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
ఫోర్జ్ వెల్డింగు : ఈ విధానంలో వెల్డింగ్ చెయ్యవలసిన లోహాన్ని ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత కన్న కొంచెము తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వరకు కొలిమిలో వేడిచేసి, బాహ్యాబలం/వత్తిడి నుపయోగించి (సుత్తిలేదా సమ్మెటతో మోది) కావలసిన ఆకారము వచ్చునట్లు చెయ్యడం. ఈ విధానం గతంలో విస్తృతంగా వాడుకలో నుండెను. ప్రస్తుతం అధునాత ఫోర్జ్ వెల్డింగు విధానంలో కావలసిన ఆకారంకోసం ముందుగా రెండు భాగాలుగా ఉన్న అచ్చులు (Die) తయారుచేసి, లోహాన్ని సంప్రదాయ కొలిమిలో (hearth) కాకుండగా విద్యుత్తు లేదా గ్యాసు ద్వారా పనిచేయు అధునాతన కొలిమి (Furnace) లో తగిన ఉష్ణోగ్రత వరకు వేడిచేసి, లోహపుముద్దను అచ్చులలో ఉంచి, హైడ్రాలిక్ వత్తిడి నుపయోగించి నొక్కడం ద్వారా కావలసిన ఆకారంలో వస్తువు ఏర్పడుతుంది. ఈ విధానంలో పరిశ్రమలో విరివిగా ఉపయోగించు వాల్వులు (valves), యంత్రభాగాలు, పరికరాలు తయారుచేయుదురు. ఈ పై రెండు పద్ధతులలో ఉష్ణం మరియు బలమైన బాహ్యవత్తిడి (pressure) అవసరం. ఆలా కాకుండగా తక్కువ ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత, సులభంగా తక్కువ వత్తిడి వద్ద రూపం మార్చుకొను (highly ductile) లోహాలను వేడి చెయ్యకుండానే అచ్చులలో ఉంచి హైడ్రాలిక్ ప్రెస్సరు ద్వారా కావలసిన వస్తువులను తయారుచెయ్యడాన్ని కోల్డ్ ఫోర్జింగ్ అంటారు. టంకము : ఈ వెల్డింగు ప్రక్రియ కూడా పురాతనమైనదే. ఇందులో అతుకవలసిన లోహన్ని/లోహలను వేడి చెయ్యడం కాని, లేదా బాహ్యవత్తిడిని ప్రయోగించడం కాని ఉండదు. టంకములో పూరక లోహంగా (filler metal) ఉపయోగించు దానిని మాత్రమే కరగించి లోహాలను అతకడం జరుగుతుంది. వెల్డింగు చేయుప్రదేశం ఆక్సికరణ చెందకుండ ద్రవ లేదా పొడి స్రావకాన్ని (flux) వాడెదరు. అతుకబడు లోహాలను బట్టి పూరకలోహం మరియు స్రావకాలు మారును. పూరకలోహాన్ని కరగించుటకు ఉపయోగించు సన్నని వాడి అంచుగల, పిడిగల ఉక్కుకడ్డిని సోల్డరింగ్ ఐరన్ అంటారు. గతములో ఈ కడ్డీని బొగ్గుల కొలిమిలో ఎర్రగాకాల్చి టంకం చేయుట కుపయోగించేవారు. ప్రస్తుతం విద్యుత్తుతో పనిచేయు సోల్డరింగ్ రాడులు వినియోగంలో ఉన్నాయి. నూనెడబ్బాల మూతలను, ఇనుప పెట్టెలభాగాలను అతుకుటకు తగరము (tin) లేదా తగరము-సీసము (lead) మిశ్రమ ధాతులోహాన్ని వాడెదరు. స్రావకంగా మైలితుత్తము (copper sulphate), కొన్ని చోట్ల బోరాక్సు (వెలిగారము) ను ఉపయోగిస్తారు. విలువైన బంగారు, వెండి ఆభరణములు చేయుటకు పూరకలోహంగా వెండి లేదా దాని మిశ్రమధాతువులను వాడెదరు. టంకం లేదా సోల్డరింగును ఎలక్ట్రికల్, ఎలక్టాన్ పరిశ్రమలలో విరివిగా