घर्षण वेल्डिंग

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घर्षण वेल्डिंग (FWR) 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 सामग्री को विस्थापित करने और सामग्री को फ्यूज करने के लिए अपसेट कहा जाता है।[1] क्योंकि कोई पिघलने नहीं होता है, घर्षण वेल्डिंग संलयन वेल्डिंग प्रक्रिया नहीं है, लेकिन वेल्डिंग#सॉलिड-स्टेट|सॉलिड-स्टेट वेल्डिंग तकनीक अधिक विलयन झलाई की तरह है। घर्षण वेल्डिंग का उपयोग विभिन्न प्रकार के विमानन और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में धातुओं और थर्माप्लास्टिक ्स के साथ किया जाता है।

घर्षण वेल्डिंग के मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन EN ISO 15620:2019 है,[2] जिसमें धातुओं और मिश्र धातुओं की वेल्डेबिलिटी की मूल शर्तों और परिभाषाओं और तालिकाओं के बारे में जानकारी भी शामिल 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 के हैं,[3] और घूर्णी घर्षण वेल्डिंग इन विधियों में सबसे पुराना है।[4] डब्ल्यू रिक्टर ने 1924 में रैखिक घर्षण वेल्डिंग (LFW) प्रक्रिया की विधि का पेटेंट कराया[5] इंगलैंड में और 1929 में[5]वीमर गणराज्य में, हालांकि, प्रक्रिया का वर्णन अस्पष्ट था[4]और एच. क्लॉपस्टॉक ने 1924 में सोवियत संघ में इसी प्रक्रिया का पेटेंट कराया।[5] 1956 में सोवियत संघ में रोटरी घर्षण वेल्डिंग से संबंधित पहला विवरण और प्रयोग हुआ,[3][5]जब A. J. Chdikov नाम के मशीनिस्ट ने असंख्य वैज्ञानिक अध्ययनों पर शोध किया और व्यावसायिक प्रक्रिया के रूप में इस वेल्डिंग विधि के उपयोग का सुझाव दिया।[5]इस प्रक्रिया को 1960 में संयुक्त राज्य अमेरिका में पेश किया गया था।[3]अमेरिकी कंपनियां कैटरपिलर इंक (कैटरपिलर इंक। कैटरपिलर - कैट), 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। 1961 में वेल्डिंग संस्थान द्वारा इंग्लैंड में घर्षण वेल्डिंग का पहला अध्ययन किया गया था।[5]संयुक्त राज्य अमेरिका, Caterpillar Inc. और MTI के माध्यम से, 1962 में जड़ता प्रक्रिया विकसित की।[3][5]यूरोप, चिल्लाना और थॉम्पसन के माध्यम से, 1966 में औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए रोटरी घर्षण वेल्डिंग का शुभारंभ किया,[6] डायरेक्ट-ड्राइव प्रक्रिया विकसित की और 1974 में[6]भारी ट्रक धुरा के लिए rRS6 डबल स्पिंडल मशीन का निर्माण किया।[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 कराया,[7] यूनाइटेड किंगडम में वेल्डिंग संस्थान (TWI) में प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध और व्यावसायिक तकनीक के रूप में विकसित किया गया और 1991 में फिर से पेटेंट कराया गया: घर्षण हलचल वेल्डिंग (FSW) प्रक्रिया,[8] सॉलिड-स्टेट जॉइनिंग प्रक्रिया जो वर्कपीस सामग्री को पिघलाए बिना दो फेसिंग वर्कपीस को जोड़ने के लिए गैर-उपभोज्य उपकरण का उपयोग करती है।

