वेल्डिङ प्रविधिका आधारहरू
वेल्डिङ भनेको तातोको प्रभावमा, एउटै वा समान संरचनाका धातुहरूलाई, एउटै वा समान धातु थपेर वा नथपी, जोड्ने प्रक्रिया हो। वेल्डिङद्वारा भागहरू एकअर्कासँग अविभाज्य रूपमा बाँधिन्छन्, जसबाट एकीकृत समग्रता बनिन्छ। राम्रो वेल्डिङका लागि घनिष्ठ जोडाइ आवश्यक हुन्छ, जुन वेल्डिङ हुने स्थानमा आधारभूत सामग्री पनि पग्लिँदा मात्र प्राप्त हुन्छ (वेल्ड जोन)।
विद्युत्-आर्क वेल्डिङ
स्टिल संरचनाहरूका लागि पहिलो प्राथमिकतामा आर्क वेल्डिङ पर्छ, जसमा आवश्यक ताप विद्युत् ज्वालार्कद्वारा प्राप्त हुन्छ। ज्वालार्क आधारभूत भाग र तथाकथित इलेक्ट्रोडबीच सिर्जना हुन्छ, जुन यस क्रममा पग्लिन्छ र थप सामग्री दिन्छ। थप सामग्री (इलेक्ट्रोड) को सही चयनले वेल्डेड जोडका गुणहरूमा सबैभन्दा ठूलो प्रभाव पार्छ। इलेक्ट्रोडहरू वेल्ड गरिने आधार सामग्रीका विशेष बलका आधारमा छानिन्छन्। इलेक्ट्रोडको चयन, वेल्डिङका अवस्थाहरूको निर्धारण, विशेषज्ञ ज्ञानको माग गर्छ, त्यसैले विशेष रूपमा शिक्षित “वेल्डिङ प्रविधिका इन्जिनियर विशेषज्ञ” को संस्था सिर्जना गरिएको हो, जसको काम अरू कुरासँगै वेल्डिङ कार्यहरूको निगरानी गर्नु र वेल्डरहरूको प्रमाणीकरण नियमित रूपमा पुनः दोहोर्याउनु हो।
ग्यास वेल्डिङ र काट्ने काम
ग्यास वेल्डिङमा आवश्यक ताप ग्यासको दहनबाट उत्पन्न हुन्छ, जसले आधारभूत र अतिरिक्त सामग्री दुवै पग्लिन पुग्छन्। अझ महत्त्वपूर्ण भनेको काट्ने हो। काट्ने टर्च मा, वेल्डिङमा जस्तै काम गर्ने ताप नलीका अतिरिक्त, अक्सिजनका लागि अर्को काट्ने नली पनि हुन्छ। तातो ज्वालाले तताइएको इस्पातलाई जलाएर अक्सिजनको प्रवाहले फुकिन्छ। काटाइले चिल्लो र सटीक सतहहरू दिन्छ, जुन थप प्रशोधन बिना नै स्टिल संरचनाका धेरै प्रयोजनका लागि पर्याप्त हुन्छन्।
वेल्ड गर्न सकिने क्षमता
वेल्डेड जोडहरूको मूल्याङ्कन गर्दा वेल्डिङ प्रक्रियाका क्रममा अतिरिक्त तथा आधार सामग्री दुवैको संरचना उल्लेखनीय रूपमा परिवर्तन हुन सक्छ भन्ने कुरा ध्यानमा राख्नुपर्छ। संरचनामा आउने परिवर्तनको पनि ठूलो महत्व छ – पग्लिएको सिउनी र अपरिवर्तित आधार सामग्रीबीच, तापीय प्रभावको स्तरअनुसार, विभिन्न संरचना र त्यसअनुसार विभिन्न गुण भएका क्षेत्रहरू हुन्छन्। सिउनीसँगै आधार सामग्री पग्लिएको क्षेत्र (विघटन क्षेत्र) हुन्छ र त्यहाँ वेल्डिङ क्षेत्र र आधार सामग्रीबीच जोड हुन्छ। वरिपरिको सामग्रीको क्षेत्र पनि अझै बलियो रूपमा तताइएको हुन्छ, यद्यपि त्यहाँ पग्लने बिन्दु अब प्राप्त हुँदैन। अत्यधिक तताउने यस क्षेत्रमा संरचनामा ठूला परिवर्तनहरू देखा पर्छन्, त्यसैले यो प्रायः सम्पूर्ण वेल्डेड जोडका गुणहरूका लागि निर्णायक हुन्छ।