వాడెదరు. రేడియా, టెలివిజను, టేపురికార్డరు, కంప్యూటరు వంటి ఎలక్ట్రాను వస్తువులలోని ప్రింటెడ్ సర్క్యూ ట్ బోర్డులోని సర్క్యూటులో ఎలాక్ట్రాన్ పరికరాలు/భాగాలను ఈ సోల్డరింగ్ పద్ధతిలోనే అతుకుదురు. ఆర్కు వెల్డింగ్ : పై మూడు వెల్డింగు ప్రక్రియల కన్న భిన్నమైనది ఆర్కువెల్డింగు. ఈ ఆర్కు వెల్డింగు పద్ధతిలో విద్యుత్తు ద్వారా ఆర్కును (Arc) ను సృష్టించి దానిద్వారా అతుకవలసిన లోహభాగాలను కరిగించి (fusion) లోహాలను జోడించడం జరుగును. ఇది ఫ్యూజన్ వెల్డింగు (fusion). ఈ వెల్డింగు విధానములో బాహ్యవత్తిడి ప్రయోగము ఉండదు. ఒక బలమైన విద్యుత్తు వలయంలోని అనోడు (anode) (ధనధ్రువము) ను, మరియు కెథోడ్ (cathode) కు తాటించి విద్యుతు ప్రవాహము ఏర్పరచి, రెండు ధ్రువాల మధ్య 3-4 మీ.దూరము ఉండేలా చేసినప్పుడు, రెండింటి మధ్య ప్రకాశవంతమైన వెలుగు వలయక్షేత్రము (Arc) ఏర్పడును. ధన, ఋణ ధ్రువాలను తాటించినప్పుడు ఈ క్షేత్రపరిధిలోని ఎలక్ట్రాన్‍కణాలు అయనీకరణంచెంది వేగంగా కాథోడు ధ్రువంవైపు ప్రయాణించి, కాథోడును బలంగా గుద్దటం వలన ఏర్పడిన వత్తిడివలన ఉష్ణం జనించును.రెండు ధ్రువాలమధ్య ఈ దూరం స్థిరంగా ఉన్నంతసేపు ఆర్కునిలచి ఉండును.ఈదూరాన్ని బాగా తగ్గించిన లేదా పెంచిన ఆర్కు ఆగిపోవును.ఈ ఆర్కు వలన ఏర్పడు ఉష్ణోగ్రత, ఆర్కువలయం కేంద్రము వద్ద దాదాపు6000-70000C ఉండును, వలయం బయట ఉష్ణోగ్రత తీవ్రత 2800-30000C ఉండును.ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్దనున్న ఏలోహమైన సులభంగా ద్రవీకరణచెందును. ఈ వెల్డింగు పద్ధతిలో ఆర్కువలన ఏర్పడిన ఉష్ణోగ్రతతో లోహాన్ని కరగించి (fusion) ఒకదానితో నొకటిని అతికించడం జరుగుతుంది. అందుచే ఈ వెల్డింగు పైన పేర్కొన్న వెల్డింగు కన్న భిన్నమైనది. ఆర్కువెల్డింగులో చాలా రకాలున్నాయి. కొన్నిఅర్కువెల్డింగు పద్ధతులలో పూరకలోహము (Filler) ను ఎలక్ట్రోడుగా ఉపయోగించగా, కొన్నింటిలో పూరక లోహాన్ని వేరుగా ఉపయోగిస్తారు. ఆర్కు వెల్డింగును మొదట నేరువిద్యుత్తు (Direct current) ద్వారా చేయగా ప్రస్తుతము A.C. మరియు D.C. విద్యుత్తు ద్వారా చేస్తున్నారు[4]. గ్యాస్ వెల్డింగ్ :గ్యాస్ వెల్డింగ్‍లోకూడా అతుకవలసిన లోహభాగాలను కరిగించి (fusion) అతుకు ప్రక్రియ. ఆర్కు వెల్డింగులో అతుకుటకు అవసరపడు ఉష్ణాన్ని విద్యుతు ద్వారాకాగా, గ్యాసు వెల్డింగులో వాయువులను మండించి, వెలువడు ఉష్ణం ద్వారా అతుకవలసిన భాగాలను కరిగించి జోడించడం జరుగును. గ్యాసువెల్డింగులో అసిటెలిన్ (acetylene) వాయువును, సాధారణంగా దహన వాయువుగా ఉపయోగించెదరు. వెల్డింగు చేయుటకు గ్యాసువెల్డింగు టార్చును ఉపయోగిస్తారు. ఆక్సిజను, అసెటెలిన్ వాయువులను టార్చిద్వారా తగిన