चीनी वेल्डिंग
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चीन में वेल्डिंग: कुछ दिनों पहले किसी ने एक पोस्ट में लिखा कि यूक्रेन की “बैटन वेल्डिंग रिसर्च इंस्टीट्यूट” गुआंगदोंग में संयुक्त उद्यम स्थापित कर रहा है। मैं संक्षेप में चीन में वेल्डिंग संबंधी जानकारी के बारे में बताऊँगा। यह जानकारी काफी पुरानी है; यह N साल पहले की बात है, जब मेरा स्वास्थ्य अभी भी ठीक था एवं मैं काम करने में सक्षम था। यह जानकारी केवल कुछ विशेष उद्योगों से संबंधित है, एवं केवल बड़े सरकारी विनिर्माण उद्योगों के बारे में ही है। निजी एवं छोटे उद्योगों के बारे में कोई जानकारी नहीं है। इसलिए इसे सामान्य रूप से नहीं माना जा सकता। आम तौर पर, वेल्डिंग संरचनाओं में उपयोग होने वाले इस्पात की मात्रा को, किसी देश की औद्योगिक प्रगति एवं वेल्डिंग तकनीकों की उन्नति का मुख्य संकेतक माना जाता है। वर्तमान में, दुनिया भर में औसतन 45% इस्पात को बाजार में बेचने योग्य उत्पाद बनाने हेतु वेल्डिंग की आवश्यकता होती है। जर्मनी, संयुक्त राज्य अमेरिका, ब्रिटेन, जापान जैसे देशों में, वेल्डेड संरचनाओं हेतु उपयोग होने वाला इस्पात, उन देशों के कुल इस्पात उत्पादन का 60% से अधिक है। हमारे देश में औद्योगिक आधुनिकीकरण के तेज़ विकास के साथ, बिजली संयंत्रों में प्रयोग होने वाले बॉयलर, दबाव वाले कंटेनर, जहाज, निर्माण सामग्री, धातुकर्म संबंधी उपकरण, भारी मशीनें आदि जैसी भारी संरचनाएँ बड़े आकार की, बड़े पैमाने पर एवं अधिक कुशल रूप में विकसित हो रही हैं। इसके कारण वेल्डिंग हेतु आवश्यक इस्पात की मात्रा में काफी वृद्धि हुई है। अपूर्ण आँकड़ों के अनुसार, 2010 में हमारे देश में वेल्डिंग हेतु उपयोग होने वाला इस्पात, देश में खपत होने वाले कुल इस्पात की मात्रा का 45% से अधिक था; यह मान विश्व स्तर की औसत मात्रा से भी अधिक है। वर्तमान में, बड़े राज्य-स्वामित्व वाले विनिर्माण क्षेत्रों में, बड़ी मशीनों एवं वाल्वों के निर्माण हेतु “ढलाई के बजाय वेल्डिंग” तथा “ढलाई के बजाय फोर्जिंग-वेल्डिंग” जैसी तकनीकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। इसी प्रकार, बड़े इमारती स्टील ढाँचों, रेलवे एवं सड़क पुलों, तथा शहरी परिवहन प्रणालियों के निर्माण हेतु भी विभिन्न उन्नत वेल्डिंग तकनीकों का उपयोग किया जा रह समग्र रूप से, हमारे देश में वेल्डिंग तकनीकों के मामले में, कुछ ही प्रक्रियाओं एवं तकनीकों को छोड़कर, अन्य सभी तकनीकें एवं प्रक्रियाएँ विश्व स्तर के बराबर ही हैं। ऐसे में हमारा देश जर्मनी, संयुक्त राज्य अमेरिका, ब्रिटेन एवं जापान के बाद दूसरे स्थान पर है। वेल्डिंग, धातु सामग्रियों को आपस में जोड़ने की प्रक्रिया है। इसका उपयोग मुख्य