ওয়েল্ডিং কৌশলের ভিত্তি
ওয়েল্ডিং হলো তাপের প্রভাবে একই বা সদৃশ সংযোজনের ধাতু, একই বা সদৃশ ধাতু যোগ করে বা না-যোগ করে, সংযুক্ত করার প্রক্রিয়া। ওয়েল্ডিংয়ের মাধ্যমে অংশগুলো একে অপরের সঙ্গে অখণ্ডভাবে যুক্ত হয়, ফলে একটি একক সত্তা গঠিত হয়। ভালো ওয়েল্ডিংয়ের জন্য ঘনিষ্ঠ সংযোগ প্রয়োজন, যা তখনই অর্জিত হয় যখন ওয়েল্ডিং স্থানে মূল উপাদানও গলে যায় (ওয়েল্ড জোন)।
বৈদ্যুতিক আর্ক ওয়েল্ডিং
ইস্পাত কাঠামোর ক্ষেত্রে প্রথমেই বিবেচনায় আসে আর্ক ওয়েল্ডিং, যেখানে বৈদ্যুতিক শিখা-আর্কের মাধ্যমে প্রয়োজনীয় তাপ উৎপন্ন হয়। শিখা-আর্কটি মূল অংশ ও তথাকথিত ইলেক্ট্রোডের মধ্যে সৃষ্টি হয়, যা এই সময় গলে গিয়ে অতিরিক্ত পদার্থ প্রদান করে। উপাদান সংযোজকের (ইলেক্ট্রোড) সঠিক নির্বাচন ওয়েল্ডেড সংযোগের বৈশিষ্ট্যের ওপর সর্বাধিক প্রভাব ফেলে। ইলেক্ট্রোড নির্বাচন, ওয়েল্ডিংয়ের শর্ত নির্ধারণ—এসবের জন্য পেশাগত জ্ঞান প্রয়োজন; এই কারণেই বিশেষভাবে প্রশিক্ষিত “ওয়েল্ডিং প্রযুক্তির বিশেষজ্ঞ প্রকৌশলী” প্রতিষ্ঠান গড়ে তোলা হয়েছে, যাদের কাজের মধ্যে রয়েছে অন্যান্য বিষয়ের পাশাপাশি ওয়েল্ডিং কাজ তদারকি করা এবং ওয়েল্ডারদের সনদায়ন নিয়মিতভাবে পুনরায় করা।
গ্যাস ওয়েল্ডিং এবং কাটা
গ্যাস ওয়েল্ডিংয়ে গ্যাস জ্বালিয়ে প্রয়োজনীয় তাপ উৎপন্ন করা হয়, ফলে মূল ও অতিরিক্ত উপাদান গলে যায়। আরও গুরুত্বপূর্ণ হলো কাটা। কাটিং টর্চ-এ তাপ নলের পাশাপাশি, যা ওয়েল্ডিংয়ের মতোই কাজ করে, অক্সিজেনের জন্য আরও একটি কাটিং নল থাকে। উত্তপ্ত শিখায় গরম হওয়া ইস্পাত দগ্ধ হয় এবং অক্সিজেনের প্রবাহে উড়িয়ে দেওয়া হয়। কাটিংয়ের ফলে মসৃণ ও নির্ভুল পৃষ্ঠ পাওয়া যায়, যা পরবর্তী কোনো প্রক্রিয়াকরণ ছাড়াই ইস্পাত কাঠামোর বহু উদ্দেশ্যের জন্য যথেষ্ট।
ওয়েল্ডযোগ্যতা
ঢালাই সংযোগের মূল্যায়নের ক্ষেত্রে মনে রাখতে হবে যে ঢালাই প্রক্রিয়ার সময় সংযোজক, পাশাপাশি মূল উপাদানের গঠন উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হতে পারে। গঠনগত পরিবর্তনেরও বড় গুরুত্ব রয়েছে – গলিত সিম এবং অপরিবর্তিত মূল উপাদানের মধ্যে, তাপীয় প্রভাবের মাত্রা অনুযায়ী, বিভিন্ন গঠনের এবং সেই অনুযায়ী বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের একটি অঞ্চল থাকে। সিমের পাশে এমন একটি অঞ্চল থাকে যেখানে মূল উপাদান গলে গেছে (উইল্ডিং জোন) এবং যেখানে ঢালাই জোন ও মূল উপাদানের মধ্যে সংযোগ ঘটে। পার্শ্ববর্তী উপাদান-অঞ্চলটিও তীব্রভাবে উত্তপ্ত হয়, যদিও সেখানে আর গলনাঙ্কে পৌঁছায় না। এই অতিতপ্ত অঞ্চলে গঠনগত বড় পরিবর্তন ঘটে, ফলে এটি প্রায়ই সমগ্র ঢালাই সংযোগের বৈশিষ্ট্যের জন্য নির্ণায়ক হয়ে ওঠে।
