ویلڈنگ کی تکنیک کی اساسات
ویلڈنگ، حرارت کے اثر سے ایک ہی یا ہم نوع ترکیب والی دھاتوں کو، ایک ہی یا ہم نوع دھات کے اضافہ کے ساتھ یا اس کے بغیر، جوڑنے کا عمل ہے۔ ویلڈنگ کے ذریعے حصے ناقابلِ جدائی طور پر آپس میں جڑ جاتے ہیں تاکہ ایک یکجا اکائی بن جائے۔ اچھی ویلڈنگ کے لیے قریبی اور مضبوط اتصال درکار ہوتا ہے، جو صرف اسی وقت حاصل ہوتا ہے جب ویلڈنگ کی جگہ بنیادی مادہ بھی پگھلے (زونِ ویلڈ)۔
برقی قوس سے ویلڈنگ
اسٹیل ڈھانچوں کے لیے سب سے پہلے برقی قوس ویلڈنگ زیرِ غور آتی ہے، جس میں درکار حرارت برقی شعلہ قوس سے حاصل کی جاتی ہے۔ شعلہ قوس بنیادی حصے اور نام نہاد الیکٹروڈ کے درمیان بنتی ہے، جو اس عمل میں پگھلتا ہے اور اضافی مواد فراہم کرتا ہے۔ اضافی مواد (الیکٹروڈ) کا درست انتخاب ویلڈ شدہ جوڑ کی خصوصیات پر سب سے زیادہ اثر ڈالتا ہے۔ الیکٹروڈز کا انتخاب ویلڈ کیے جانے والے بنیادی مادّے کی خصوصیتی مضبوطیوں کے مطابق کیا جاتا ہے۔ الیکٹروڈز کے انتخاب اور ویلڈنگ کی شرائط طے کرنے کے لیے پیشہ ورانہ علم درکار ہوتا ہے، اسی لیے خاص طور پر تربیت یافتہ “ویلڈنگ تکنیک کے ماہر انجینئرز” کا ادارہ قائم کیا گیا، جن کا کام دوسری چیزوں کے ساتھ ساتھ ویلڈنگ کے کاموں کی نگرانی کرنا اور ویلڈرز کی تصدیقات کو باقاعدگی سے دہرانا ہے۔
گیس ویلڈنگ اور کٹنگ
گیس ویلڈنگ میں ضروری حرارت گیس کے جلنے سے پیدا کی جاتی ہے، اس طرح بنیادی اور اضافی مواد پگھلنے تک پہنچتے ہیں۔ زیادہ اہم کٹائی ہے۔ کٹائی کا برنر حرارتی نالی کے علاوہ، جو ویلڈنگ کی طرح کام کرتی ہے، آکسیجن کے لیے ایک اور کٹنگ نالی رکھتا ہے۔ گرم شعلے سے گرم کیا گیا فولاد جلایا جاتا ہے اور آکسیجن کی دھار سے اڑا دیا جاتا ہے۔ کٹائی ہموار اور درست سطحیں دیتی ہے جو بعد ازاں مشینی عمل کے بغیر فولادی ڈھانچوں کے بہت سے مقاصد کے لیے کافی ہوتی ہیں۔
قابلِ ویلڈنگ ہونا
ویلڈڈ جوڑوں کی جانچ کے لیے یہ پیشِ نظر رکھنا چاہیے کہ ویلڈنگ کے عمل کے دوران اضافی، اور ساتھ ہی بنیادی مواد، کی ترکیب کافی حد تک بدل سکتی ہے۔ ساخت کی تبدیلی بھی بڑی اہمیت رکھتی ہے – پگھلے ہوئے سیون اور غیر بدلے ہوئے بنیادی مواد کے درمیان، حرارتی اثر کی درجے بندی کے مطابق، مختلف ساخت اور اس لحاظ سے مختلف خصوصیات والا ایک زون ہوتا ہے۔ سیون کے ساتھ ہی وہ علاقہ ہوتا ہے جہاں بنیادی مواد پگھلا تھا (فیوژن زون) اور جہاں ویلڈنگ زون اور بنیادی مواد کے درمیان اتصال ہوتا ہے۔ اردگرد کا مواد کا زون بھی کافی حد تک گرم کیا جاتا ہے، اگرچہ وہاں پگھلنے کا درجۂ حرارت اب حاصل نہیں ہوتا۔ اس اوورہیٹنگ زون میں ساخت میں بڑے تغیرات ظاہر ہوتے ہیں، اس لیے یہی اکثر پورے ویلڈڈ جوڑ کی خصوصیات کے لیے فیصلہ کن ہوتا ہے۔