मानक घर्षण वेल्डिंग तकनीक का बेहतर संशोधन लो फोर्स फ्रिक्शन वेल्डिंग है, जो EWI और मैन्युफैक्चरिंग टेक्नोलॉजी इंक (MTI) द्वारा विकसित हाइब्रिड तकनीक है, जो दो भागों में शामिल 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 लागू होती है।[10] आज, घर्षण वेल्डिंग अनुसंधान सामग्री अफ्रीका, दक्षिण अमेरिका, उत्तरी अमेरिका, यूरोप और एशिया और ऑस्ट्रेलिया सहित दुनिया भर के कई स्थानों से आती है।[citation needed]

धातु तकनीक

रोटरी घर्षण वेल्डिंग

Main article: Rotary friction welding
रोटरी घर्षण वेल्डिंग

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

रैखिक घर्षण वेल्डिंग

Main article: Linear friction welding

रैखिक घर्षण वेल्डिंग (LFW) स्पिन वेल्डिंग के समान है, सिवाय इसके कि चलती चक कताई के बजाय बाद में दोलन करती है।

घर्षण हलचल वेल्डिंग

Main article: Friction stir welding
घर्षण हलचल वेल्डिंग

फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग (FSW) सॉलिड-स्टेट जॉइनिंग प्रक्रिया है जो वर्कपीस सामग्री को पिघलाए बिना दो फेसिंग वर्कपीस को जोड़ने के लिए गैर-उपभोज्य उपकरण का उपयोग करती है। घूर्णन उपकरण और वर्कपीस सामग्री के बीच घर्षण से गर्मी उत्पन्न होती है, जो FSW उपकरण के पास 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 बनाता है, जो उपकरण द्वारा लगाया जाता है, जैसे कि मिट्टी, या आटा जोड़ना।

घर्षण सरफेसिंग

Main article: Friction surfacing

घर्षण सरफेसिंग घर्षण वेल्डिंग से प्राप्त प्रक्रिया है जहां सब्सट्रेट पर कोटिंग सामग्री लागू की जाती है। कोटिंग सामग्री (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 तकनीक

रैखिक कंपन वेल्डिंग

Main article: Linear vibration welding

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

कक्षीय घर्षण वेल्डिंग

कक्षीय घर्षण वेल्डिंग स्पिन वेल्डिंग के समान है, लेकिन कक्षीय गति उत्पन्न करने के लिए अधिक जटिल मशीन का उपयोग करता है 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: Weld tests for Friction Welding

वेल्डेड जोड़ों की गुणवत्ता की आवश्यकताएं आवेदन के रूप पर निर्भर करती हैं, उदा। 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 तकनीकों द्वारा प्राप्त की जाती है[18] वांछनीय है, और उच्च तापमान से नहीं बदला है, बड़ा ताप प्रभावित क्षेत्र अनावश्यक है।[19][13] इसके अलावा, धातु में शामिल होने वाले चक्रों के दौरान अनाज संरचना को बदलने के अलावा, उन तरीकों से जहां उच्च तापमान प्रभावित क्षेत्र होता था, चरण परिवर्तन संरचना होती है। उदाहरण के लिए, इस्पात में ऑस्टेनाईट austenite के बीच, लोहे के एलोट्रोप्स, मोती, बैनाइट,[20] सीमेन्टाईट और मार्टेंसाईट , see: [[:File:CCT curve steel.svg|आयरन-कार्बन चरण आरेख। परिवर्तनों से बचने के लिए ठोस अवस्था वेल्डिंग वांछित हो सकती है और भौतिक गुणों को कमजोर 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 हवाला देकर अलग-अलग थर्मोमैकेनिकल ज़ोन का वर्णन किया जा सकता है:

Ti-6Al-4V रैखिक घर्षण वेल्डिंग की एक साहित्य समीक्षा, 2018।[12]

