घर्षण वेल्डिंग

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घर्षण वेल्डिंग (एफडब्ल्यूआर) ठोस-अवस्था वेल्डिंग प्रक्रिया है जो एक दूसरे के सापेक्ष गति में वर्कपीस के बीच यांत्रिक घर्षण के माध्यम से गर्मी उत्पन्न करती है, साथ ही पार्श्व बल के अतिरिक्त पदार्थ को विस्थापित करने और पदार्थ को फ्यूज करने के लिए अपसेट कहा जाता है।[1] क्योंकि कोई पिघलने की क्रिया नहीं होती है, घर्षण वेल्डिंग संलयन वेल्डिंग प्रक्रिया नहीं है, किन्तु सॉलिड-स्टेट वेल्डिंग विधि अधिक फोर्ज वेल्डिंग की तरह है। घर्षण वेल्डिंग का उपयोग विभिन्न प्रकार के विमानन और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में धातुओं और थर्माप्लास्टिक के साथ किया जाता है।

घर्षण वेल्डिंग के मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन ईएन आईएसओ 15620:2019 है,[2] जिसमें धातुओं और मिश्र धातुओं की वेल्डेबिलिटी की मूल नियमो और परिभाषाओं और तालिकाओं के बारे में जानकारी भी सम्मिलित है।

इतिहास

रोटरी घर्षण वेल्डिंग की डबल स्पिंडल मशीन की ऐतिहासिक तस्वीर।

घर्षण वेल्डिंग से जुड़े कुछ एप्लिकेशन और पेटेंट 20वीं सदी के अंत तक हैं,[3] और घूर्णी घर्षण वेल्डिंग इन विधियों में सबसे पुराना है।[4] डब्ल्यू रिक्टर ने 1924 में रैखिक घर्षण वेल्डिंग (एलएफडब्ल्यू) प्रक्रिया की विधि का पेटेंट करता है [5] इंगलैंड में और 1929 में [5] वीमर गणराज्य में, चूँकि, प्रक्रिया का वर्णन अस्पष्ट था [4] और एच. क्लॉपस्टॉक ने 1924 में सोवियत संघ में इसी प्रक्रिया का पेटेंट किया है।[5] 1956 में सोवियत संघ में रोटरी घर्षण वेल्डिंग से संबंधित पहला विवरण और प्रयोग हुआ,[3][5] जब ए जे चडिकोव नाम के मशीनिस्ट ने असंख्य वैज्ञानिक अध्ययनों पर शोध किया और व्यावसायिक प्रक्रिया के रूप में इस वेल्डिंग विधि के उपयोग का सुझाव दिया गया है।[5] इस प्रक्रिया को 1960 में संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रस्तुत किया गया था।[3] अमेरिकी कंपनियां कैटरपिलर इंक रॉकवेल इंटरनेशनल और अमेरिकी मशीन और फाउंड्री सभी ने इस प्रक्रिया के लिए मशीनें विकसित की हैं। पेटेंट पूरे यूरोप और पूर्व सोवियत संघ में भी जारी किए गए थे। इस प्रकार 1961 में वेल्डिंग संस्थान द्वारा इंग्लैंड में घर्षण वेल्डिंग का पहला अध्ययन किया गया था।[5] संयुक्त राज्य अमेरिका, कैटरपिलर इंक और एमटीआई के माध्यम से, 1962 में जड़ता प्रक्रिया विकसित की थी।[3][5] यूरोप, केयूकेए एजी और थॉम्पसन के माध्यम से, 1966 में औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए रोटरी घर्षण वेल्डिंग का शुभारंभ किया था,[6] डायरेक्ट-ड्राइव प्रक्रिया विकसित किया था और 1974 में [6] भारी ट्रक धुरा के लिए आरआरएस6 डबल स्पिंडल मशीन का निर्माण किया था।[6] सोवियत संघ में यू द्वारा एक और विधि का आविष्कार किया गया था। 1960 के दशक के मध्य में क्लिमेंको और 1967 में पेटेंट किया था,[7] यूनाइटेड किंगडम में वेल्डिंग संस्थान (टीडब्ल्यूआई) में प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध और व्यावसायिक विधि के रूप में विकसित किया गया और 1991 में फिर से पेटेंट किया गया था घर्षण उत्तेजना वेल्डिंग (एफएसडब्ल्यू) प्रक्रिया,[8] सॉलिड-स्टेट जॉइनिंग प्रक्रिया जो वर्कपीस पदार्थ को पिघलाए बिना दो फेसिंग वर्कपीस को जोड़ने के लिए गैर-उपभोज्य उपकरण का उपयोग करती है।