জোড়ের ফাটল ধরা বলতে জোড়ে ফাটলের উপস্থিতিকে বোঝায়, যা ওয়েল্ডিংয়ের পরপরই এখনও উচ্চ তাপমাত্রায় অথবা সম্ভবত ঠান্ডা হওয়ার সময় নীল-উজ্জ্বলতার অঞ্চলে (প্রায় 300oC-এ) সৃষ্টি হয়। ফাটল ধরা অনেকাংশে ইলেক্ট্রোডের একটি বৈশিষ্ট্য; এটি প্রায় কেবল আবৃত ইলেক্ট্রোডেই দেখা যায়, যা ঠিকই ইস্পাত কাঠামোর জন্য গুরুত্বপূর্ণ। ফাটল দেখা দেওয়ার জন্য দুটি শর্ত পূরণ হতে হয়, যথা ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া বা অন্যান্য বাহ্যিক প্রভাবজনিত উচ্চ চাপ, এবং উপাদানের দৃঢ়তার বৃদ্ধি।
ধাতুবৈজ্ঞানিক পরিবর্তনের পাশাপাশি উপাদানের গঠন ও কাঠামোর সঙ্গে সম্পর্কিত ভৌত প্রক্রিয়াগুলিও গুরুত্বপূর্ণ, যা ওয়েল্ডিংয়ের সময় উপাদানে প্রয়োগ করা বিপুল তাপ এবং সেই সময় অর্জিত উচ্চ তাপমাত্রার সঙ্গে যুক্ত। উত্তাপ সমভাবে হয় না, বরং কেবল সংকীর্ণভাবে সীমাবদ্ধ অঞ্চলে হয়। উত্তাপের সঙ্গে যুক্ত তাপীয় প্রসারণ উত্তপ্ত অঞ্চলের অভ্যন্তরীণ চাপ দ্বারা, অনুত্তপ্ত উপাদান দ্বারা, প্রতিরুদ্ধ হয়। এর সঙ্গে বাহ্যিক চাপও যোগ হয়, কারণ ওয়েল্ডিংয়ের সময় অংশগুলোকে দৃঢ়ভাবে ক্ল্যাম্প করতে হয়; ফলে উত্তাপের সময় প্লাস্টিক সংকোচন দেখা দেয়। শীতল হওয়ার সময় সিম এবং তার আশপাশ সবচেয়ে বেশি সঙ্কুচিত হয় (সংকোচন)। শীতল হওয়ার সময় বাধাগ্রস্ত প্রসারণের কারণে বাধ্যতামূলক চাপ (সংকোচনজনিত চাপ) সৃষ্টি হতে হবে। 200 oC থেকে 300 oC-এ ওয়েল্ড করা অংশগুলোকে পূর্বে উত্তপ্ত করলে শীতল হওয়া যথেষ্ট ধীর করা যায়। কুইঞ্চিং প্রভাব কমে যাওয়ায় গঠন আরও ভালোভাবে তৈরি হয়, শক্তকরণ কম থাকে।
উপকরণ ও ওয়েল্ডিং কাজের পরীক্ষা
সাধারণ: যেহেতু জোড়ার কাজের গুণমান বহু পরিস্থিতির ওপর নির্ভর করে, এবং শেষ পর্যন্ত কারিগর কর্মীর দক্ষতা ও নির্ভরযোগ্যতার ওপরও, তাই সকল জোড়ার কাজের সুনির্দিষ্ট তদারকি ও পরীক্ষা প্রয়োজন। পরীক্ষার মধ্যে উপকরণ ও ইলেক্ট্রোডের জোড় দেওয়ার সক্ষমতা নির্ধারণ, একটি নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে জোড় দেওয়ার শর্ত ও পদ্ধতির তুলনা, নমুনা পরীক্ষা ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত।
চিত্র 1 - ওয়েল্ডেড সিমের বাঁকন পরীক্ষা
ওয়েল্ড সিমের বাঁকন পরীক্ষা: এটি একটি সরল আয়তাকার ছেদবিশিষ্ট বিমের (চিত্র 1) বাঁকন পরীক্ষা, যেখানে টানপ্রাপ্ত তন্তুতে অর্ধবৃত্তাকারভাবে প্রক্রিয়াকৃত অনুদৈর্ঘ্য খাঁজটি আবার এক স্তরে, কক্ষ তাপমাত্রায়, ওয়েল্ড করা হয়। সিম বিকৃতিযোগ্যতা খুব কমিয়ে দেয়, ফলে পরীক্ষানমুনা প্রায়ই সম্পূর্ণ ভঙ্গুর ও আকস্মিকভাবে ভেঙে যায়। পাতলা প্লেটে বাঁকন কোণ বেশি হয়; প্লেটের পুরুত্ব বাড়ার সঙ্গে এটি কমে।