रूप से भारी मशीनरी, बिजली उपकरणों, पेट्रोकेमिकल उद्योग, परिवहन, निर्माण उद्योग, एवं अंतरिक्ष उद्योग आदि में किया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, घरेलू उपकरणों, चिकित्सा उपकरणों, एवं संचार उपकरणों में भी वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है। वेल्डिंग विज्ञान में सामग्री विज्ञान, यांत्रिकी, थर्मल ट्रीटमेंट, धातुविज्ञान, स्वचालित नियंत्रण विज्ञान, इलेक्ट्रॉनिक्स, निरीक्षण विज्ञान आदि शामिल हैं। I. हमारे देश में वेल्डिंग तकनीकों का विकास – सरल रूप सेहमारे देश में वेल्डिंग तकनीकों का विकास सोवियत संघ की 156 परियोजनाओं की सहायता से ही शुरू हुआ। वास्तव में, इस तकनीक को सोवियत संघ ने ही हमें सिखाया। 1960 में सोवियत संघ द्वारा सहायता संबंधी समझौतों को रद्द करने तक, हमारे देश में कोई वास्तविक वेल्डिंग तकनीक एवं उपकरण नहीं थे; हम तो केवल सोवियत संघ द्वारा विकसित वेल्डिंग तकनीकों एवं उपकरणों के उपयोगकर्ता ही थे। 1972 तक, हमारे देश में स्वतंत्र रूप से कुछ वेल्डिंग उपकरण निर्माण कारखाने ही स्थापित हो पाए। वर्तमान में, देश की प्रमुख सामान्य वेल्डिंग उपकरण निर्माण कंपनियों में शंघाई डोंगशेंग, शंघाई हुगोंग, शंघाई जनरल, काइल्डा, शानडोंग शानदा आओताई, यूची जिंगवेई आदि शामिल हैं। सुधार एवं खुलेपन की नीति के बाद, इन बड़े वेल्डिंग उपकरण निर्माण कारखानों में काम करने वाले कुशल कर्मचारियों को वहाँ से ले जाकर जियांग्सू एवं झेजियांग क्षेत्रों में कई छोटे-मध्यम आकार के वेल्डिंग उपकरण निर्माण कारखाने स्थापित किए गए। हालाँकि, ये कारखाने मुख्य रूप से सरल वेल्डिंग मशीनें, रोलर फ्रेम, वेरिएटिंग मशीनें आदि ही बनाते हैं; इनका स्वचालन स्तर काफी कम है। वर्तमान में, छोटे एवं मध्यम आकार के सामान्य वेल्डिंग उपकरण निर्माण करने वाली कंपनियों में वुशी हानशेन, शंघाई वीटली, शंघाई हुआवेई, शंघाई झेंगटे, नानतोंग फुली, चेंगदू हुआयुआन, चेंगदू शियोंगु, चेंगदू वेल्डिंग टेक्नोलॉजीज, चोंगकिंग युंडा, तांगशान शुओबाओ, गुआंगझोउ फेंगहुओ, शेनज़ेन रुइलिंग शिली, शेनज़ेन रुइलिंग इलेक्ट्रॉनिक्स, शेनज़ेन डोंगशान आदि शामिल हैं। 80 के दशक के बाद, पश्चिमी देशों द्वारा हमारे देश पर लगाया गया तकनीकी प्रतिबंध कम हो गया। अब कुछ गैर-सैन्य वेल्डिंग उपकरणों का आयात संभव हो गया। हमारी कुछ केंद्रीय सरकारी कंपनियों ने तकनीकी सुधार परियोजनाओं के तहत बड़ी मात्रा में वेल्डिंग उपकरण खरीदे। इन उपकरणों में स्वचालन की सुविधाएँ बहुत अच्छी हैं – उदाहरण के लिए, इनमें मैकेनिकल कंट्रोल तकनीक, PLC कंट्रोल तकनीक एवं डीएनसी सिस्टम का उपयोग किया गया है। इन उपकरणों की सटीकता भी बहुत अधिक है। इन उपकरणों के आने