उन्नत वेल्डिंग प्रौद्योगिकियाँ क्या हैं?

उन्नत वेल्डिंग प्रौद्योगिकियाँ क्या हैं?

(1) लेजर-आर्क हाइब्रिड वेल्डिंग

उच्च-ऊर्जा बीम प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी को 21वीं सदी की सबसे आशाजनक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के रूप में सराहा जाता है, जिसके बारे में माना जाता है कि यह "सामग्री प्रसंस्करण और विनिर्माण प्रौद्योगिकी में क्रांतिकारी बदलाव लाएगी," और वर्तमान में यह सबसे तेजी से बढ़ने वाला और सबसे अधिक शोध किया जाने वाला तकनीकी क्षेत्र है।

विकासवेल्डिंग उपकरणबड़े पैमाने पर वेल्डिंग के दो अर्थ हैं: एक तो उपकरण की शक्ति में वृद्धि और दूसरा वेल्ड किए जाने वाले भागों के आकार में वृद्धि। उन्नत वेल्डिंग उपकरणों, विशेष रूप से लेजर वेल्डिंग और इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग उपकरणों में भारी निवेश के कारण, शक्ति बढ़ाने, प्रवेश गहराई में सुधार करने और वेल्डिंग प्रक्रिया की स्थिरता बढ़ाने से वेल्डिंग लागत अपेक्षाकृत कम हो जाती है, जिससे यह उद्योग के लिए स्वीकार्य हो जाता है। इसलिए, लेजर-केंद्रित हाइब्रिड वेल्डिंग तकनीक ने ध्यान आकर्षित किया है। वास्तव में, लेजर-आर्क हाइब्रिड वेल्डिंग का प्रस्ताव 1970 के दशक में ही दिया गया था, लेकिन लेजर तकनीक और आर्क वेल्डिंग उपकरणों के विकास, विशेष रूप से लेजर शक्ति और आर्क नियंत्रण तकनीक में सुधार के कारण, इसके स्थिर औद्योगिक अनुप्रयोग हाल के वर्षों में ही सामने आए हैं। लेजर-आर्क हाइब्रिड में मुख्य रूप से लेजर को टंगस्टन इनर्ट गैस (टीआईजी) आर्क, प्लाज्मा आर्क और एक्टिव आर्क के साथ संयोजित किया जाता है। लेजर और आर्क के बीच परस्पर क्रिया के माध्यम से, प्रत्येक वेल्डिंग विधि की कमियों को दूर किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अच्छा हाइब्रिड प्रभाव प्राप्त होता है।

लेजर-आर्क हाइब्रिड वेल्डिंग वेल्डिंग दक्षता में उल्लेखनीय सुधार करती है, जो मुख्य रूप से दो प्रभावों पर आधारित है: पहला, उच्च ऊर्जा घनत्व से वेल्डिंग की गति बढ़ती है और वर्कपीस की ऊष्मा हानि कम होती है; दूसरा, दो ऊष्मा स्रोतों की परस्पर क्रिया का सुपरपोज़िशन प्रभाव। स्टील की वेल्डिंग करते समय, लेजर प्लाज्मा आर्क को स्थिर करता है; साथ ही, आर्क पिघले हुए पूल के कीहोल में प्रवेश करता है, जिससे ऊर्जा हानि कम होती है। लेजर और टीआईजी का संयोजन वेल्डिंग की गति को काफी हद तक बढ़ा सकता है, जो टीआईजी वेल्डिंग की तुलना में लगभग दोगुनी होती है। टंगस्टन इलेक्ट्रोड का घिसाव भी काफी कम हो जाता है, जिससे इसका सेवा जीवन बढ़ जाता है; ग्रूव कोण को भी काफी कम किया जा सकता है, और वेल्ड का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल लेजर वेल्डिंग के समान होता है। लेजर-सिंगल आर्क हाइब्रिड वेल्डिंग की तुलना में, लेजर-डबल आर्क हाइब्रिड वेल्डिंग वेल्डिंग ऊष्मा इनपुट को 25% तक कम कर सकती है और वेल्डिंग की गति को लगभग 30% तक बढ़ा सकती है।

लेजर-आर्क (या प्लाज्मा आर्क) हाइब्रिड वेल्डिंग के मुख्य लाभ वेल्डिंग की गति और प्रवेश गहराई में सुधार हैं। आर्क हीटिंग के कारण, धातु का तापमान बढ़ जाता है, जिससे लेजर के लिए धातु की परावर्तनशीलता कम हो जाती है और प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण बढ़ जाता है। इस विधि का परीक्षण कम शक्ति वाले CO₂ लेजर वेल्डिंग के साथ-साथ 12kW CO₂ लेजर वेल्डिंग और ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन वाले 2kW YAG लेजर पर किया गया है, जिससे रोबोटिक लेजर-आर्क (या प्लाज्मा आर्क) हाइब्रिड वेल्डिंग की नींव रखी गई है। हाल के वर्षों में, लेजर-आर्क हाइब्रिड से उत्पन्न हाइब्रिड वेल्डिंग तकनीक ने महत्वपूर्ण विकास हासिल किया है, और एयरोस्पेस, सैन्य और अन्य क्षेत्रों में जटिल घटकों में इसके अनुप्रयोग पर ध्यान बढ़ रहा है। वर्तमान में, विभिन्न आर्क के साथ उच्च-ऊर्जा बीमों को संयोजित करने वाली हाइब्रिड वेल्डिंग तकनीक उच्च-ऊर्जा बीम वेल्डिंग के क्षेत्र में प्रमुख क्षेत्रों में से एक बन गई है।

