మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగు
మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగు (Metal Arc Welding) అనగా ఒక సన్నని నిడుపాటి లోహకడ్దిని ఎలక్ట్రోడుగా, పూరక లోహంగా ఉపయోగించి, ఆర్కు వలన ఏర్పడిన ఉష్ణోగ్రతతో పూరకలోహాన్ని, లోహాల రెండు అంచులను కరగించి అతుకు ప్రక్రియ[1]. రష్యాకు చెందిన విజ్ఞానశాస్త్రవేత్త వసిలె పెట్రొవ్ ఒక సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించాడు. ఒక సజీవ విద్యుత్తు వలయంలో ఏనోడు (ధనధ్రువము), మరియు కాథోడు (ఋణధ్రువము) ల మధ్య ఆర్కును (తేజోవంతమైన ఉష్ణకాంతి వలయము) ను ఏర్పరచినప్పుడు ఉత్పన్నమగు ఉష్ణం నుండి లోహాలను కరగించివచ్చునని, రెండు లోహాల అంచులను ఏకీకృతంగా (coalescence) అతుకవచ్చుననేది ఆయన ప్రతిపాదించాడు. ఈ సిద్ధాంతమును సాకారం చేస్తూ 1881-82లో రష్యాకు చెందిన మరోశాస్త్రవేత్త నికొలై బెనర్డొస్ రాగి తొడుగు కలిగిన కర్బనపు కడ్దిని కాథోడుగా నుపయోగించి లోహాలాంచులను కరగించి (fusion) అతికి, మొదటి ఆర్కు వెల్డింగ్ విధానమును ప్రపంచానికి అందించాడు. అటు తరువాత ఈ విధనానికన్న మెరుగైన ఆర్కు వెల్డింగు విధానమైన, లోహకడ్డిని ఎలక్ట్రోడుగా ఉపయోగించి లోహాలను అతుకు మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగు ను 1888లో రష్యాకు చెందిన నికొలై స్లావ్యనోవ్ , మరియు అమెరికాకు చెందినా సి.ఎల్.కోఫిన్ (1890) కనుగొన్నారు. ఈ వెల్దింగు విధానములో A.C.మరియు D.C విద్య్త్తుత్తు నుపయోగించి వెల్దింగు చెయ్యవచ్చును. పూరకలోహకడ్దినే ఎలక్ట్రోడుగా ఉపయోగించడం వలన వెల్డింగు మరింత సులభతరమైనది. కార్బను ఆర్కువెల్డింగులో పూరకలోహం విద్యుత్తు వలయంలో భాగంగా వుండదు. కార్బను ఆర్కు వెల్డింగులో విద్యుత్తు వలయం కర్బనపు ఎలక్ట్రోడు మరియు అతుకవలసిన లోహాల మధ్య మాత్రమే ఏర్పరచబడుతుంది. కాని మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగులో పూరక లోహాన్నే (Filler metal) ఎలక్ట్రోడుగా వాడటం వలన, ఈ విధానంలో అతుకవలసిన లోహాలు, మరియు అతుకు లోహాం విద్యుత్తు వలయం నేర్పరచును. మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగులో కార్బను ఆర్కు వెల్డింగు పద్ధతిలో లా ప్రత్యేకంగా పూరకకడ్దిని, స్రావకాన్ని ఉపయోగించ నవసరము లేదు.