से, हमारे देश में स्वचालित वेल्डिंग तकनीकों के क्षेत्र में बहुत प्रगति हुई है। वर्ष 1996 में हमारे देश में बड़े पैमाने पर वेल्डिंग रोबोटों का आयात शुरू हुआ। वर्ष 2001 तक ऐसे रोबोटों की संख्या 1040 तक पहुँच गई। इनमें से 49% आर्क वेल्डिंग रोबोट थे, जबकि 47% पॉइंट वेल्डिंग रोबोट थे। वर्तमान में दुनिया भर में 20 लाख से कम रोबोट ही उपयोग में हैं; इनमें से 45% से अधिक वेल्डिंग रोबोट हैं। हमारे देश में वेल्डिंग रोबोटों का अनुपात लगभग 50% है। वर्ष 2014 में चीन में 2 लाख रोबोट थे, जिनमें से 1 लाख वेल्डिंग रोबोट थे। यह आंकड़ा चीनी रोबोट उद्योग संघ द्वारा दिया गया है; इसमें अतिशयोक्ति होने की संभावना है। वर्तमान में, हमारे देश की बड़ी सरकारी विनिर्माण कंपनियों में प्रयोग में आने वाले अधिकांश वेल्डिंग उपकरणों में स्वचालित नियंत्रण प्रणालियाँ, इंटेलिजेंट नियंत्रण प्रणालियाँ एवं नेटवर्क नियंत्रण प्रणालियाँ आदि का उपयोग किया जाता है। साथ ही, ऑपरेशन हेतु वेल्डिंग रोबोटों का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है; ऐसे रोबोटों के द्वारा ही वेल्डिंग सेंटर, वेल्डिंग उत्पादन लाइनें एवं एकीकृत विनिर्माण प्रणालियाँ बनाई जाती ह वर्तमान में हमारे देश के बड़े विनिर्माण उद्योगों में, वेल्डिंग का उपयोग केवल घटकों को जोड़ने या कच्चे माल को तैयार करने हेतु ही नहीं, बल्कि विनिर्माण प्रक्रिया में उत्पादों को अधिक परिष्कृत रूप देने हेतु भी किया जा रहा है। अब ऐसी वेल्डिंग तकनीकें भी विकसित हो चुकी हैं, जिनमें मनुष्य की सीधी भागीदारी की आवश्यकता ही नहीं है। साथ ही, वेल्डिंग हेतु आवश्यक मशीनरी एवं उपकरणों की संरचना एवं व्यवस्था भी विकसित हो चुकी है; इसके अलावा वेल्डिंग एवं असेंबली प्रक्रियाओं की जाँच भी स्वचालित रूप से ही की जा रही है… अर्थात् अब ऐसी स्वचालित वेल्डिंग प्रक्रियाएँ संभव हो गई हैं, जिनमें मनुष्य की कोई सीधी भागीदारी ही नहीं है। बेशक, छोटे उद्यमों एवं निजी उद्यमों में वेल्डिंग का कार्य अभी भी मुख्य रूप से हाथ से ही किया जाता है। वर्तमान में, हमारे देश में वेल्डिंग तकनीकें केवल एक साधारण प्रसंस्करण तरीके से विकसित होकर एक व्यापक इंजीनियरिंग तकनीक बन चुकी हैं। इसमें सामग्री, संरचना डिज़ाइन, वेल्डिंग प्रक्रियाएँ, वेल्डिंग उपकरण एवं सामग्री, वेल्डिंग से पहले की तैयारियाँ, कटिंग/विभाजन प्रक्रियाएँ, वेल्डिंग प्रक्रियाओं का निर्धारण एवं संबंधित मानक, वेल्डिंग उत्पादन, वेल्डिंग प्रक्रिया की निगरानी एवं प्रबंधन, वेल्डिंग के बाद की प्रक्रियाएँ, पेंटिंग, निरीक्षण, वेल्डिंग से संबंधित पर्यावरणीय सुरक्षा, एवं वेल्डेड जोड़ों का संचालन आदि शामिल हैं। द्वितीय, हमारे देश में बड़े राज्य-स्वामित्व वाले विनिर्माण क्षेत्रों में वेल्डिंग तकनीकों में हुई प्रगति