(2) फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग

फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग (एफएसडब्ल्यू) यूनाइटेड किंगडम के वेल्डिंग इंस्टीट्यूट (टीडब्ल्यूआई) द्वारा 1990 के दशक की शुरुआत में विकसित एक पेटेंटकृत वेल्डिंग तकनीक है। यह उन अलौह धातुओं को वेल्ड कर सकती है जिन्हें फ्यूजन वेल्डिंग विधियों का उपयोग करके वेल्ड करना मुश्किल होता है।

फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग के कई फायदे हैं, जैसे कि सरल संयोजन प्रक्रिया, वेल्डेड जोड़ में महीन कण, बेहतर थकान प्रतिरोध, तन्यता प्रतिरोध और बेंडिंग प्रतिरोध, वेल्डिंग तारों या परिरक्षण गैसों की आवश्यकता नहीं, आर्क लाइट की आवश्यकता नहीं, और वेल्डिंग के बाद कम अवशिष्ट तनाव और विरूपण। इसका उपयोग यूरोप और अमेरिका के विकसित देशों के एयरोस्पेस उद्योग में किया जा रहा है, और कम तापमान पर काम करने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातु के पतली दीवारों वाले दबाव पात्रों की वेल्डिंग में सफलतापूर्वक किया गया है, जिससे अनुदैर्ध्य वेल्ड के सीधे बट जोड़ और वृत्ताकार वेल्ड के परिधीय बट जोड़ को पूरा किया जा सकता है। इस तकनीक को नए वाहनों के नए संरचनात्मक डिजाइन में अपनाया गया है और एयरोस्पेस, परिवहन, ऑटोमोटिव निर्माण और अन्य औद्योगिक क्षेत्रों में इसका उपयोग किया जा रहा है।

(3) वैक्यूम डिफ्यूजन वेल्डिंग

उन्नत सामग्रियों के निरंतर विकास से संयोजन तकनीकों के सामने नई चुनौतियाँ खड़ी हो रही हैं। कई नई सामग्रियों, जैसे कि ऊष्मा-प्रतिरोधी मिश्रधातुएँ, उच्च-तकनीकी सिरेमिक, अंतरधात्विक यौगिक और मिश्रित सामग्रियों, विशेष रूप से भिन्न-भिन्न सामग्रियों को जोड़ना, पारंपरिक संलयन वेल्डिंग विधियों से मुश्किल है, इसलिए ठोस-अवस्था प्रसार बंधन और अन्य प्रौद्योगिकियाँ उभर कर सामने आई हैं। उदाहरण के लिए, सुपरप्लास्टिक फॉर्मिंग-प्रसार वेल्डिंग तकनीक का उपयोग विमानों की टाइटेनियम मिश्रधातु मधुकोश संरचनाओं में सफलतापूर्वक किया गया है। सिरेमिक और धातुओं को प्रसार वेल्डिंग द्वारा जोड़ा जा सकता है; क्षणिक तरल अवस्था प्रसार वेल्डिंग तकनीक के अनुप्रयोग ने कठोर सामग्रियों की कई कठिन संयोजन समस्याओं को हल किया है जिन्हें पारंपरिक वेल्डिंग विधियों से हल नहीं किया जा सकता था।विलयन झलाईपिछले।

ठोस अवस्था संयोजन को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। एक है कम तापमान, उच्च दबाव और कम समय वाली संयोजन विधि, जो स्थानीय प्लास्टिक विरूपण के माध्यम से वर्कपीस की सतहों के घनिष्ठ संपर्क और ऑक्साइड फिल्म के टूटने को बढ़ावा देती है। जोड़ के निर्माण में प्लास्टिक विरूपण प्रमुख कारक है। ऐसी संयोजन विधियों में शामिल हैं:घर्षण वेल्डिंगविस्फोट वेल्डिंग, कोल्ड प्रेशर वेल्डिंग और हॉट प्रेशर वेल्डिंग, जिन्हें आमतौर पर प्रेशर वेल्डिंग कहा जाता है। दूसरी विधि है डिफ्यूजन बॉन्डिंग, जिसमें उच्च तापमान, कम दबाव और अपेक्षाकृत लंबा समय लगता है, और जिसे आमतौर पर सुरक्षात्मक वातावरण या निर्वात में किया जाता है। इस विधि से न्यूनतम प्लास्टिक विरूपण होता है, और जोड़ बनाने में इंटरफ़ेस डिफ्यूजन प्रमुख कारक होता है। ऐसी जोड़ विधियों में मुख्य रूप से डिफ्यूजन वेल्डिंग शामिल हैं, जैसे कि वैक्यूम डिफ्यूजन वेल्डिंग, ट्रांजिएंट लिक्विड फेज डिफ्यूजन वेल्डिंग, हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग डिफ्यूजन वेल्डिंग और सुपरप्लास्टिक फॉर्मिंग-डिफ्यूजन वेल्डिंग।

