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.
టిగ్ వెల్డింగు
=టిగ్ వెల్డింగు-నిర్వచనము=
టిగ్ (TIG) అనునది టంగ్‍స్టన్ ఇనెర్ట్ గ్యాసు వెల్డింగు (Tungsten inert Gas welding) కు సంక్షిప్త ఆంగ్లపదము. టంగ్‍స్టన్ లోహకడ్డిని ఆర్కును సృష్టించు ఎలక్ట్రొడుగా వినియోగిస్తూ, వెల్డింగు సమయంలో అతుకబడు లోహాభాగాలు ఆక్సికరణకు లోనుకాకుండ నిరోధించుటకు ఆర్గాను, లేదా హీలియము వంటి జడవాయువు లను వినియోగించు వెల్డింగు ప్రక్రియ. ఈ వెల్డింగు ప్రక్రియను జి.టి.ఎ.డబ్లూ (GTAW:Gas Tugsten arc welding) అని కూడా వ్యవహరిస్తారు. ఈ వెల్డింగు విధానం ఒక విధంగా అభివృద్ధిపరచిన కార్బను ఆర్కువెల్డింగు విధానమని చెప్పవచ్చును. కార్బను ఆర్కువెల్డింగు విధానంలో కర్బనపు కడ్డీని ఆర్కు కల్గించు ఎలక్ట్రోడుగా వాడి, లోహాలను అతుకుటకు ప్రత్యేకంగా పూరక లోహ కడ్డీని వాడినట్లే, టిగ్ వెల్డింగులో కూడా టంగస్టన్ లోహకడ్డీని ఆర్కు ఏర్పరచుటకు మాత్రమే వాడి, లోహాలను ప్రత్యేకంగా మరో లోహాపూరక కడ్దితో అతికెదరు. టిగ్ వెల్దింగులో లోహపూరక కడ్దిపై ఎటువంటి స్రావకము వుండదు. టిగ్ వెల్డింగును కూడా కార్బను ఆర్కువెల్డింగు వలె ఏకముఖ విద్యుత్తు (D.C.) ను వినియోగించెదరు. టిగ్ వెల్డింగులో పూరకలోహాక కడ్దిలు మెటల్ ఆర్కువెల్డింగు ఎలక్ట్రొడుల వలె నిర్ధిష్టమైన పొడవు వుంటాయి. టిగ్ వెల్డింగులోని ఎలక్టొడుగా వాడు టంగ్‌స్టన్ ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత చాలాఎక్కువ (3422 C).అందుచే వెల్డింగుసమయంలో టంగ్‌స్టను ఎలక్ట్రొడు అరుగుదల చాలాతక్కువ.అందుచే టంగ్‌స్టను ఎలక్ట్రోడు అరగని/ నాన్‌ కంజ్యూమబుల్ (non consumable) ఎలక్ట్రోడు. అయితే చాలాకాలం వాడిన తరువాత కొద్దిమేర అరుగుదల వుంటుంది.
విద్యుత్తు వలయములో అధికప్రమాణంలో కరెంటు ప్రవహించునప్పుడు అనోడు, కేథోడులమద్ధ్య అత్యధిక ఉష్ణోగ్రత, కాంతిని వెలువరించులా ఆయానీకరణ చెందిన ఎలాక్ట్రానుల సమూహ ప్రవాహంతో కూడిన కాంతివలయాన్ని (చాపము) ఏర్పరచవచ్చునని 1800లో హంప్రి ఢేవి కనుగొన్నాడు. క్రీ.శ.1802 లో రష్యన్ శాస్త్రవేత్త వసిలి పెట్రొవ్ (vasily petrov) విద్యుత్తు ట్రాన్సుఫార్మరులో 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, వెలువడు ఈ ఉష్ణశక్తితో లోహాలను అతుకవచ్చునని భావించాడు. క్రీ.శ.1881-82 లో రష్యాకు చెందిన నికొలై బెనర్డొస్, విద్యుతుఆర్కు (Arc) తో కార్బన్ ఎలక్ట్రోడ్ నుపయోగించి వెల్డింగు చెయ్యడం కనుగొన్నాడు. అప్పటినుండి విద్యుత్తు నుపయోగించి లోహాలను అతుకు శకము ప్రారంభమైనది. వివిధ రకాలైన్ లోహాలను అవసరానికి అనుకూలంగాం దృఢంగా, ఏకీకృతంగా, ఎక్కువ మన్నిక కలిగిన వెల్డింగు వచేయు విధానాలకై, పద్ధతులకై జరిగిన ప్రయోగాలు, పరిశోధన ఫలితంగా రకరకములైన వెల్డింగు ప్రక్రియలు వాడుకలోకి వచ్చినవి. అలాంటి వాటిలో ఒకటి ఈ టిగ్ వెల్డింగు విధానము.