1. बड़े राज्य-स्वामित्व वाले विनिर्माण क्षेत्रों में वेल्डिंग रोबोटों एवं लेजर वेल्डिंग तकनीकों का व्यापक उपयोग हो रहा है।
वर्तमान में हमारे देश में मध्यम-निम्न स्तर के वेल्डिंग रोबोटों का निर्माण पूरी तरह से घरेलू स्तर पर ही हो रहा है (जिसमें सेंसर, एनसीएस सिस्टम, डिस्कनेक्टर एवं सर्वो मोटर भी शामिल हैं)। साथ ही, औद्योगिक नेटवर्किंग के माध्यम से वेल्डिंग प्रक्रिया पर दूर से ही सटीक एवं बुद्धिमानीपूर्वक नियंत्रण किया जा रहा है। उच्च-स्तरीय वेल्डिंग रोबोटों में अभी तक प्रतिस्पर्धात्मक क्षमता नहीं है; इसका मुख्य कारण एनसीएस सिस्टम में मौजूद बड़ा अंतर है। साथ ही, इन रोबोटों की सटीकता, जीवनकाल एवं विश्वसनीयता में भी बहुत बड़ा अ वर्तमान में हमारे देश में लेजर एवं लेजर-आर्क संयुक्त ऊष्मा-स्रोत वाली वेल्डिंग तकनीकों को भी बढ़ावा दिया जा रहा है। इस प्रक्रिया में उच्च ऊर्जा घनत्व, उच्च ऊर्जा दक्षता, उच्च आर्क स्थिरता होती है; लेकिन उपकरणों को तैयार करने हेतु आवश्यक सटीकता कम होती है, एवं वेल्ड किए जाने वाले भागों की सतह की गुणवत्ता भी कम होती है। लेजर एवं आर्क, ये दोनों स्वतंत्र ऊष्मा स्रोत हैं; इनके गुणों को एक साथ जोड़ने से उत्कृष्ट परिणाम प्राप्त होते हैं। लेजर ऊष्मा स्रोत में उच्च ऊर्जा घनत्व, उत्कृष्ट दिशात्मकता, एवं पारदर्शी माध्यमों में ऊष्मा संचरण की क्षमता जैसे गुण होते हैं। वहीं, आर्क प्लाज्मा में उच्च ऊष्मा-विद्युत रूपांतरण दक्षता, कम लागत, एवं परिपक्व तकनीक जैसे लाभ होते हैं। इस तरह, दोनों की कमियाँ दूर हो जाती हैं – जैसे कि धातु सामग्रियों द्वारा लेजर ऊर्जा का अधिक परावर्तन, लेजर उपकरणों की उच्च लागत, एवं कम विद्युत-प्रकाश रूपांतरण दक्षता। आर्क ऊष्मा स्रोत में ऊर्जा घनत्व कम होता है, एवं उच्च गति पर चलने पर डिस्चार्ज की स्थिरता कम हो जाती है। वर्तमान में देश में संयोजन हेतु उपयोग में आने वाले लेजरों में CO2 लेजर, YAG लेजर, सेमीकंडक्टर लेजर आदि शामिल हैं। वेल्डिंग हेतु उपयोग में आने वाले विद्युत-आर्क स्रोतों में TIG, MIG, MAG, प्लाज्मा आर्क आदि शामिल हैं; इन सभी का निर्माण पूरी तरह से घरेलू स्तर पर ही किया जा सकता है। हालाँकि, आर्क वेल्डिंग मशीनों में एसी आर्क वेल्डिंग मशीनों का हिस्सा अभी भी काफी अधिक है। उच्च ऊर्जा-खपत वाली रोटरी डीसी वेल्डिंग मशीनों का भी कुछ हिस्सा है। CO2 वेल्डिंग मशीनों का हिस्सा अभी और बढ़ने की आवश्यकता है। 