जाती है।

गर्म होने पर अधिकांश धातुएँ वायुमंडल या अन्य निकटवर्ती धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करती हैं। ये प्रतिक्रियाएँ वेल्डेड जोड़ के गुणों के लिए बेहद हानिकारक हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश धातुएँ पिघलने पर तेजी से ऑक्सीकरण करती हैं। ऑक्साइड की एक परत धातु के उचित बंधन को रोक सकती है। ऑक्साइड से लेपित पिघली हुई धातु की बूंदें वेल्ड में फंस जाती हैं और जोड़ को भंगुर बना देती हैं। विशिष्ट गुणों के लिए मिलाई गई कुछ मूल्यवान सामग्रियां हवा के संपर्क में आने पर इतनी तेजी से प्रतिक्रिया करती हैं कि जमा की गई धातु की संरचना वैसी नहीं रह जाती जैसी शुरुआत में थी। इन समस्याओं के कारण फ़्लक्स और अक्रिय वायुमंडल का उपयोग हुआ है।

फ़्यूज़न वेल्डिंग में फ्लक्स की धातु की नियंत्रित प्रतिक्रिया को सुविधाजनक बनाने और फिर पिघले हुए पदार्थ पर एक कंबल बनाकर ऑक्सीकरण को रोकने में एक सुरक्षात्मक भूमिका होती है। फ्लक्स सक्रिय हो सकते हैं और प्रक्रिया में मदद कर सकते हैं या निष्क्रिय हो सकते हैं और जुड़ने के दौरान सतहों की रक्षा कर सकते हैं।

निष्क्रिय वायुमंडल फ्लक्स के समान एक सुरक्षात्मक भूमिका निभाते हैं। गैस-परिरक्षित धातु-चाप और गैस-परिरक्षित टंगस्टन-आर्क वेल्डिंग में एक अक्रिय गैस - आमतौर पर आर्गन - टार्च के चारों ओर एक वलय से एक सतत धारा में बहती है, जो चाप के चारों ओर से हवा को विस्थापित करती है। गैस धातु के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करती है बल्कि इसे हवा में ऑक्सीजन के संपर्क से बचाती है।

धातु जोड़ने की धातुकर्म जोड़ की कार्यात्मक क्षमताओं के लिए महत्वपूर्ण है। आर्क वेल्ड एक जोड़ की सभी बुनियादी विशेषताओं को दर्शाता है। वेल्डिंग आर्क के पारित होने से तीन क्षेत्र बनते हैं: (1) वेल्ड धातु, या संलयन क्षेत्र, (2) ताप प्रभावित क्षेत्र, और (3) अप्रभावित क्षेत्र। वेल्ड धातु जोड़ का वह भाग है जो वेल्डिंग के दौरान पिघल गया है। गर्मी प्रभावित क्षेत्र वेल्ड धातु से सटा हुआ क्षेत्र है जिसे वेल्ड नहीं किया गया है लेकिन वेल्डिंग की गर्मी के कारण सूक्ष्म संरचना या यांत्रिक गुणों में बदलाव आया है। अप्रभावित सामग्री वह है जिसे उसके गुणों को बदलने के लिए पर्याप्त रूप से गर्म नहीं किया गया था।

वेल्ड-धातु की संरचना और वे स्थितियाँ जिनके तहत यह जम जाती है (ठोस हो जाती है) सेवा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए जोड़ की क्षमता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। आर्क वेल्डिंग में, वेल्ड धातु में भराव सामग्री और आधार धातु शामिल होती है जो पिघल गई है। चाप गुजरने के बाद, वेल्ड धातु का तेजी से ठंडा होना होता है। एक-पास वेल्ड में एक ढली हुई संरचना होती है जिसमें स्तंभ के आकार के दाने पिघले हुए पूल के किनारे से वेल्ड के केंद्र तक फैले होते हैं। मल्टीपास वेल्ड में, इस कास्ट संरचना को वेल्ड किए जाने वाले विशेष धातु के आधार पर संशोधित किया जा सकता है।

वेल्ड, या गर्मी-प्रभावित क्षेत्र से सटे बेस मेटल को तापमान चक्रों की एक श्रृंखला के अधीन किया जाता है, और इसकी संरचना में परिवर्तन सीधे किसी भी बिंदु पर चरम तापमान, एक्सपोज़र के समय और शीतलन दर से संबंधित होता है। आधार धातु के प्रकार यहां चर्चा करने के लिए बहुत अधिक हैं, लेकिन उन्हें तीन वर्गों में बांटा जा सकता है: (1) वेल्डिंग गर्मी से अप्रभावित सामग्री, (2) संरचनात्मक परिवर्तन द्वारा कठोर सामग्री, (3) अवक्षेपण प्रक्रियाओं द्वारा कठोर सामग्री।

वेल्डिंग सामग्री में तनाव पैदा करती है। ये बल वेल्ड धातु के संकुचन और गर्मी प्रभावित क्षेत्र के विस्तार और फिर संकुचन से प्रेरित होते हैं। बिना गरम की गई धातु ऊपर से एक प्रतिबंध लगाती है, और जैसे ही संकुचन प्रबल होता है, वेल्ड धातु स्वतंत्र रूप से अनुबंध नहीं कर पाती है, और जोड़ में तनाव पैदा हो जाता है। इसे आम तौर पर अवशिष्ट तनाव के रूप में जाना जाता है, और कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए पूरे निर्माण के ताप उपचार द्वारा इसे हटाया जाना चाहिए। सभी वेल्डेड संरचनाओं में अवशिष्ट तनाव अपरिहार्य है, और यदि इसे नियंत्रित नहीं किया गया तो वेल्ड का झुकना या विरूपण हो जाएगा। नियंत्रण वेल्डिंग तकनीक, जिग्स और फिक्स्चर, निर्माण प्रक्रियाओं और अंतिम ताप उपचार द्वारा किया जाता है।