मानक घर्षण वेल्डिंग विधि का उत्तम संशोधन लो फोर्स घर्षणवेल्डिंग है, जो ईडब्ल्यूआई और मैन्युफैक्चरिंग टेक्नोलॉजी इंक (एमटीआई) द्वारा विकसित हाइब्रिड विधि है, जो दो भागों में सम्मिलित होने के इंटरफ़ेस तापमान को बढ़ाने के लिए बाहरी ऊर्जा स्रोत का उपयोग करता है, जिससे पारंपरिक घर्षण वेल्डिंग की तुलना में ठोस-राज्य वेल्ड बनाने के लिए आवश्यक प्रक्रिया बल कम हो जाता है।[9] प्रक्रिया रैखिक और रोटरी घर्षण वेल्डिंग दोनों पर प्रयुक्त होती है।[10] आज, घर्षण वेल्डिंग अनुसंधान पदार्थ अफ्रीका, दक्षिण अमेरिका, उत्तरी अमेरिका, यूरोप और एशिया और ऑस्ट्रेलिया सहित संसार के कई स्थानों से आती है।

धातु विधि

रोटरी घर्षण वेल्डिंग

Main article: रोटरी घर्षण वेल्डिंग
रोटरी घर्षण वेल्डिंग

रोटरी घर्षण वेल्डिंग (आरएफडब्ल्यू) घर्षण वेल्डिंग के विधियों में से एक है। वेल्डेड तत्व को दूसरे से घुमाया जाता है और नीचे दबाया जाता है। पदार्थ का ताप घर्षण कार्य के कारण होता है और वियोज्य वेल्ड नहीं बनाया जाता है।

रैखिक घर्षण वेल्डिंग

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रैखिक घर्षण वेल्डिंग (एलएफडब्ल्यू) स्पिन वेल्डिंग के समान है, अर्थात इसके कि चलती चक स्पिनिंग के अतिरक्त बाद में दोलन करती है।

घर्षण उत्तेजना वेल्डिंग

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घर्षण उत्तेजना वेल्डिंग

घर्षणस्टिर वेल्डिंग (एफएसडब्ल्यू) सॉलिड-स्टेट जॉइनिंग प्रक्रिया है जो वर्कपीस पदार्थ को पिघलाए बिना दो फेसिंग वर्कपीस को जोड़ने के लिए गैर-उपभोज्य उपकरण का उपयोग करती है। घूर्णन उपकरण और वर्कपीस पदार्थ के बीच घर्षण से गर्मी उत्पन्न होती है, जो एफएसडब्ल्यू उपकरण के निकट नरम क्षेत्र की ओर ले जाती है। जबकि उपकरण को संयुक्त रेखा के साथ पार किया जाता है, यह यांत्रिक रूप से धातु के दो टुकड़ों को मिलाता है, और यांत्रिक दबाव से गर्म और नरम धातु को यांत्रिक दबाव से फोर्ज करता है, जो मिट्टी या आटा जोड़ने जैसे उपकरण द्वारा लगाया जाता है।

घर्षण सतह

Main article: घर्षण सतह

घर्षण सतह घर्षण वेल्डिंग से प्राप्त प्रक्रिया है जहां सब्सट्रेट पर कोटिंग पदार्थ प्रयुक्त की जाती है। कोटिंग पदार्थ (जिसे मेचट्रोड कहा जाता है) से बनी छड़ को दबाव में घुमाया जाता है, जिससे सब्सट्रेट के साथ इंटरफेस में रॉड में प्लास्टिसाइज्ड परत उत्पन्न होती है।

थर्माप्लास्टिक विधि

रैखिक कंपन वेल्डिंग

Main article: रैखिक कंपन वेल्डिंग

रैखिक कंपन वेल्डिंग में पदार्थ को संपर्क में रखा जाता है और दबाव में रखा जाता है। एक बाहरी कंपन बल तब लगाया जाता है जब दबाव के लंबवत टुकड़ों को एक दूसरे के सापेक्ष फिसलने के लिए लगाया जाता है।

कक्षीय घर्षण वेल्डिंग

कक्षीय घर्षण वेल्डिंग स्पिन वेल्डिंग के समान है, किन्तु कक्षीय गति उत्पन्न करने के लिए अधिक जटिल मशीन का उपयोग करता है इस प्रकार जिसमें गतिमान भाग छोटे वृत्त में घूमता है, जो पूरे जोड़ के आकार से बहुत छोटा होता है।