2. इन्वर्टर-आधारित वेल्डिंग मशीनों का उपयोग बड़े राज्य-स्वामित्व वाले विनिर्माण उद्योगों में व्यापक रूप से किया जाता है। ऐसी मशीनें 20%–30% तक ऊर्जा बचाती हैं, एवं 80%–90% तक सामग्री की बचत करती हैं। इनमें बहु-कार्यक्षमता, स्वचालन एवं स्मार्ट फीचर्स भी आसानी से उपलब्ध होते हैं। इन्वर्टर-आधारित वेल्डिंग मशीनों के क्षेत्र में हमारे देश में अनुसंधान एवं उत्पादन संबंधी तकनीकें परिपक्व हो चुकी हैं। इन मशीनों का उत्पादन एवं विविधता तेजी से बढ़ रही है; वर्तमान में ये विश इनमें, इन्वर्टर वेल्डिंग मशीनों में प्रयोग होने वाले महत्वपूर्ण घटकों में से एक है इन्वर्टर ट्रांसफॉर्मर, और यही हमारा देशीय लाभ है। वर्तमान में, देश में उपयोग होने वाली उच्च-शक्ति वाली इन्वर्टर वेल्डिंग मशीनों में आमतौर पर अमॉर्फस आयरन कोर का ही उपयोग किया जाता है; जबकि विदेशों में अधिकांश मशीनों में फेरोइक्साइट कोर का ही उपयोग किया जाता है। अमॉर्फस आयरन कोर, फेरोइक्साइट की तुलना में सामग्री संबंधी ल इसके अलावा, सरकारी बड़े विनिर्माण उद्योगों में 1000A तक की उच्च शक्ति वाली इन्वर्टर तकनीकों का उपयोग किया जा रहा है। ; आर्क गैस कटिंग, एवं 250A स्तर की एयर प्लाज्मा कटिंग जैसी तकनीकें अब व्यापक रूप से उपयोग में आ रही हैं। ; इन्वर्टर-आधारित CO2/MAG/MIG डीसी, पल्स, एसी स्क्वायर-वेव वेल्डिंग उपकरण, अधिकतम 630A की शक्ति, वेवफॉर्म नियंत्रण, एकीकृत समायोजन, आर्क शुरू/समाप्त करने हेतु नियंत्रण जैसी तकनीकों के उपयोग से स्प्लैश को कम करता है, वेल्डिंग की गुणवत्ता में सुधार करता है; इससे उच्च-गुणवत्ता वाली वेल्डिंग संरचनाओं की आवश्यकताओं को आंशिक रूप से पूरा किया जा सकता है। ; हमारे देश में, उच्च प्रदर्शन वाले इन्वर्टर-आधारित वेल्डिंग मशीनों में डीएसपी जैसी डिजिटल नियंत्रण तकनीकों का उपयोग व्यापक रूप से किया जा रहा है। उच्च दक्षता वाली आर्क वेल्डिंग तकनीकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है; उदाहरण के लिए, गैस-संरक्षित आर्क वेल्डिंग (जिसमें वेल्डिंग क्षेत्र की रक्षा हेतु आर्गन गैस का उपयोग किया जाता है), एवं कार्बन डाइऑक्साइड-संरक्षित वेल्डिंग (जिसमें वेल्डिंग क्षेत्र की रक्षा हेतु कार्बन डाइऑक्साइड गैस का उपयोग किया जाता है)। ; टंगस्टन इलेक्ट्रोड आर्गन वेल्डिंग (जिसका उपयोग आमतौर पर स्टेनलेस स्टील एवं उच्च तापमान वाली मिश्र ; प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग आदि। 3. सरकारी स्वामित्व वाले बड़े विनिर्माण क्षेत्रों में, नियंत्रण प्रणालियों, स्मार्ट/स्वचालित एवं अर्ध-स्वचालित वेल्डिंग तकनीकें अब आम हो गई हैं। वर्तमान में हमारा देश स्वचालित/अर्ध-स्वचालित गैस-संरक्षित वेल्डिंग मशीनें, सबमर्जेड वेल्डिंग मशीनें, रेजिस्टेंस वेल्डिंग मशीनें आदि जैसे उत्पादों का पूरी तरह से घरेलू स्तर पर उत्पादन करने में सक्षम है। विनिर्माण प्रक्रिया में मुख्य