प्रगत वेल्डिंग तंत्रज्ञान म्हणजे काय?

प्रगत वेल्डिंग तंत्रज्ञान म्हणजे काय?

(1) लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग

उच्च-ऊर्जा बीम प्रक्रिया तंत्रज्ञानाला २१ व्या शतकातील सर्वात आशादायक प्रक्रिया तंत्रज्ञान म्हणून गौरवले जाते, ज्यामुळे “पदार्थ प्रक्रिया आणि उत्पादन तंत्रज्ञानामध्ये क्रांतिकारक बदल घडतील” असा विश्वास आहे, आणि हे सध्या सर्वात वेगाने वाढणारे आणि सर्वाधिक संशोधन केले जाणारे तांत्रिक क्षेत्र आहे.

विकासवेल्डिंग उपकरणेमोठ्या प्रमाणावर वेल्डिंग करण्याचे दोन अर्थ आहेत: एक म्हणजे उपकरणांच्या शक्तीत वाढ आणि दुसरा म्हणजे उपकरणाद्वारे वेल्ड केल्या जाणाऱ्या भागांच्या आकारात वाढ. प्रगत वेल्डिंग उपकरणांमध्ये, विशेषतः लेझर वेल्डिंग आणि इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग उपकरणांमध्ये, एकदाच मोठी गुंतवणूक करावी लागत असल्यामुळे, शक्ती वाढवणे, वेल्डिंगची खोली सुधारणे आणि वेल्डिंग प्रक्रियेची स्थिरता वाढवणे यामुळे वेल्डिंगचा खर्च तुलनेने कमी होऊ शकतो, ज्यामुळे ते उद्योगात स्वीकारार्ह ठरते. त्यामुळे, लेझरवर केंद्रित असलेल्या हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञानाने लक्ष वेधून घेतले आहे. खरे तर, लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंगचा प्रस्ताव १९७० च्या दशकातच मांडला गेला होता, परंतु त्याचे स्थिर औद्योगिक उपयोग अलिकडच्या वर्षांतच उदयास आले, जे प्रामुख्याने लेझर तंत्रज्ञान आणि आर्क वेल्डिंग उपकरणांच्या विकासामुळे, विशेषतः लेझर शक्ती आणि आर्क नियंत्रण तंत्रज्ञानातील सुधारणांमुळे शक्य झाले. लेझर-आर्क हायब्रीडमध्ये प्रामुख्याने लेझरसोबत टंगस्टन इनर्ट गॅस (TIG) आर्क, प्लाझ्मा आर्क आणि ॲक्टिव्ह आर्क यांचा संयोग असतो. लेझर आणि आर्क यांच्यातील आंतरक्रियेद्वारे, प्रत्येक वेल्डिंग पद्धतीतील उणिवांवर मात करता येते, ज्यामुळे एक चांगला हायब्रीड परिणाम साधला जातो.

लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंगमुळे वेल्डिंगची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या सुधारते, जे प्रामुख्याने दोन परिणामांवर आधारित आहे: पहिले, उच्च ऊर्जा घनतेमुळे वेल्डिंगचा वेग वाढतो आणि वर्कपीसची उष्णता हानी कमी होते; दुसरे, दोन उष्णता स्रोतांमधील आंतरक्रियेचा सुपरपोझिशन परिणाम. स्टीलचे वेल्डिंग करताना, लेझर प्लाझ्मा आर्कला स्थिर करतो; त्याच वेळी, आर्क वितळलेल्या पूलच्या कीहोलमध्ये प्रवेश करतो, ज्यामुळे ऊर्जेची हानी कमी होते. लेझर आणि TIG च्या संयोजनामुळे वेल्डिंगचा वेग लक्षणीयरीत्या वाढू शकतो, जो TIG वेल्डिंगच्या वेगाच्या सुमारे दुप्पट असतो. टंगस्टन इलेक्ट्रोडची झीज देखील मोठ्या प्रमाणात कमी होते, ज्यामुळे त्याचे सेवा आयुष्य वाढते; ग्रूव्हचा कोन देखील लक्षणीयरीत्या कमी केला जाऊ शकतो आणि वेल्ड क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफळ लेझर वेल्डिंगसारखेच असते. लेझर-सिंगल आर्क हायब्रीड वेल्डिंगच्या तुलनेत, लेझर-डबल आर्क हायब्रीड वेल्डिंगमुळे वेल्डिंग हीट इनपुट २५% ने कमी होऊ शकते आणि वेल्डिंगचा वेग सुमारे ३०% ने वाढू शकतो.