جوڑ میں دراڑ پڑنا اس بات کی طرف اشارہ کرتا ہے کہ جوڑ میں دراڑیں پیدا ہوں، جو welding کے فوراً بعد ابھی بلند درجۂ حرارت پر یا شاید صرف ٹھنڈا ہونے کے دوران blue heat کے علاقے میں (تقریباً 300oC پر) ظاہر ہوتی ہیں۔ دراڑ پڑنا بڑی حد تک electrodes کی خاصیت ہے؛ یہ تقریباً صرف coated electrodes میں ظاہر ہوتا ہے، جو دراصل steel structures کے لیے بہت اہم ہیں۔ دراڑوں کے ظاہر ہونے کے لیے دو شرائط پوری ہونا ضروری ہیں، یعنی welding کے عمل یا دیگر بیرونی اثرات کی وجہ سے بلند تناؤ، اور مواد کی سختی میں اضافہ۔
مواد کی ساخت اور ترکیب میں دھاتی تبدیلیوں کے ساتھ ساتھ جسمانی عمل بھی اہم ہیں، جو ویلڈنگ کے دوران مادے کو منتقل کی جانے والی بڑی مقدارِ حرارت اور اس سے حاصل ہونے والے بلند درجۂ حرارت سے متعلق ہوتے ہیں۔ گرم کرنا یکساں طور پر نہیں ہوتا بلکہ صرف تنگ حد بندی والے علاقوں میں ہوتا ہے۔ گرم کرنے سے وابستہ حرارتی پھیلاؤ کو گرم شدہ حصے کی اندرونی تناؤ، غیر گرم مادے کی طرف سے، روکے رکھتی ہے۔ اس کے ساتھ بیرونی دباؤ بھی آتا ہے، کیونکہ ویلڈنگ کے دوران حصوں کو مضبوطی سے کسنا پڑتا ہے، اس لیے گرم ہونے پر پلاسٹک دباؤ پیدا ہوتے ہیں۔ ٹھنڈا ہونے پر جوڑ اور اس کے گرد و نواح میں سب سے زیادہ سکڑاؤ ہوتا ہے (سکڑن)۔ ٹھنڈا ہونے کے دوران رکاوٹِ پھیلاؤ کی وجہ سے جبری تناؤ (سکڑاؤ کے تناؤ) پیدا ہونا لازمی ہے۔ ویلڈ کیے جانے والے حصوں کو 200 oC سے 300 oC تک پہلے سے گرم کرنے سے ٹھنڈا ہونے کا عمل کافی حد تک سست کیا جا سکتا ہے۔ سختی پیدا کرنے والے اثر میں کمی سے ساخت کی بہتر تشکیل حاصل ہوتی ہے، اور سختی کم رہتی ہے۔
مواد اور ویلڈنگ کے کاموں کی جانچ
عام: چونکہ ویلڈنگ کے کام کا معیار کئی عوامل پر منحصر ہوتا ہے، اور آخر میں ماہر کارکن کی مہارت اور بھروسا مندی پر بھی، اس لیے تمام ویلڈنگ کاموں کی درست نگرانی اور جانچ ضروری ہے۔ جانچوں میں اُن کا ذکر کیا جاتا ہے جو مواد اور الیکٹروڈز کی ویلڈنگ صلاحیت کے تعین، کسی مخصوص صورت کے لیے ویلڈنگ کے حالات اور طریقوں کے موازنہ، نمونوں کی جانچ وغیرہ کے لیے کی جاتی ہیں۔
شکل 1 - ویلڈ شدہ جوڑ کی موڑنے کی آزمائش
لحیم شدہ جوڑ کے خماؤ کا امتحان: یہ ایک سادہ مستطیل مقطع والی بیم (شکل 1) کے خماؤ کا امتحان ہے، جس میں تناؤ والے ریشے میں نیم دائرہ نما تیار کیا گیا طولی شگاف دوبارہ ایک تہہ کے ساتھ اور کمرے کے درجہ حرارت پر لحیم کیا جاتا ہے۔ یہ جوڑ قابلیتِ بگاڑ میں بہت کمی پیدا کرتا ہے، اس لیے نمونے اکثر بالکل نازک اور اچانک ٹوٹ جاتے ہیں۔ پتلی پلیٹوں میں خماؤ کا زاویہ زیادہ ہوتا ہے، اور پلیٹ کی موٹائی بڑھنے کے ساتھ یہ کم ہوتا جاتا ہے۔