रूप से डबल-वायर सर्किट वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है (सरकारी बड़े उत्पादन संयंत्रों में इसका उपयोग 50%–60% तक होता है)। डबल-वायर वेल्डिंग में वेल्डिंग की गति अधिक होती है; पतली प्लेटों को वेल्ड करते समय यह गति 3–6 मीटर/मिनट तक हो सकती है, जो सामान्य सिंगल-वायर वेल्डिंग विधि की तुलना में 5–10 गुना अधिक है। मोटी प्लेटों को वेल्ड करते समय भी इस विधि से वेल्डिंग की दर बढ़ जाती है। ; वेल्डिंग की गुणवत्ता बेहतर होती है; उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को वेल्ड करते समय गैस छिद्रों की मात्रा म ; इसका उपयोग कम-कार्बन वाले इस्पात, सामान्य इस्पात, स्टेनलेस स्टील एवं एल्यूमिनियम जैसी धातुओं को जोड़ने हेतु भी किया जा सकता ह इसके अलावा, प्लाज्मा स्प्रे वेल्डिंग तकनीक का भी उपयोग बढ़ने लगा है। प्लाज्मा स्प्रे वेल्डिंग में प्लाज्मा आर्क को ऊष्मा स्रोत के रूप में उपयोग में लाया जाता है; धातु की सतह पर एलॉय पाउडर को छिड़का जाता है। जैसे-जैसे स्प्रे गन एवं कार्यवस्तु आपस में गति करते हैं, तरल एलॉय धीरे-धीरे ठोस हो जाता है, जिससे एलॉय वेल्डिंग परत बन जाती है। “निकट-शुद्ध आकार देने हेतु वेल्डिंग” नामक नई तकनीक का भी उपयोग बढ़ रहा है। (निकट-शुद्ध आकार देने हेतु तकनीक से तात्पर्य है, ऐसी तकनीक जिसमें भागों को आकार देने के बाद केवल थोड़ी ही प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है, या फिर कोई प्रक्रिया ही आवश्यक नहीं होती; ऐसे भागों का उपयोग मैकेनिकल घटको 4. सरकारी स्वामित्व वाले बड़े विनिर्माण उद्योगों में, दक्ष, ऊर्जा-बचतपूर्ण, डिजिटलीकृत प्रसंस्करण प्रक्रियाओं एवं स्वचालित/बुद्धिमान नियंत्रण वाले डिजिटल वेल्डिंग मशीनों का उपयोग बढ़ रहा है। एनसीएम आधारित प्लाज्मा कटिंग मशीनें भी अब आम हो गई हैं (हालाँकि, उच्च गुणवत्ता वाले कटिंग पावर स्रोतों को अभी भी आयात करना पड़ता है)। उदाहरण के लिए, वर्तमान में बड़े सरकारी विनिर्माण उद्योगों में उपयोग होने वाले डिजिटल नियंत्रित वेल्डिंग मशीनों में, धारा, वोल्टेज, आर्क-होल प्रबंधन, वेल्डिंग तार के व्यास चयन आदि जैसे 90 से अधिक मापदंडों को संग्रहीत एवं पुनः प्राप्त करने की सुविधा है। इन मशीनों को औद्योगिक नेटवर्क के माध्यम से जोड़कर वेल्डिंग उत्पादन लाइनें भी बनाई जा सकती हैं; साथ ही, इनमें वेल्डिंग विशेषज्ञों के लिए डेटा इंटरफेस भी उपलब्ध है। 5. स्क्रू फ्रिक्शन वेल्डिंग तकनीक का उपयोग