वेल्डको चिरा पर्ने अवस्थाले वेल्डमा चिराहरू देखापर्ने जनाउँछ, जुन वेल्डिङपछि अझै उच्च तापक्रममै वा सायद चिसिँदै गर्दा नीलो रातोपनको क्षेत्रमा (करिब 300oC मा) उत्पन्न हुन्छन्। चिरा पर्ने विशेषता धेरै हदसम्म इलेक्ट्रोडको गुण हो; यो प्रायः आवरणयुक्त इलेक्ट्रोडहरूमा मात्र देखिन्छ, जुन स्टिल संरचनाहरूका लागि विशेष रूपमा महत्त्वपूर्ण हुन्छन्। चिरा देखिनका लागि दुई सर्त पूरा हुनुपर्छ, अर्थात् वेल्डिङ प्रक्रियाबाट वा अन्य बाह्य कारणबाट उत्पन्न उच्च तनाव, साथै सामग्रीको कठोरता बढ्नु।
धातुविज्ञानसम्बन्धी संरचना र सामग्रीको बनावटमा हुने परिवर्तनबाहेक, वेल्डिङ गर्दा सामग्रीमा पुर्याइने ठूलो मात्राको ताप र त्यसबाट प्राप्त हुने उच्च तापक्रमसँग सम्बन्धित भौतिक प्रक्रियाहरू पनि महत्त्वपूर्ण हुन्छन्। तताउने काम एकरूप रूपमा हुँदैन, बरु केवल साँघुरो रूपमा सीमित क्षेत्रहरूमा हुन्छ। तताउनेसँग सम्बन्धित तापीय विस्तार तताइएको क्षेत्रको आन्तरिक तनावद्वारा असुटाइएको हुँदैन, जसलाई तताइएन गरिएको सामग्रीले रोक्छ। यसबाहेक बाह्य तनाव पनि आउँछ, किनकि वेल्डिङका क्रममा भागहरूलाई मजबूतीसँग जकड्नुपर्छ, त्यसैले तताउँदा प्लास्टिक संकुचनहरू उत्पन्न हुन्छन्। चिसिँदा जोड र यसको वरिपरि भाग सबैभन्दा धेरै सङ्कुचित हुन्छ (सङ्कुचन)। चिसिँदा अवरुद्ध विस्तारका कारण बाध्यकारी तनावहरू (सङ्कुचन तनाव) उत्पन्न हुनुपर्छ। वेल्ड गरिने भागहरूलाई 200 oC देखि 300 oC सम्म पूर्वताप गर्दा चिसिने प्रक्रिया निकै ढिलो गर्न सकिन्छ। हार्डनिङको प्रभाव घट्दा संरचनाको बनावट राम्रो हुन्छ, कडापन कम रहन्छ।
सामग्री र वेल्डिङ् कार्यहरूको परीक्षण
सामान्य: किनकि वेल्डिङ कार्यको गुणस्तर धेरै कारणहरूमा निर्भर गर्छ, र अन्त्यमा विशेषज्ञ कामदारको सीप र विश्वसनीयतामा पनि, सबै वेल्डिङ कार्यहरूको ठीक निगरानी र परीक्षण आवश्यक छ। परीक्षणहरूमध्ये सामग्री र इलेक्ट्रोडहरूको वेल्डिङ योग्यता निर्धारण गर्ने, कुनै निश्चित अवस्थाका लागि वेल्डिङका सर्तहरू र विधिहरूको तुलना गर्ने, नमुनाहरूको परीक्षण आदि उल्लेख गरिन्छ।
चित्र 1 - वेल्ड गरिएको सिउँडीको मोड्ने परीक्षण
वेल्डेड सिउँको मोड परीक्षण: यो आयताकार खण्ड भएको साधारण गिर्डरको मोड परीक्षण हो (आकृति 1), जसमा तन्य फाइबरमा रहेको अर्धवृत्ताकार रूपमा प्रशोधित अनुदैर्ध्य खाँचलाई कोठाको तापक्रममा एक तहले पुनः वेल्ड गरिन्छ। सिउँले विकरणक्षमतामा ठूलो कमी ल्याउँछ, त्यसैले परीक्षण नमूनाहरू प्रायः पूर्णतया भंगुर र आकस्मिक रूपमा भाँचिन्छन्। पातला प्लेटहरूमा मोडको कोण बढी हुन्छ, र प्लेटको मोटाइ बढ्दै जाँदा यो घट्छ।