మెటల్ ఆర్కువెల్డింగ్ విధానంలో, ముఖ్యంగా షిల్డెడ్ ఎలక్ట్రోడు నుపయోగించి లోహాలను అతుకుట చాలా సులభతరమైనప్పటికి, ఇనుమేతర (non-ferrous) లోహాలను, ముఖ్యంగా అల్యూమినియం, మెగ్నీషియం వంటి వాటిని ఆర్కువెల్డింగు ద్వారా అతుకుట ఇబ్బందికరంగా వుండెది. ఈ లోహాలు వెల్డింగు సమయంలో గాలితో త్వరగా చర్యనొందటం వలన రంధ్రాలున్న (bloe holes) వెల్డింగు జాయింటులు ఏర్పడటం, మరియు వెల్డింగు ఎలక్ట్రోడుల స్రావకపదార్థం కొంత అతుకులలో (weld joints) వుండిపోయి అతుకు లోపభరితం కావడం వంటి సమస్యలు ఎదురైయ్యెవి. ఈ క్రమంలో బాటిలులలో నింపిన జడవాయువు/తటస్థవాయువు లను, రక్షితవాయువుగా వాడటం 1930నుండి మొదలైనది. ఆతరువాత సంవత్సరములలో, ఎ.సి.కరెంటుకు ప్రత్యామ్నయంగా డి.సి.కరెంటుతో జడవాయువులను రక్షితవాయువుగా నుపయోగించి మెగ్నీషియం లోహాలను అతకడం విమాననిర్మాణ పరిశ్రమలలో ముమ్మరమైనది. క్రీ.శ.1941 నాటికి ప్రస్తుత టిగ్ వెల్డింగుకు మూలరూపమైన హీలిఆర్కు (heliarc) లేదా టంగుస్టను ఆర్కు వెల్డింగు అస్థిత్వంలోకి వచ్చింది. ఈ విధానములో టంగుస్టనును ఎలక్ట్రోడుగా, హీలియం (helium) వాయువును రక్షితవాయువుగా (shielding gas) ఉపయోగించి వెల్డింగు చెయ్యడం ప్రారంభమైనది. అయితే ఈ పద్ధతిలో ఒక లోపముండెది, టంగుస్టను లోహం యొక్క ద్రవీభవనౌష్ణొగ్రత ఎక్కువైనప్పటికి (3422 C ) వెల్డింగు సమయంలో టంగుస్టను ఎలక్ట్రోడు త్వరగా వేడెక్కి, మెత్తబడి, ఎలక్ట్రోడు అంచు కొద్దిగా కరిగి వెల్డ్ మెటలులో కలసిపొయ్యెది. ఈ సమస్యను అధికమించుటకై వెల్డింగు ట్రాన్సుఫార్మరు యొక్క పొలారిటిని మార్చి చూడటమైనది.అంతకుముందు టంగుస్టను ఎలక్ట్రొడుకు ధనధ్రువము (ఆనోడు) కలుపబడివుండెది, దానిని ఋణధ్రువంగా (కాథోడు) గా మార్చడం జరిగింది. కాని ఈ పద్ధతిలో ఉక్కేతర లోహాలను అతుకడం కష్టంగా వుండెది. అయితే ఎ.సి.ట్రాన్సుఫార్మరులో స్థిర వోల్టెజి వుంచిన పైన పేర్కొన్న ఉక్కేతర థాతువులను సులభంగా అతుకవచ్చునని కనుగొన్నారు. వెల్డింగు సమయంలో ఉత్పన్నమగు అధిక ఉష్ణోగ్రత వలన టంగుస్టను వెల్డింగు టార్చు త్వరగా వెడెక్కడం వలన మధ్యలో కొంచెముసేపు వెల్డింగును ఆపవలసి వచ్చెది, "లిండె ఎయిరు ప్రొడక్ట్సు"వారు ఎలక్ట్రోడు టార్చును నీటితో చల్లబరచు పద్ధతి కనుగొన్నారు. అటుపిమ్మట హీలియం వాయువు ఖరీదైనది కావటంవలన దానికన్న చౌవకైన కార్బనుడైఆక్సైడు వాయువును షీల్డు గ్యాసుగా వాడటం మొదలుపెట్టారు. అయితే ఈగ్యాసుతో వెల్డింగు చేసిన అల్యూమినియం మరియు మెగ్నిసియం లోహాలఅతుకు అంతనాణ్యతగా లేకపోవడం వలన ఉక్కువేతర లోహాలను అతుకుటకు హీలియం లేదా ఆర్గాన్ వాయువుల వాడకం తప్పనిసరి అయ్యినది. ప్రస్త్తుతం కార్బనుడైఆక్సైడును అతిఅరుదుగా మాత్రమే వినియూగిస్తున్నారు.