घर्षण वेल्डिंग से जुड़ी विधि सूची

अन्य जानकारी

घर्षण वेल्डिंग के लिए वेल्ड परीक्षण और क्षेत्रों का विवरण

Main article: घर्षण वेल्डिंग के लिए वेल्ड परीक्षण

वेल्डेड जोड़ों की गुणवत्ता की आवश्यकताएं आवेदन के रूप पर निर्भर करती हैं, उदाहरण अंतरिक्ष या उड़ान उद्योग में वेल्ड त्रुटियों की अनुमति नहीं है।[17] वेल्ड का वर्णन करने वाले कई वैज्ञानिक लेख हैं, वेल्ड गुणवत्ता आश्वासन माप और संख्यात्मक विधियों के साथ किया जाता है। विज्ञान अच्छी गुणवत्ता वाले वेल्ड प्राप्त करने का प्रयास करता है।

उदाहरण के लिए, मिश्रधातु या धातु की अति महीन स्फटिक संरचना जो गंभीर प्लास्टिक विरूपण जैसी विधियों द्वारा प्राप्त की जाती है।[18] वांछनीय और उच्च तापमान से नहीं बदला है, बड़ा ताप प्रभावित क्षेत्र अनावश्यक है।[19][13] इसके अतिरिक्त, धातु में सम्मिलित होने वाले चक्रों के समय संरचना को बदलने के अतिरिक्त, उन विधियों से जहां उच्च तापमान प्रभावित क्षेत्र होता था, चरण परिवर्तन संरचना होती है। उदाहरण के लिए, इस्पात में ऑस्टेनाईट ऑस्टेनाइट के बीच, लोहे के एलोट्रोप्स, मोती, बैनाइट,[20] सीमेन्टाईट और मार्टेंसाईट ,आयरन-कार्बन चरण आरेख परिवर्तनों से बचने के लिए ठोस अवस्था वेल्डिंग वांछित हो सकती है और भौतिक गुणों को अशक्त करने पर बड़े ताप प्रभावित क्षेत्र की आवश्यकता नहीं होती है।

घर्षण वेल्ड में गर्मी और यांत्रिक प्रभावित क्षेत्र

चित्र घर्षण वेल्डिंग में वेल्ड जोन दिखाता है।[12]

उदाहरण लेख का सिटिंग देकर अलग-अलग थर्मोमैकेनिकल ज़ोन का वर्णन किया जा सकता है:

टीआई-6एएल-4वी रैखिक घर्षण वेल्डिंग की एक साहित्य समीक्षा, 2018।[12]

विधि पूर्वक डब्ल्यूसीजेड और टीएमजेड दोनों थर्मो-यांत्रिक रूप से प्रभावित क्षेत्र हैं, किन्तु उनके निकट उपस्थित बहुत अलग माइक्रोस्ट्रक्चर के कारण उन्हें अधिकाशतः अलग-अलग माना जाता है। डब्ल्यूसीजेड महत्वपूर्ण गतिशील पुनर्संरचना (डीआरएक्स) का अनुभव करता है, टीएमएजेड नहीं करता है। ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र में पदार्थ यंत्रवत् रूप से विकृत नहीं होती है किन्तु ताप से प्रभावित होती है। टीएमजेड/एचएजेड सीमा से दूसरे तक के क्षेत्र को अधिकाशतः टीएमजेड मोटाई या अत्यधिक प्रभावित क्षेत्र (पीएजेड) के रूप में संदर्भित किया जाता है। इस लेख के शेष भाग के लिए इस क्षेत्र को पीएजेड जाता है।[21]

क्षेत्र:

  • डब्ल्यूसीजेड- वेल्ड सेंटर जोन,
  • एचएजेड - गर्मी प्रभावित क्षेत्र,
  • टीएमएजेड - थर्मो-मैकेनिकली प्रभावित क्षेत्र,
  • बीएम - आधार पदार्थ, मूल पदार्थ,
  • फ़्लैश।

वेल्डिंग में समान शब्द उपस्थित हैं।

अभिग्रहण प्रतिरोध

घर्षण वेल्डिंग अनायास ही बियरिंग जैसी फिसलने वाली सतहों पर हो सकती है। इस प्रकार यह विशेष रूप से तब होता है जब स्लाइडिंग सतहों के बीच स्नेहक तेल फिल्म सतह से पतली हो जाती है, जो कम गति, कम तापमान, तेल की भूख, अत्यधिक निकासी, तेल की कम चिपचिपाहट, सतहों की उच्च , या एक के कारण हो सकती है। उसका संयोजन [22] अभिग्रहण प्रतिरोध घर्षण वेल्डिंग का विरोध करने के लिए पदार्थ की क्षमता है। यह अनुभव वाली सतहों की मूलभूत प्रोपर्टी है और सामान्यतः लोड के अनुसार फिसलने वाली सतह होती है।

