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. 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 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.
ప్లాస్మా ఆర్క్ వెల్డింగు
ప్లాస్మా ఆర్కు వెల్డింగు అను వెల్డింగు ప్రక్రియ, ఒకవిధంగా అభివృద్ధిపరచిన టిగ్ వెల్డింగు వంటిందే.ఈ రెండు వెల్డింగు పద్ధతులకు పోలికలు ఎక్కువ. రెండు విధానాలలోను టంగ్‌స్టను లేదా దానియొక్క మిశ్రమలోహాం ఎలక్ట్రోడుగా పనిచేస్తుంది. రెండింటిలోను రక్షణవాయువులను అతుకుసమయంలో వినియోగిస్తారు. టిగ్ వెల్డింగులో ఒకరక్షణవాయువును మాత్రమే వాడగా, ప్లాస్మా వెల్డింగులో రెండు రక్షకవాయువులను ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్మా వెల్డింగులో ఒక రక్షక/జడవాయువును ప్లాస్మాఆర్కు ఏర్పరచుటకు, మరియొక జడవాయువును అతుకుభాగం ఆక్సీకరణ చెందకుండ నిరోధించు రక్షకవాయువుగాను ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్మా మరియు టిగ్ వెల్డింగు పద్ధతిలో లోహాలను అతుకుటకై ఏకముఖ విద్యుత్తును ఉపయోగిస్తారు. రెండింటిని స్వయంనియంత్రణ (automated) లేదా వ్యక్తిగతంగా (manually) చేయవచ్చును.ప్లాస్మా వెల్డింగును ఉపయోగించి లోహాలను రెండుముక్కలుగా కత్తిరించవచ్చును. సాధారణంగా ఉక్కువంటి లోహాలను ఆక్సి-అసిలిటిన్ గ్యాసు ద్వారా కత్తిరించడం (cutting) చేస్తుంటారు. తుప్పుపట్టనిఉక్కు (stainless steel) ను ఆక్సి-అసిలిటిన్ గ్యాసు పద్ధతిద్వారా కత్తిరించడం సాధ్యంకాదు. అటువంటిలోహాలను మెటల్ ఆర్కువెల్డింగు పద్ధతిలో కత్తిరించిన్నప్పటికి, కత్తిరింపబడిన అంచులు సమంగా ఉండవు. కాని ప్లాస్మా వెల్డింగు ద్వారా అటువంటిలోహాలను కత్తరించిన, అంచులు సమంగా ఉండును.
=ప్లాస్మా ఆర్కు =
ప్లాస్మా వెల్డింగుఅను అతుకు విధానం ఒకరకంగా టిగ్ వెల్డింగు వంటిదే, ప్లాస్మా వెల్డింగులో రక్షణవాయువుతో (జడవాయువు) పాటు అదనంగా ప్లాస్మా వాయువును ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్మా అనుపదానికి జీవశాస్త్రంలోని అర్థానికి భిన్నమైన అర్థం వెల్డింగ్ (భౌతిక శాస్త్రం ) లో ఉంది.ఇక్కడ ప్లాస్మా అనగా ఏదైన ఒకవాయువును తాత్కాలికంగా అయనీకరణ స్థితిలో ఉంచడం. అయనీకరణ అనగా ఒకవాయువును విద్యుత్తు ఆవేశితంగావించి, వాయువులోని అణువులను విద్యుత్తు ఆవేశంతో ఉద్రిక్తపరచి వాయువులోని అణువులోని పరమాణువులను ఎలక్ట్రానులు/కెటయాన్ (ఋణ అవేశితం), మరియు ఆయానులు (Ions) గా (ధన అవేశితాలు) విడగొట్టడం. ఈ అయనీకరణ అనునది సంపూర్ణంకావొచ్చు లేదా పాక్షికం కావొచ్చు. ఈఅయనీకరణ స్థాయి, ఉపయోగించు విద్యుత్తు బలం (విద్యుత్తు వోల్టేజి మరియు అంపియర్లు (కరెంటు) యొక్క ప్రమాణానికి అనుగుణంగా సంపూర్ణం కావొచ్చు లేదా పాక్షికం అయిఉండవచ్చు. కనుక వాయువుయొక్క అయనీకరణ అనేది ప్రయోగించిన విద్యుత్తు శక్తిననుసరించి 1%-100% వరకు ఉండ వచ్చును. ప్లాస్మా ఆర్కు వెల్డింగుకై వాయువును పాక్షిక అయనీకరణ చెందించెదరు. ప్లాస్మావాయువును సంపీడనం చేసి (constricted), తక్కువ వ్యాసంగల రంధ్రం (orifice) ద్వారా ప్రసరింపచేసిన అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతతో ప్లాస్మా బయటకు ప్రవహించును. ఈ ఉష్ణోగ్రత త్రీవత 27వేలనుండి55వేల డిగ్రీల (సెంటిగ్రేడు) వరకు ఉండును. అంతియే కాక అయనీకరణ చెందిన ప్లాస్మా ఉత్తమ విద్యుత్తు వాహకంగా పనిచేయును.ప్లాస్మా ఆర్కు వెల్డింగు విధానంలో ప్లాస్మాఆర్కును రెండు రకములుగా సృష్టించడంజరుగుతుంది.ఒకవిధానంలో పాస్మాఆర్కును వెల్డింగు టార్చులోని టంగుస్టను ఎలక్ట్రోడు మరియు, వెల్డింగు టార్చుయొక్క నాజిలు (nozzle) అంచుమధ్య ఏర్పడునట్లుచేసి, ఏర్పడు ప్రకాశవంతమైన, అధిక ఉష్ణోగ్రతగల్గిన ప్లాస్మాఆర్కు ద్వారా వెల్డింగు చెయ్యడం.ఇందులో టంగుస్టను ఎలక్ట్రోడుగాను (-ఋణధ్రువం) పనిచేయును.రెండో విధానంలో వెల్డింగుటార్చులోని టంగుస్టను లోహకడ్దిని ఎలక్త్రొడుగాను, అతుకులోహఫలకలను ఆనోడుగాను చేసి ప్లాస్మా ఆర్కును టంగుస్టనుఎలక్ట్రొడు, మరియు లోహఫలకమధ్య సృష్టింఛి వెల్డింగు చెయ్యడం జరుగుతుంది.