लेझर-आर्क (किंवा प्लाझ्मा आर्क) हायब्रीड वेल्डिंगचे मुख्य फायदे म्हणजे सुधारित वेल्डिंग गती आणि वेधन खोली. आर्क हीटिंगमुळे धातूचे तापमान वाढते, ज्यामुळे लेझरसाठी धातूची परावर्तकता कमी होते आणि प्रकाश ऊर्जेचे शोषण वाढते. या पद्धतीची चाचणी कमी-शक्तीच्या CO₂ लेझर वेल्डिंगवर, तसेच ऑप्टिकल फायबर ट्रान्समिशनसह 12kW CO₂ लेझर वेल्डिंग आणि 2kW YAG लेझर्सवर करण्यात आली आहे, ज्यामुळे रोबोटिक लेझर-आर्क (किंवा प्लाझ्मा आर्क) हायब्रीड वेल्डिंगचा पाया घातला गेला आहे. अलिकडच्या वर्षांत, लेझर-आर्क हायब्रीडमधून जन्मलेल्या हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञानाने लक्षणीय विकास साधला आहे आणि एरोस्पेस, लष्करी आणि इतर क्षेत्रांमधील जटिल घटकांमध्ये त्याच्या वापराकडे वाढते लक्ष वेधले गेले आहे. सध्या, उच्च-ऊर्जा बीम आणि विविध आर्क यांचे संयोजन करणारे हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञान हे उच्च-ऊर्जा बीम वेल्डिंगच्या क्षेत्रातील प्रमुख आकर्षणांपैकी एक बनले आहे.

(2) घर्षण ढवळणे वेल्डिंग

फ्रिक्शन स्टिअर वेल्डिंग (FSW) हे १९९० च्या दशकाच्या सुरुवातीला युनायटेड किंगडमच्या वेल्डिंग इन्स्टिट्यूट (TWI) ने विकसित केलेले एक पेटंटेड वेल्डिंग तंत्रज्ञान आहे. या तंत्रज्ञानाने अशा अलौह धातूंना वेल्ड करता येते, ज्यांना फ्यूजन वेल्डिंग पद्धती वापरून वेल्ड करणे कठीण असते.

फ्रिक्शन स्टिअर वेल्डिंगचे फायदे असे आहेत की, यात जोडण्याची प्रक्रिया सोपी असते, वेल्ड केलेल्या जोडावर बारीक कण असतात, थकवा सहन करण्याची क्षमता, ताण सहन करण्याची क्षमता आणि वाकण्याची क्षमता चांगली असते, वेल्डिंग वायर किंवा शिल्डिंग गॅसची गरज नसते, आर्क लाईट नसतो आणि वेल्डिंगनंतर कमी अवशिष्ट ताण व विकृती निर्माण होते. युरोप आणि अमेरिकेतील विकसित देशांच्या एरोस्पेस उद्योगात याचा वापर केला गेला आहे, आणि कमी तापमानात काम करणाऱ्या ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या पातळ-भिंतींच्या दाबपात्रांच्या वेल्डिंगमध्ये याचा यशस्वीपणे उपयोग केला गेला आहे, ज्यामुळे अनुदैर्ध्य वेल्ड्सचा सरळ बट जॉइंट आणि वर्तुळाकार वेल्ड्सचा परिघीय बट जॉइंट पूर्ण होतो. हे तंत्रज्ञान नवीन वाहनांच्या नवीन संरचनात्मक डिझाइनमध्ये स्वीकारले गेले आहे आणि एरोस्पेस, वाहतूक, वाहन निर्मिती आणि इतर औद्योगिक क्षेत्रांमध्ये लागू केले गेले आहे.