तकनीकी रूप से WCZ और TMAZ दोनों थर्मो-यांत्रिक रूप से प्रभावित क्षेत्र हैं, लेकिन उनके पास मौजूद बहुत अलग माइक्रोस्ट्रक्चर के कारण उन्हें अक्सर अलग-अलग माना जाता है। डब्ल्यूसीजेड महत्वपूर्ण गतिशील पुनर्संरचना (डीआरएक्स) का अनुभव करता है, टीएमएजेड नहीं करता है। ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र में सामग्री यंत्रवत् रूप से विकृत नहीं होती है बल्कि ताप से प्रभावित होती है। TMAZ/HAZ सीमा से दूसरे तक के क्षेत्र को अक्सर TMAZ मोटाई या अत्यधिक प्रभावित क्षेत्र (PAZ) के रूप में संदर्भित किया जाता है। इस लेख के शेष भाग के लिए इस क्षेत्र को PAZ कहा जाएगा।[21] क्षेत्र:

  • डब्ल्यूसीजेड- वेल्ड सेंटर जोन,
  • HAZ - गर्मी प्रभावित क्षेत्र,
  • टीएमएजेड - थर्मो-मैकेनिकली प्रभावित क्षेत्र,
  • बीएम - आधार सामग्री, मूल सामग्री,
  • चमक।

वेल्डिंग में समान शब्द मौजूद हैं।

जब्ती प्रतिरोध

घर्षण वेल्डिंग अनायास ही बियरिंग जैसी फिसलने वाली सतहों पर हो सकती है। यह विशेष रूप से तब होता है जब स्लाइडिंग सतहों के बीच स्नेहक तेल फिल्म सतह खुरदरापन से पतली हो जाती है, जो कम गति, कम तापमान, तेल भुखमरी, अत्यधिक निकासी, तेल की कम चिपचिपाहट, सतहों की उच्च खुरदरापन, या एक के कारण हो सकती है। उसका संयोजन।[22] जब्ती प्रतिरोध घर्षण वेल्डिंग का विरोध करने के लिए सामग्री की क्षमता है। यह असर वाली सतहों की मूलभूत संपत्ति है और सामान्य तौर पर लोड के तहत फिसलने वाली सतहों की।

जिज्ञासा

  • घर्षण वेल्डिंग (μघर्षण हलचल 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।
  • फ्रिक्शन वेल्डिंग को लकड़ी पर काम करते हुए भी दिखाया गया है।[24][25][26]


नियम और परिभाषाएँ, नाम शॉर्टकट्स

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

अक्षीय बल - वेल्ड किए जाने वाले घटकों के बीच अक्षीय दिशा में बल,

जलने की लंबाई - घर्षण चरण के दौरान लंबाई में कमी,

जलने की दर - घर्षण वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान घटकों को छोटा करने की दर,

घटक - वेल्डिंग से पहले एकल आइटम,

घटक प्रेरित ब्रेकिंग - इंटरफेस के बीच घर्षण के परिणामस्वरूप घूर्णी गति में कमी,

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

फेइंग सतह - घटक की सतह जो एक जोड़ बनाने के लिए दूसरे घटक की सतह के संपर्क में हो,

फोर्ज बल - फेइंग सतहों पर सामान्य रूप से लागू 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 दौरान 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,

फोर्ज दबाव - अक्षीय फोर्ज बल के परिणामस्वरूप फेयिंग सतहों पर दबाव (बल प्रति इकाई क्षेत्र),

फोर्ज टाइम - वह समय जिसके लिए फोर्ज बल को घटकों पर लागू किया जाता है,

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

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),

घर्षण समय - वह समय जिसके दौरान घटकों के बीच सापेक्ष गति घूर्णी गति से होती है और घर्षण बलों के आवेदन के तहत होती है,

इंटरफ़ेस - वेल्डिंग ऑपरेशन पूरा होने के बाद फेयिंग सतहों के बीच विकसित संपर्क क्षेत्र,

घूर्णी गति - घूर्णन घटक के प्रति मिनट क्रांतियों की संख्या,

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

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 मंदी के लिए आवश्यक समय,

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,

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

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

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


संदर्भ

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  2. ↑ 2.0 2.1 "EN ISO 15620:2019". www.iso.org. Retrieved 2020-12-28.
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