जिज्ञासा

  • घर्षण वेल्डिंग (μघर्षण उत्तेजना वेल्डिंग) भी सीएनसी मशीन का उपयोग करके किया गया था।[23] जिसका अर्थ यह नहीं है कि यह मिलिंग मशीन के लिए सुरक्षित और अनुशंसित है।
  • घर्षणवेल्डिंग को लकड़ी पर काम करते हुए भी दिखाया गया है।[24][25][26]

नियम और परिभाषाएँ, नाम शॉर्टकट्स

आईएसओ (मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन) - आईएसओ 15620:2019(एन) वेल्डिंग — धातु पदार्थ की घर्षण वेल्डिंग: को उद्धृत करने के लिए:

अक्षीय बल - वेल्ड किए जाने वाले घटकों के बीच अक्षीय दिशा में बल होता है।

जलने की लंबाई - घर्षण चरण के समय लंबाई में कमी होती है।

जलने की दर - घर्षण वेल्डिंग प्रक्रिया के समय घटकों को छोटा करने की दर कम होती है।

घटक - वेल्डिंग से पहले एकल आइटम है।

घटक प्रेरित ब्रेकिंग - इंटरफेस के बीच घर्षण के परिणामस्वरूप घूर्णी गति में कमी होती है।

बाहरी ब्रेकिंग - घूर्णी गति को कम करने के लिए बाहरी रूप से स्थित ब्रेकिंग है।

फेइंग सतह - घटक की सतह जो एक जोड़ बनाने के लिए दूसरे घटक की सतह के संपर्क में होते है।

फोर्ज बल - फेइंग सतहों पर सामान्य रूप से प्रयुक्त बल उस समय जब घटकों के बीच सापेक्ष गति बंद हो रही है या बंद हो गई है।

फोर्ज बर्न-ऑफ लंबाई - वह राशि जिसके द्वारा फोर्ज बल के आवेदन के समय घटकों की कुल लंबाई कम हो जाती है।

फोर्ज चरण - फोर्ज बल के आवेदन की शुरुआत और समाप्ति के बीच घर्षण वेल्डिंग चक्र में अंतराल का समय है।

फोर्ज दबाव - अक्षीय फोर्ज बल के परिणामस्वरूप फेयिंग सतहों पर दबाव (बल प्रति इकाई क्षेत्र) होता है।

फोर्ज टाइम - वह समय जिसके लिए फोर्ज बल को घटकों पर प्रयुक्त किया जाता है।

घर्षण बल - उस समय के समय जब घटकों के बीच सापेक्षिक गति होती है, तो फेयिंग सतहों पर लंबवत रूप से लगाया गया बल है।

घर्षण चरण - घर्षण वेल्डिंग चक्र में अंतराल समय जिसमें वेल्ड बनाने के लिए आवश्यक गर्मी सापेक्ष गति से उत्पन्न होती है और घटकों के बीच घर्षण बल अर्थात घटकों के संपर्क से मंदी की शुरुआत तक उत्पन्न होती है।

घर्षण दबाव - अक्षीय घर्षण बल के परिणामस्वरूप लुप्त होती सतहों पर दबाव (बल प्रति इकाई क्षेत्र) है।

घर्षण समय - वह समय जिसके समय घटकों के बीच सापेक्ष गति घूर्णी गति से होती है और घर्षण बलों के आवेदन के अनुसार होती है।

इंटरफ़ेस - वेल्डिंग संचालन पूरा होने के बाद फेयिंग सतहों के बीच विकसित संपर्क क्षेत्र है।

घूर्णी गति - घूर्णन घटक के प्रति मिनट क्रांतियों की संख्या है।

स्टिक-आउट - किसी घटक के फिक्स्चर से बाहर निकलने की दूरी, या मेटिंग घटक की दिशा में चक करना है।

मंदी चरण - घर्षण वेल्डिंग चक्र में अंतराल जिसमें घटकों की सापेक्ष गति शून्य हो जाती है।

मंदी का समय - गतिमान घटक द्वारा घर्षण गति से शून्य गति तक मंद के लिए आवश्यक समय होता है।

कुल लंबाई में कमी (परेशान) - घर्षण वेल्डिंग के परिणामस्वरूप होने वाली लंबाई की कमी, यानी बर्न-ऑफ लंबाई और फोर्ज बर्न-ऑफ लंबाई का योग है।

कुल वेल्ड समय - घटक संपर्क और फोर्जिंग चरण के अंत के बीच बीता हुआ समय है।

वेल्डिंग चक्र - मशीन द्वारा वेल्ड करने के लिए किए गए संचालन का उत्तराधिकार और प्रारंभिक स्थिति में वापस आना, घटक को छोड़कर संचालन होता है।

वेल्डमेंट - वेल्डिंग द्वारा दो या दो से अधिक घटक जुड़े हुए हैं।[2]

संदर्भ

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