(3) व्हॅक्यूम डिफ्यूजन वेल्डिंग

प्रगत सामग्रीच्या सततच्या उदयानंतर जोडणी तंत्रज्ञानासमोर नवीन आव्हाने उभी राहत आहेत. उष्णतारोधक मिश्रधातू, उच्च-तंत्रज्ञान सिरॅमिक्स, आंतरधातू संयुगे आणि संमिश्र सामग्री यांसारख्या अनेक नवीन सामग्रींची, विशेषतः भिन्न सामग्रींची जोडणी, पारंपरिक फ्यूजन वेल्डिंग पद्धती वापरून करणे कठीण आहे, त्यामुळे सॉलिड-स्टेट डिफ्यूजन बॉन्डिंग आणि इतर तंत्रज्ञान उदयास आले आहेत. उदाहरणार्थ, सुपरप्लास्टिक फॉर्मिंग-डिफ्यूजन वेल्डिंग तंत्रज्ञान विमानांच्या टायटॅनियम मिश्रधातूच्या हनीकॉम्ब संरचनेत यशस्वीरित्या वापरले गेले आहे. सिरॅमिक्स आणि धातू डिफ्यूजन वेल्डिंगद्वारे जोडले जाऊ शकतात; क्षणिक द्रव अवस्था डिफ्यूजन वेल्डिंग तंत्रज्ञानाच्या वापरामुळे कठीण सामग्रीच्या अनेक अवघड जोडणी समस्या सुटल्या आहेत, ज्या पारंपरिक पद्धतींनी सोडवता येत नव्हत्या.फ्यूजन वेल्डिंगपूर्वी.

सॉलिड-स्टेट जॉइनिंगचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते. एक म्हणजे कमी तापमान, उच्च दाब आणि कमी वेळ असलेली जोडणी पद्धत, जी वर्कपीसच्या पृष्ठभागाचा घनिष्ठ संपर्क आणि स्थानिक प्लॅस्टिक विरूपणाद्वारे ऑक्साईड फिल्मचे विघटन घडवून आणते. जोड तयार होण्यामध्ये प्लॅस्टिक विरूपण हा प्रमुख घटक असतो. अशा जोडणी पद्धतींमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो:घर्षण वेल्डिंगएक्सप्लोजन वेल्डिंग, कोल्ड प्रेशर वेल्डिंग आणि हॉट प्रेशर वेल्डिंग, ज्यांना सामान्यतः प्रेशर वेल्डिंग म्हटले जाते. दुसरी पद्धत म्हणजे उच्च तापमान, कमी दाब आणि तुलनेने जास्त वेळ असलेली डिफ्यूजन बॉन्डिंग पद्धत, जी सामान्यतः संरक्षक वातावरणात किंवा व्हॅक्यूममध्ये केली जाते. या जोडण्याच्या पद्धतीत केवळ किमान प्लास्टिक विरूपण होते आणि जोड तयार होण्यात इंटरफेस डिफ्यूजन हा प्रमुख घटक असतो. अशा जोडण्याच्या पद्धतींमध्ये प्रामुख्याने डिफ्यूजन वेल्डिंगचा समावेश होतो, जसे की व्हॅक्यूम डिफ्यूजन वेल्डिंग, ट्रान्झिएंट लिक्विड फेज डिफ्यूजन वेल्डिंग, हॉट आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग डिफ्यूजन वेल्डिंग आणि सुपरप्लास्टिक फॉर्मिंग-डिफ्यूजन वेल्डिंग.