स्क्रू फ्रिक्शन वेल्डिंग, वस्तुओं के सतहों के आपसी घर्षण से उत्पन्न ऊष्मा का उपयोग करके उनके सिरों को थर्मोप्लास्टिक अवस्था में लाने की एक विधि है; इसके बाद तेज़ दबाव लगाकर वेल्डिंग पूरी की जाती है। घर्षण वेल्डिंग के द्वारा, एक ही प्रकार की या अलग-अलग प्रकार की सामग्रियों को आसानी से जोड़ा जा सकता है; जिसमें धातुएँ, धातु-आधारित संयुक्त सामग्रियाँ, सिरेमिक एवं प्लास्टिक शामिल हैं। मूल घर्षण वेल्डिंग विधि का उपयोग मुख्य रूप से घूर्णनात्मक आकार वाले भागों को जोड़ने हेतु किया जाता है। हालाँकि, वेल्ड किए जाने वाले भागों की ज्यामितीय संरचना से उत्पन्न सीमाओं को दूर करने या उत्पादन दक्षता बढ़ाने हेतु अन्य प्रकार की घर्षण वेल्डिंग तकनीकें भी विकसित की गई हैं; जैसे – फेज घर्षण वेल्डिंग, रेडियल घर्षण वेल्डिंग, लीनियर घर्षण वेल्डिंग आदि। लेकिन व्यावहारिक रूप से इनका उपयोग बहुत कम ही किया जाता है। स्टिरपिंग फ्रिक्शन वेल्डिंग, यह एक पेटेंट प्राप्त वेल्डिंग तकनीक है, जिसका आविष्कार 1991 में यूके की वेल्डिंग रिसर्च इंस्टीट्यूट द्वारा किया गया। इसका उपयोग मुख्य रूप से एल्यूमिनियम मिश्रधातुओं जैसी कम गलनांक वाली सामग्रियों को ज स्ट्रिप वेल्डिंग में भी, वेल्डिंग हेतु ऊर्जा के रूप में घर्षण ऊष्मा एवं प्लास्टिक विरूपण ऊष्मा का ही उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में, एक बेलनाकार या अन्य आकार की सुई को वर्कपीस की जोड़ों में डाला जाता है; वेल्डिंग हेड के तेज़ घूर्णन के कारण यह सुई वर्कपीस की सतह से घर्षण करती है, जिससे जोड़ने वाले हिस्से की सामग्री का तापमान बढ़ जाता है एवं वह नरम हो जाती है। वेल्डिंग की प्रक्रिया में, सुई लगातार घूर्णन करती रहती है, जिससे वर्कपीस की सतह पर घर्षण ऊष्मा उत्पन्न होती है; इसके कारण वर्कपीस की सामग्री में तीव्र प्लास्टिक विरूपण हो जाता है। फिर, जैसे-जैसे वेल्डिंग हेड आगे बढ़ता है, यह अत्यधिक विरूपित सामग्री धीरे-धीरे वेल्डिंग हेड के पीछे जमा हो जाती है, जिससे स्ट्रिप वेल्डिंग का जोड़ बन जाता है। इस प्रकार, घर्षण एवं विरूपण की प्रक्रिया के माध्यम से ही वेल्डिंग पूरी होती है। स्टिरप फ्रिक्शन वेल्डिंग में, सामान्य फ्रिक्शन वेल्डिंग तकनीकों के लाभों के अलावा, विभिन्न प्रकार के जोड़ों एवं विभिन्न स्थानों पर भी वेल्डिंग की जा सकती है। स्ट्रिप वेल्डिंग के लिए उपकरणों की आवश्यकताएँ बहुत अधिक नहीं होतीं; बस वेल्डिंग हेड की घूर्णन गति एवं कार्यवस्तु की सापेक्ष गति ही पर्याप्त है। एक मिलिंग मशीन से भी छोटी सतहों को आपस में जोड़ने हेतु वेल्डिंग की जा सकती है। लेकिन वेल्डिंग उपकरणों एवं क्लैंपों में उच्च स्तर की कठोरता आवश्यक होती ह स्ट्रिप वेल्डिंग प्रक्रिया में किसी अन्य वेल्डिंग सामग्री की आवश्यकता नहीं होती, जैसे वेल्डिंग रॉड, वेल्डिंग तार, वेल्डिंग एजेंट एवं सुरक्षात्मक गैस आदि। एकमात्र ऐसी चीज़ है जो खर्च होती है, वह है वेल्डिंग