వెల్డింగ్
వేల సంవత్సరముల క్రితమే మానవుడు ఫోర్జ్ వెల్డిండిం గు ద్వారా లోహాలను అతికేవాడని యూరోప్, మధ్యతూర్పులలో కంచు యుగము, ఇనుప యుగంలో లోహాలను ఫోర్జ్ వెల్డింగు పద్ధతిలో అతికేవారని తెలుస్తున్నది. క్రీ.పూ. 5వ శతాబ్దికి చెందిన ప్రాచీన గ్రీకు చరిత్రకారుడు హెరొడొటస్ (Herodotus) తన ది హిస్టొరిస్ అను పుస్తకంలో చియొస్ (chios) కు చెందిన గ్లాకస్ (glaucus) మొదటగా ఇనుమును ఫొర్జింగు ద్వారా వెల్డింగ్ చేసిన వ్యక్తిగా పేర్కొన్నాడు. ఆలాటి ఫొర్జ్ వెల్డింగు కు, క్రీ.శ.310 లో ఢిల్లీ సమీపంలోని కుతుబ్ మీనారు వద్ద నున్న ఉక్కు స్తంభము ఉదాహరణ. క్రీ.శ.1802 లో రష్యన్ శాస్త్రవేత్త వసిలి పెట్రొవ్ (vasily petrov) విద్యుత్తు ట్రాన్సు ఫార్మరులో తక్కువ వోల్టేజి (70-100 వోల్టులు), ఎక్కువ అంపియర్ల విద్యుత్తు ఏర్పరచి, ట్రాన్సుఫార్మరు యొక్క ఋణధ్రువ అంచును, ధనధ్రువ అంచుతో తాకించి వాటి మధ్య కొంత దూరముండు నటుల చేసినచో అత్యంత ఉష్ణమును విడుదల చేస్తూ, ఒక ప్రకాశవంతమైన వెలుగు (electric Arc) ఏర్పడటాన్ని కనుగొన్నాడు, ఇలా వెలువడు ఈ ఉష్ణశక్తితో లోహాలను అతుకవచ్చునని భావించాడు. క్రీ.శ.1881-82 లో రష్యాకు చెందిన నికొలై బెనర్డొస్ (Benardos), విద్యుత్తు ఆర్కు (Arc) తో కార్బన్ ఎలక్ట్రోడ్ నుపయోగించి వెల్డింగు చెయ్యడం కనుగొన్నాడు[2]. ఈ పద్ధతిలో లోహలను వెల్డింగ్ చెయ్యడం 18వ శతాబ్ది చివరివరకు వరకు కొనసాగింది. అటుపిమ్మట 1888 లో రష్యాకు చెందిన నికొలై స్లాయోనొవ్ (1888), మరియు అమెరికాకు చెందిన సి.ఎల్.కాపిన్ (1890) లో లోహపు కడ్డీని ఎలక్ట్రోడుగా వెల్డింగు చేయు ప్రక్రియను ఆవిష్కరించారు. క్రీ.శ.1990 ప్రథమం లో ఎ.పి.స్త్రో హెమెంజెర్ (Strohemenger) బ్రిటన్లో రసాయనిక పదార్థముల పూతకలిగిన ఎలక్ట్రోడును తయారుచేసాడు. ఇది పైరెండింటికన్న నిలకడగల ఆర్కును ఏర్పరచడం వలన, వెల్డింగు మరింత సులభ తరమై నది. ఈ ఎలక్ట్రోడును పూత గల్గిన (sheathed metal electrode) ఎలక్ట్రోడ్ అంటారు. క్రీ.శ.1905లో మూడు ఫేజుల కరెంట్ ద్వారా వెల్డింగును చేయు పద్ధతిని రష్యాకు చెందిన శాస్త్రవేత్త వ్లదిమిర్ మిత్‍కెవిచ్ ఆవిష్కరించాడు. ఈ వెల్డింగ్ పద్ధతులన్ని ఏకముఖ విద్యుత్తు (direct current) ను ఉపయోగించునవి. క్రీ.శ.1919లో సి.జె.హొల్స్లగ్ ఎ.సి. (alternative current) విద్యుత్తు నుపయోగించి వెల్డింగు చేయుటను కను గొన్నాడు. అయితే ఇది దాదాపు పది సంవత్సరాల వరకు ప్రజాదరణ పొందలేదు. ప్రస్తుతం ఎ.సి కరెంట్ సింగల్ పేజ్, లేదా డబుల్ పేజ్ ద్వారా వెల్డింగ్ చేయుట సర్వసాధారణము. అలాగే రెసిస్టెన్సు అనే మరో రకపు వెల్డింగు ప్రక్రియ కూడా 19వ శతాబ్దిలోనే కనుగొన బడింది. క్రీ.శ.1885లో ఎల్హు థొమ్సను అనునతను రెసిస్టెన్సు వెల్డింగు పద్ధతిపై యాజమాన్య హక్కులు (patent) పొందాడు.