प्रगत वेल्डिंग पद्धती आणि नवीन प्रक्रियांचा सतत उदय होण्याव्यतिरिक्त (वरील काही उदाहरणे आहेत), विविध वेल्डिंग पद्धतींमधील यांत्रिकीकरण आणि स्वयंचलनाची पातळी सातत्याने सुधारत आहे. इलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञान, संवेदन तंत्रज्ञान, संगणक आणि नियंत्रण तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीने वेल्डिंग क्षेत्राच्या विकासाला मोठी चालना दिली आहे, ज्यामुळे वेल्डिंग स्वयंचलन बुद्धिमान नियंत्रणाकडे वाटचाल करत आहे. विशेषतः, वेल्डिंग रोबोट्सच्या मोठ्या प्रमाणावरील वापरामुळे वेल्डिंगच्या पारंपरिक कठोर स्वयंचलन पद्धतीला छेद मिळाला आहे, वेल्डिंगमध्ये लवचिक स्वयंचलनाची एक नवीन पद्धत खुली झाली आहे आणि वेल्डिंग तंत्रज्ञानासाठी विकासाची व्यापक संधी उपलब्ध झाली आहे. आधुनिक उत्पादनामध्ये वेल्डिंग ही एक अपरिहार्य प्रक्रिया पद्धत बनली आहे. शिवाय, विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीबरोबरच सामाजिक आणि आर्थिक विकासामुळे, प्रगत वेल्डिंग/जोडणीची उपयोजन क्षेत्रे सतत विस्तारत राहतील.

(4) स्वयंचलित आणि बुद्धिमान वेल्डिंग

वेल्डिंगची उत्पादकता वाढवण्यासाठी, उत्पादनाची गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी आणि कामाची परिस्थिती सुधारण्यासाठी यांत्रिकीकरण आणि स्वयंचलन ही महत्त्वाची साधने आहेत. वेल्डिंग उत्पादनाचे स्वयंचलन ही वेल्डिंग तंत्रज्ञानाची भविष्यातील विकासाची दिशा आहे. केवळ वेल्डिंग प्रक्रियेच्या दृष्टिकोनातून पाहिल्यास, वेल्डिंग उत्पादनाची कार्यक्षमता आणि गुणवत्ता सुधारण्याला काही मर्यादा आहेत. इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग, लेझर वेल्डिंग आणि फ्रिक्शन स्टिअर वेल्डिंग यांसारख्या वेल्डिंग/जोडणी पद्धतींमध्ये ग्रूव्हच्या भूमितीवर आणि जोडणीच्या गुणवत्तेवर कठोर आवश्यकता असतात. स्वयंचलित वेल्डिंगनंतर, संपूर्ण वेल्ड केलेली रचना सुबक, अचूक आणि सुंदर असते, ज्यामुळे पूर्वीच्या वेल्डिंग कार्यशाळांमधील हाताने काम करण्याच्या मागासलेल्या पद्धतीत बदल होतो.

आधुनिक उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या विकासाचे आणि उदयोन्मुख तंत्रज्ञान उद्योगाचे एक महत्त्वाचे प्रतीक म्हणून, रोबोट्सनी उच्च-तंत्रज्ञान उद्योगांच्या विविध क्षेत्रांवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव टाकला आहे. वेल्डिंग उत्पादन प्रक्रियेची गुंतागुंत आणि वेल्डिंग गुणवत्तेसाठी असलेले कठोर निकष, तसेच अनेकदा वेल्डिंग तंत्रज्ञानाची निकृष्ट पातळी आणि कामाची परिस्थिती, यांमुळे वेल्डिंग प्रक्रियेला स्वयंचलित आणि बुद्धिमान बनवू शकणाऱ्या प्रक्रियांकडे विशेष लक्ष दिले जात आहे. सध्या, जगभरातील ३०% ते ४०% रोबोट्स वेल्डिंग तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जातात. वेल्डिंग रोबोट्स सुरुवातीला प्रामुख्याने वाहन उद्योगातील स्पॉट वेल्डिंग उत्पादन लाइन्समध्ये वापरले जात होते आणि अलिकडच्या वर्षांत, त्यांचा हळूहळू इतर उत्पादन क्षेत्रांमध्ये विस्तार झाला आहे.

विकासाचा पहिला केंद्रबिंदूबुद्धिमान वेल्डिंगव्हिजन सिस्टीम आहे. सध्या विकसित केलेल्या व्हिजन सिस्टीममुळे रोबोट्स वेल्डिंग दरम्यान विशिष्ट परिस्थितीनुसार टॉर्चच्या हालचालीचा मार्ग आपोआप बदलू शकतात आणि काही सिस्टीम ग्रूव्हच्या आकारानुसार प्रक्रिया पॅरामीटर्स वेळेवर समायोजित करू शकतात.