नच (खाँचा) मा झट्का सहनशीलता: वेल्डको मोड परीक्षणमा प्रायः चिरा पहिले वेल्डमै देखिन्छ, जसले गर्दा भंगुर भङ्ग हुन्छ। आधार सामग्रीले वेल्डको भंगुर चिरा फुट्दा अचानक आउने भार वहन गर्न सक्नुपर्छ। वेल्ड क्षेत्रको चिरा आधार सामग्रीभरि छिटो नफैलियोस्, बरु चिरा बिस्तारै मात्र अघि बढ्न सकोस् भन्ने माग गर्नुपर्छ। आधार सामग्री यति झट्का सहनशील हुनुपर्छ कि यो आकस्मिक भार सम्हाल्न सकोस् र यो क्षमता कम तापक्रममा पनि पर्याप्त मात्रामा रहोस्। नचमा झट्का सहनशीलता र अन्य यान्त्रिक गुणहरू परीक्षण हुने तापक्रममा धेरै हदसम्म निर्भर हुन्छन्। कम तापक्रममा, उदाहरणका लागि 0 oC भन्दा तल, यो 20 oC मा हुने मानको एक भागसम्म घट्न सक्छ। यो अचानक घट्ने बिन्दुको स्थान कुनै सामग्रीको मूल्याङ्कनका लागि महत्त्वपूर्ण हुन्छ। वेल्डेड स्टिल संरचनाहरूका लागि आज राम्रो बुढ्यौली-प्रतिरोध भएका सामग्रीहरू, अर्थात् चिसो तानेका नमूनाहरूमा आघात नचमा उच्च मजबुती, आवश्यक मानिन्छ।
चित्र 2 - नचजस्ता तनाव अवस्थाहरूमा विकृति
कठोरता: वेल्डिङ क्षेत्रको कठोरताको घटना ठूलो महत्त्वको हुन्छ। कठोरता वृद्धि को ज्ञान महत्त्वपूर्ण छ, किनकि भङ्गको समयमा हुने विस्तार कठोरता बढेसँगै छिट्टै घट्छ (चित्र 3), जबकि तान्ने बल σB प्रायः ब्रिनेल कठोरता HB सँग अनुपातिक रूपमा बढ्छ। निर्माण इस्पातका लागि लगभग σB = 0,36*HB हुन्छ। I-बीमको मुख्य कोणीय वेल्डको कठोरताको एउटा उदाहरण चित्र 4 मा देखाइएको छ। संक्रमण क्षेत्रमा अत्यन्त साना दूरीहरूमा कठोरताका ठूला भिन्नताहरू हुन्छन्। कठोरताको प्रवाह बनिएको संरचनामा निर्भर हुन्छ। σ-ε-l रेखा पनि कठोरतासँग तथा काटको तनाव अवस्थासँग समान रूपमा परिवर्तन हुन्छ (चित्र 2).
आकृति 3 - ब्रिनेल कठोरता र लम्बाइ वृद्धि
Sl. 4 - एक वेल्डेड I-बीमको घाँटीमा वेल्ड क्षेत्रको कठोरता
तयार वेल्डेड जोडहरूको विनाशरहित परीक्षण
भेदक परीक्षण – साना मोटाइहरूको भेदक परीक्षण गर्दा, एक्स-रे छविलाई एक स्क्रिनमा दृश्य बनाउन सकिन्छ। एक्स-रे किरणहरूको सट्टा रेडियोधर्मी पदार्थका गामा किरणहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। एक्स-रे छविबाट सिमको गुणस्तरबारे निष्कर्ष निकाल्न सकिन्छ। समाविष्ट स्ल्याग वा पोरहरू, साथै जोडाइमा भएका त्रुटिहरू र दरारहरू यसरी पहिचान गर्न र आवश्यक भएमा हटाउन सकिन्छ।
चुम्बकीय प्रवाहन – परीक्षण गरिने स्टिलको उक्त भागमा चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गरिन्छ र त्यसपछि छरिएका कणहरू क्षेत्रअनुसार व्यवस्थित हुन्छन्। चुम्बकीय क्षेत्रमा देखिने सम्भावित अनियमितताबाट चिराहरू पत्ता लगाउन सकिन्छ। यो प्रक्रिया विशेष गरी सतही चिराहरू पत्ता लगाउन प्रभावकारी हुन्छ, तर स्ल्याग समावेश र छिद्रहरू, साथै बाक्ला प्लेटहरूको भित्री भागमा रहेका चिराहरूका लागि तुलनात्मक रूपमा कम संवेदनशील हुन्छ।
अल्ट्रासोनिक परीक्षण – अति–छोटो ध्वनि तरंगहरू केवल सीमाना सतहहरूमा मात्र होइन, भित्री विभाजन सतहहरूमा पनि, जस्तै चिरा वा तह छुट्टिनुमा, परावर्तित हुन्छन्।