అలాగే థెర్మెట్ (thermet) అనే మరోరకమైన వెల్డింగు విధానము 1893లో కనుగొనబడింది. అదే సమయంలో అసెటెలిన్ (Acetelene) గ్యాసు నుపయోగించి వెల్డింగు చేయు పద్ధతి కూడా ప్రాచుర్యంలోకి వచ్చింది. ఈ గ్యాసు వెల్డింగు అనునది 1836లో ఎడ్మండ్‍ డేవిడ్ కనుగొన్నను,1890లో గాని పూర్తి వాడుకలోకి రాలేదు. గ్యాస్ వెల్డింగు చేయు బ్లో టార్చు/వెల్డింగు టార్చును ఆధునీకరణించడం వలన 19 వ శతాబ్దిలో గ్యాస్ వెల్డింగుతో లోహాలను అతుకుట కుడా జోరందుకున్నది. అయితే పెద్ద ఉక్కు వంతెనలను, ఓడలను, సైనికదళాలకు సంబంధించిన వాటిని. వాహనాలను నిర్మించుటకు ఆర్కు వెల్డింగు అనుకూలంగా ఉండటం, పూరకకడ్డిలపై (filler electrode) రక్షిత స్రావకాన్ని (flux) పూతగా పూయడం వలన ఆర్కు వెల్డింగులో వెల్డింగు చేయు భాగాన్ని ఆక్సీకరణ నుండి రక్షించు పరిస్థితులు గతం కంటే మెరుగ్గా ఉండటం వలన ఆర్కు వెల్డింగు నుపయోగించడం ఊపందుకున్నది. క్రీ.శ.లో స్వయం చలిత (automatic) ఆర్కు వెల్డింగును కనుగొనడం జరిగింది. అంతకుమునుపు అర్కు వెల్డింగులో ఉపయోగించు స్రావకపూత కలిగిన పూరక ఎలక్ట్రోడ్ 350-450 మి.మీ, పొడవు వున్నందున, ఒక ఎలక్ట్రోడు తరువాత మరో ఎలక్ట్రోడును వెల్డింగు హొల్డరుకు బిగించి వెల్డింగు చెయ్యవలసి వచ్చేది. కాని ఈ ఆటోమెటిక్ వెల్డింగు విధానంలో వెల్డింగు ఎలక్ట్రోడు సన్నగా ఉండి ఒకచక్రమునకు చుట్టబడి, వెల్డింగుకు అనుకూలంగా ముందుకు జరుగుచుండును. వెల్డింగు ప్రాంతం ఆక్సికరణ చెందకుండ రక్షితవాయువు (shield gas) వెల్డింగు పై ప్రసరించడం జరుగుతుంది. రక్షిత వాయువులుగా వెల్డింగుచేయు లోహలలో జడవాయువు లను (inert gas) ఉపయోగిస్తారు. జడవాయువులను అధిక వత్తిడితో వెల్డింగు జాయింట్ పరిసరాలలో పంపించడం ద్వారా వెల్డ్ జాయింటుకు గాలి అందుబాటులో లేకుండచేయును. ఇవి, ఆర్గాను, హీలియము, మరియు హైడ్రోజను+ఆర్గాను మిశ్రమము. (హైడ్రోజను జడవాయువుకాదు, కాని వెల్డింగు జాయింట్ పరిసరాలలోని ఆక్సిజను తోచర్య జరపడం ద్వారా (2H+O=H 2 O, వెల్డింగు జాయింట్ అక్సిజనుతో ఆక్సికరణ చెందకుండ నిరోధించును). ఆ తరువాత క్రమములో 1932 లో స్టడ్ వెల్డింగు విధానము వాదుకలోకి వచ్చింది. ఆదే సమయంలో రష్యాకు చెందిన కొన్ స్టాంటిన్ క్రెనొవ్ (konstanitin khrenov) నీటిలోపల ఆర్కు వెల్డింగుచేయు విధానాన్ని కనుగొన్నాడు. అంతకుముందే కనుగొనబడి అనేక మార్పులకు గురైన గ్యాస్ టంగ్స్టన్ ఆర్కు వెల్డింగ్ (TIG= tungsten inert gas ) విస్త్రుతంగా వాడుకలోకి తీసుకు రాబడింది. అటుపిమ్మట గ్యాస్ మెటల్ ఆర్కు (MIG=metal inert gas) వెల్డింగును కూడా అభివృద్ధి పరచి వాడుకలోకి తీసుకురావటం జరిగింది. ఆటు పిమ్మట ప్లాస్మా ఆర్కు వెల్డింగు, ఎలెక్ట్రో స్లాగ్ వెల్డింగు, ఎలెక్ట్రోను బీం వెల్డింగు వంటి విధానాలతో వెల్డింగు చెయ్యడం మొదలైనది[3].