খাঁজে আঘাতে দৃঢ়তা: জোড়ের বাঁক পরীক্ষায় সাধারণত প্রথমে জোড়েই ফাটল দেখা দেয়, ফলে ভঙ্গুর ভাঙন ঘটে। মূল উপাদানকে জোড়ের ভঙ্গুর ছিঁড়ে যাওয়ার ফলে হঠাৎ যে লোড আসে তা বহন করতে সক্ষম হতে হবে। দাবি করা উচিত যে ওয়েল্ড অঞ্চলের ফাটল যেন দ্রুত মূল উপাদানের মধ্য দিয়ে না ছড়ায়, বরং ধীরে অগ্রসর হতে পারে। মূল উপাদানকে এই আকস্মিক লোড গ্রহণের জন্য যথেষ্ট দৃঢ় হতে হবে এবং কম তাপমাত্রাতেও এই ক্ষমতা যথেষ্ট পরিমাণে বজায় থাকতে হবে। খাঁজে আঘাতে দৃঢ়তা, অন্যান্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের মতোই, পরীক্ষা যে তাপমাত্রায় করা হয় তার ওপর অনেকাংশে নির্ভর করে। নিম্ন তাপমাত্রায়, যেমন 0 oC-এর নিচে, এটি 20 oC-এ মানের একটি অংশে নেমে যেতে পারে। এই আকস্মিক হ্রাসের অবস্থান কোনো উপাদান মূল্যায়নের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। আজকাল ওয়েল্ড করা ইস্পাত কাঠামোর জন্য বার্ধক্যজনিত প্রভাবের ভালো প্রতিরোধক্ষমতাসম্পন্ন উপাদান, অর্থাৎ ঠান্ডা অবস্থায় ইমপ্যাক্ট নচ শক্তি বেশি থাকা, দাবি করা হয়।
চিত্র 2 - খাঁজজাত চাপ অবস্থায় বিকৃতি
কঠোরতা: জোড়ার অঞ্চলে কঠোরতার ঘটনাগুলির বড় গুরুত্ব রয়েছে। কঠোরতা-বৃদ্ধি সম্পর্কে জানা গুরুত্বপূর্ণ, কারণ ভাঙনের সময় প্রসারণ কঠোরতা বৃদ্ধির সঙ্গে দ্রুত হ্রাস পায় (চিত্র 3), আর টান-সহনশীল শক্তি σB প্রায় ব্রিনেল কঠোরতা HB-এর সঙ্গে সমানুপাতিকভাবে বাড়ে। নির্মাণ ইস্পাতের জন্য আনুমানিক σB = 0,36*HB। I-বিমের প্রধান কোণীয় সিমের কঠোরতার একটি উদাহরণ চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে। পরিবর্তন-অঞ্চলে অত্যন্ত ক্ষুদ্র দূরত্বে কঠোরতার বড় পার্থক্য থাকে। কঠোরতার ধারা গঠিত গঠন-বিন্যাসের ওপর নির্ভর করে। σ-ε-l রেখা খাঁজের চাপ-অবস্থার মতোই কঠোরতার সঙ্গে পরিবর্তিত হয় (চিত্র 2).
চিত্র 3 - ব্রিনেল কঠোরতা ও প্রসারণ
চিত্র 4 - একটি ওয়েল্ডেড I-বিমের গলায় সংযোগস্থলের অঞ্চলে কঠোরতা
প্রস্তুত ওয়েল্ডেড জয়েন্টের অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষা
রশ্মিপরীক্ষণ – পাতলা অংশের রশ্মিপরীক্ষায় এক স্ক্রিনে এক্স-রে ছবি দৃশ্যমান করা যায়। এক্স-রে-এর বদলে তেজস্ক্রিয় পদার্থের গামা রশ্মিও ব্যবহার করা যেতে পারে। এক্স-রে ছবি থেকে সিমের গুণমান সম্পর্কে সিদ্ধান্ত নেওয়া যায়। অন্তর্ভুক্ত স্ল্যাগ বা ছিদ্র, যেমন বন্ধনে ত্রুটি ও ফাটল, এভাবে শনাক্ত করা যায় এবং প্রয়োজনে অপসারণও করা যায়।
চৌম্বকীয় প্রবাহ—পরীক্ষাধীন ইস্পাতের সেই অংশে চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করা হয় এবং তখন ছিটানো কণা ক্ষেত্রের অনুযায়ী বিন্যস্ত হয়। চৌম্বক ক্ষেত্রে কোনো সম্ভাব্য অনিয়ম থেকে ফাটল শনাক্ত করা যায়। এই পদ্ধতি বিশেষত পৃষ্ঠস্থ ফাটল খুঁজে বের করার জন্য কার্যকর, তবে স্ল্যাগের অন্তর্ভুক্তি ও রন্ধ্রের প্রতি, এবং মোটা প্লেটের ভেতরের ফাটলের প্রতিও তুলনামূলকভাবে কম সংবেদনশীল।
অতিস্বনক পরীক্ষা – অতিক্ষুদ্র শব্দতরঙ্গ কেবল সীমানা পৃষ্ঠেই নয়, বরং অভ্যন্তরের বিভাজন পৃষ্ঠেও প্রতিফলিত হয়, যেমন ফাটল বা স্তর-বিচ্ছেদে।