چیری دار سختی: جوڑ کے bending ٹیسٹ میں زیادہ تر دراڑیں پہلے جوڑ ہی میں ظاہر ہوتی ہیں، اس طرح brittle fracture واقع ہو جاتا ہے۔ بنیادی مواد کو اس اچانک بوجھ کو برداشت کرنے کے قابل ہونا چاہیے جو جوڑ کے اچانک ٹوٹنے پر پیدا ہوتا ہے۔ یہ مطالبہ ہونا چاہیے کہ weld zone میں دراڑ بنیادی مواد میں تیزی سے نہ پھیلے، بلکہ دراڑ صرف آہستہ آہستہ آگے بڑھے۔ بنیادی مواد اتنا tough ہونا چاہیے کہ اس اچانک بوجھ کو سنبھال سکے، اور یہ صلاحیت کم درجۂ حرارت پر بھی کافی حد تک برقرار رہنی چاہیے۔ چیری دار سختی، دیگر مکینیکی خصوصیات کی طرح، اس درجۂ حرارت پر بہت منحصر ہوتی ہے جس پر ٹیسٹ کیا جاتا ہے۔ کم درجۂ حرارت پر، مثلاً 0 oC سے نیچے، یہ 20 oC پر موجود قدر کے ایک حصے تک گر سکتی ہے۔ اس اچانک کمی کی جگہ کسی مواد کے جائزے کے لیے اہم ہے۔ آج welded steel structures کے لیے ایسے مواد کی ضرورت ہوتی ہے جو aging کے خلاف اچھی مزاحمت رکھتا ہو، یعنی سرد impact test پر زیادہ notch strength رکھتا ہو، cold-drawn specimens پر۔
شکل 2 - شق دار تناؤی حالت میں بگاڑ
سختی: ویلڈنگ کے علاقے میں سختی کے مظاہر بڑی اہمیت رکھتے ہیں۔ سختی میں اضافے کا علم ضروری ہے، کیونکہ ٹوٹنے پر لمبائی میں اضافہ سختی بڑھنے کے ساتھ تیزی سے کم ہو جاتا ہے (شکل 3), جبکہ کھینچاؤی مضبوطی σB تقریباً برِنل سختی HB کے متناسب بڑھتی ہے۔ تعمیراتی فولاد کے لیے تقریباً σB = 0,36*HB ہے۔ I-بیم کے مرکزی زاویائی جوڑ کی سختی کی ایک مثال شکل 4 میں دکھائی گئی ہے۔ عبوری زون میں بہت کم فاصلے پر سختی میں بڑے فرق پائے جاتے ہیں۔ سختی کا بہاؤ تشکیل پانے والی ساخت پر منحصر ہوتا ہے۔ σ-ε-l لکیر سختی کے ساتھ اسی طرح بدلتی ہے جیسے نشان کے تناؤی حال کے ساتھ (شکل 2)۔
شکل 3 - برینل سختی اور لمبائی میں اضافہ
شکل 4 - ایک ویلڈ شدہ I-رکن کے گلے میں جوڑ کے زون کی سختی
تیار شدہ ویلڈیڈ جوڑوں کی غیر تخریبی جانچ
ریڈیوگرافی – کم موٹائی کی ریڈیوگرافی میں، ایکس رے تصویر کو ایک ہی اسکرین پر قابلِ دید بنایا جا سکتا ہے۔ ایکس رے شعاعوں کی جگہ تابکار مواد کی گاما شعاعیں استعمال کی جا سکتی ہیں۔ ایکس رے تصویر سے ویلڈ کی کوالٹی کے بارے میں نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے۔ شامل شدہ سلیگ یا مسام، نیز جڑنے کی خرابی اور دراڑیں، اس طرح معلوم کی جا سکتی ہیں اور ضرورت پڑنے پر دور کی جا سکتی ہیں۔
مقناطیسی بہاؤ – جس حصے کے فولاد کی جانچ کی جا رہی ہو اس میں مقناطیسی میدان پیدا کیا جاتا ہے اور پھر چھڑکے گئے برادے میدان کے مطابق ترتیب اختیار کرتے ہیں۔ مقناطیسی میدان میں کسی بھی بے قاعدگی سے دراڑیں معلوم کی جا سکتی ہیں۔ یہ طریقہ خاص طور پر سطحی دراڑوں کی تلاش میں مؤثر ہے، لیکن سلیگ کی آمیزشوں اور سوراخوں کے بارے میں نسبتاً غیر حساس ہے، نیز موٹی پلیٹوں کے اندرونی حصے میں موجود دراڑوں کے بارے میں بھی۔
الٹراساؤنڈ کے ذریعے آزمائش – انتہائی مختصر صوتی لہریں نہ صرف حدی سطحوں پر بلکہ اندرونی جدائی سطحوں پر بھی منعکس ہوتی ہیں، مثلاً دراڑوں یا الگ ہو جانے والے حصوں پر۔