उन्नत वेल्डिंग विधियों और नई प्रक्रियाओं के निरंतर विकास के अलावा (उपरोक्त कुछ उदाहरण मात्र हैं), विभिन्न वेल्डिंग विधियों के मशीनीकरण और स्वचालन का स्तर लगातार बढ़ रहा है। इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी, संवेदन प्रौद्योगिकी, कंप्यूटर और नियंत्रण प्रौद्योगिकी की प्रगति ने वेल्डिंग क्षेत्र के विकास को अत्यधिक बढ़ावा दिया है, जिससे वेल्डिंग स्वचालन बुद्धिमान नियंत्रण की ओर अग्रसर हो रहा है। विशेष रूप से, वेल्डिंग रोबोटों के बड़े पैमाने पर उपयोग ने वेल्डिंग के पारंपरिक कठोर स्वचालन मॉडल को तोड़ दिया है, वेल्डिंग में लचीले स्वचालन का एक नया मॉडल खोल दिया है और वेल्डिंग प्रौद्योगिकी के लिए व्यापक विकास अवसर प्रदान किए हैं। वेल्डिंग आधुनिक विनिर्माण में एक अपरिहार्य प्रक्रिया बन गई है। इसके अलावा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी की प्रगति और सामाजिक और आर्थिक विकास के साथ, उन्नत वेल्डिंग/जोड़ने के अनुप्रयोग क्षेत्र निरंतर विस्तारित होते रहेंगे।

(4) स्वचालित और बुद्धिमान वेल्डिंग

वेल्डिंग उत्पादकता बढ़ाने, उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने और कार्य परिस्थितियों में सुधार लाने के लिए मशीनीकरण और स्वचालन महत्वपूर्ण साधन हैं। वेल्डिंग उत्पादन का स्वचालन वेल्डिंग प्रौद्योगिकी की भविष्य की विकास दिशा है। वेल्डिंग प्रक्रियाओं के परिप्रेक्ष्य से ही वेल्डिंग उत्पादन की दक्षता और गुणवत्ता में सुधार की कुछ सीमाएँ हैं। इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग, लेजर वेल्डिंग और फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग जैसी वेल्डिंग/जोड़ने की विधियों में ग्रूव ज्यामिति और संयोजन गुणवत्ता पर सख्त आवश्यकताएँ होती हैं। स्वचालित वेल्डिंग के बाद, पूरी वेल्डेड संरचना साफ-सुथरी, सटीक और सुंदर होती है, जिससे अतीत में वेल्डिंग कार्यशालाओं में मैन्युअल संचालन की पिछड़ी प्रवृत्ति में बदलाव आता है।

आधुनिक विनिर्माण प्रौद्योगिकी के विकास और उभरते प्रौद्योगिकी उद्योग के महत्वपूर्ण प्रतीकों में से एक के रूप में, रोबोटों ने उच्च-तकनीकी उद्योगों के विभिन्न क्षेत्रों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाला है। वेल्डिंग विनिर्माण प्रक्रियाओं की जटिलता और वेल्डिंग गुणवत्ता के लिए सख्त आवश्यकताएं, साथ ही अक्सर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी के निम्न स्तर और कार्य परिस्थितियों के कारण, वेल्डिंग प्रक्रिया को स्वचालित और बुद्धिमान बनाने वाली प्रक्रियाओं पर विशेष ध्यान दिया जा रहा है। वर्तमान में, विश्व स्तर पर 30% से 40% रोबोट वेल्डिंग प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाते हैं। वेल्डिंग रोबोटों का उपयोग प्रारंभ में मुख्य रूप से ऑटोमोटिव उद्योग में स्पॉट वेल्डिंग उत्पादन लाइनों में किया जाता था, और हाल के वर्षों में, वे धीरे-धीरे अन्य उत्पादन क्षेत्रों में भी फैल गए हैं।

विकास का पहला केंद्र बिंदुबुद्धिमान वेल्डिंगदृष्टि प्रणाली महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। वर्तमान में विकसित दृष्टि प्रणालियाँ रोबोटों को वेल्डिंग के दौरान विशिष्ट परिस्थितियों के अनुसार टॉर्च की गति पथ को स्वचालित रूप से संशोधित करने में सक्षम बनाती हैं, और कुछ प्रणालियाँ खांचे के आकार के अनुसार प्रक्रिया मापदंडों को समय पर समायोजित कर सकती हैं।