నిష్పత్తిలో (1.1;1) కలిపి మండించినప్పుడు, టార్చియొక్కనాజిల్ టిప్పు ద్వారా వెలువడు మంట యొక్క ఉష్ణోగ్రత 3000-32000C వుండును. గ్యాసువెల్డింగులో పూరకలోహాన్ని గాని, స్రావకాన్ని గానీ వినియోగిస్తారు. గ్యాసువెల్డింగులో మరోపద్ధతి బ్రేజింగు. ఈవిధానం టంకం (soldering) మరియు గ్యాసువెల్డింగుల మిశ్రమ పద్ధతి. ఇందులో గ్యాసుమంట నుపయోగించినప్పటికి, గ్యాసువెల్డింగులో వలె అతుకవలసిన లోహభాగాలను కరగించడం ఉండదు. కేవలం మంట ద్వారా టంకం విధానంలోలాగా పూరక లోహన్ని మాత్రమే కరగించి వెల్డింగు చేయుదురు. ఇందులో కూడా వెల్డింగు చేయు భాగం ఆక్సీకరణకు లోను కాకుండుటకై స్రావాకాన్ని వాడెదరు[5] . రెసిస్టెన్సు (Resistance) వెల్డింగు : ప్రతి లోహం/మూలకం ఉష్ణవాహకతత్వాన్ని కలిగివున్నప్పటికి, అన్నియు ఒకే రకమైన వాహకగుణాన్ని కలిగివుండవు. లోహము లేదా మూలకం యొక్క అణు కణనిర్మాణాన్ని అనుసరించి కొన్ని ఉత్తమవాహకాలు గాను, కొన్ని అధమ వాహకాలుగాను ప్రవర్తిస్తాయి. వస్తువులోని కణాలు తమ గుండా ప్రవహించు ఉష్ణ మరియు విద్యుత్తుశక్తి కణాలను అంతో ఇంతో నిరోధించుటకు ప్రయత్నిస్తాయి. తక్కువ నిరోధాన్ని ప్రదర్శించునవి ఉత్తమ ఉష్ణ, విద్యుత్తువాహకాలు అనీ, ఎక్కువ నిరోధం కలిగించువాటిని మధ్యమ, అధమ ఉష్ణ, విద్యుత్తువాహకాలనీ అంటారు. బంగారం, వెండి, రాగి వంటి లోహాలు తక్కువ వాహక నిరోధతత్వాన్ని కలిగి ఉన్నాయి. లోహం ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొలది వాహక నిరోధకగుణము పెరుగుతుంది. లోహాల ఈ రెండు గుణాలను ఆధారంగా చేసుకొని (వాహకనిరోధక గుణం, ఉష్ణో గ్రత పెరిగే కొలది వాహకగుణంతగ్గటం) చేయు అతుకుప్రక్రియను రెసిస్టెన్సు వెల్డింగు అంటారు[6]. థెర్మిట్‍వెల్డింగు (thermit) లేదా థెర్మో-కెమికల్‍ వెల్డింగు:ఈ పేరు వినగానే తెలిసిపొతున్నది, ఉష్ణం (themo), మరియు రసాయనపదార్థాలను (chemical) ఉపయోగించిచేయు అతుకుప్రక్రియ యని. 3000-3200) C ఉష్ణోగ్రత కలిగిన ద్రవాన్ని వెల్డింగు చెయ్యవలసిన భాగం చుట్టూ నింపండం ద్వారా చేయు వెల్డింగు. ఇందులో ఉపయోగించునవి అల్యూమినియం పౌడరు, మరియు ఫెర్రస్ ఆక్సైడు పొడుల మిశ్రమము. ఈ రెండింటి మిశ్రమాన్ని మండించినప్పుడు, ఈ రెండింటిమధ్య చర్య జరుగునప్పుడు అధిక మొత్తంలో ఉష్ణం వెలువడి మిశ్రమాన్ని ద్రవస్థితికి తెచ్చును, ఈ ద్రవాన్ని లోహభాగాలను అతుకుటకు ఉపయోగించెదరు[7]. వికిరణశక్తి అతుకు ప్రక్రియ (Radiant energy welding) : కిరణాలను శక్తి ఆవేశితాలను చేసి, అతుకవలసిన భాగాలపై వేగంగా ప్రసరింపచేసి అతుకు ప్రక్రియ. శక్తి ఆవేశితమైన కిరణాలను కటకం ద్వారా ప్రసరింపచేసి, కేంద్రీకరించి అతుకవలసిన లోహాభాగంపైకి పంపి వెల్డింగు చేయుదురు[8].