स्टिक। मिश्रण हेड का डिज़ाइन एवं सामग्री, मिश्रण-घर्षण वेल्डिंग प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। मिक्सिंग हेड की कठोरता, जिस सामग्री को वेल्ड किया जा रहा है, उसकी कठोरता की तुलना में कहीं अधिक होनी चाहिए; ऐसा करने से वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान मिक्सिंग हेड का क्षय कम से कम हो जाता है। ; मिक्सिंग हेड का आकार, अच्छे यांत्रिक गुणों वाली वेल्डिंग प्राप्त करने हेतु महत्वपूर्ण है। चूँकि स्ट्रिप वेल्डिंग के दौरान तापमान अपेक्षाकृत कम होता है, इसलिए वेल्डिंग के बाद संरचना में शेष तनाव एवं विरूपण, फ्यूजन वेल्डिंग की तुलना में बहुत कम होता है। विशेष रूप से, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की पतली प्लेटों को पिघलाकर जोड़ने के दौरान, संरचना में तल-से-बाहर का विरूपण बहुत ही स्पष्ट होता है। चाहे बिना किसी विरूपण के वेल्डिंग तकनीकों का उपयोग किया जाए, या वेल्डिंग के बाद ठंडक/गर्मी के द्वारा संरचना को सीधा करने की कोशिश की जाए, दोनों ही स्थितियों में यह कार्य बहुत ही कठिन होता है; इसके अलावा, इससे संरचना के निर्माण लागत में भी व स्टिरपिंग फ्रिक्शन वेल्डिंग का उपयोग मुख्य रूप से धातु-आधारित संयुक्त सामग्रियों, तेज़ गति से ठोस होने वाली सामग्रियों, टाइटेनियम, कम-कार्बन वाले इस्पात, संयुक्त सामग्रियों आदि को जोड़ने हेतु किया जाता है; क्योंकि इन सामग्रियों पर वेल्डिंग करने से अवांछित प्रभाव पड़ सकते हैं। इसके अलावा, इसका उपयोग जिंक, एल्यूमिनियम, तांबा जैसी कम गलनांक वाली धातुओं को जोड़ने हेतु भी किया जात स्टील के मामले में, मिक्सिंग-फ्रिक्शन वेल्डिंग करने हेतु पहले इसे सहायक ऊष्मा देनी आवश्यक होती है; लेकिन ऐसी स्थिति में मिक्सिंग-फ्रिक्शन वेल्डिंग की लागत, पारंपरिक वेल्डिंग विधियों की तुलना में अधिक होती है। वर्तमान में, स्टिरपिंग फ्रिक्शन वेल्डिंग का उपयोग एल्यूमीनियम मिश्रधातुओं एवं तांबे की मिश्रधातुओं पर लगातार बढ़ रहा है। इस विधि का उपयोग 1 मिमी से 75 मिमी तक की मोटाई वाली सतहों को जोड़ने हेतु किया जाता है। वर्तमान में इसका उपयोग एल्यूमीनियम-एल्यूमीनियम मिश्रधातुओं, एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम मिश्रधातुओं, एवं तांबा-एल्यूमीनियम मिश्रधातुओं को जोड़ने हेतु भी क ; एल्यूमिनियम मिश्र धातुओं को कार्बन-सिलिकॉन संयुक्त सामग्रियों के साथ वेल स्टिरपिंग फ्रिक्शन वेल्डिंग का उपयोग विभिन्न स्थानों पर वेल्डिंग करने हेतु किया जा सकता है; जैसे कि समतल सतहों पर, ऊर्ध्वाधर सतहों पर, अथवा नीचे की ओर। इसके द्वारा विभिन्न प्रकार के वेल्डिंग जोड़ बनाए जा सकते हैं; जैसे कि डिप्लोयमेंट जोड़, कोणीय जोड़, एवं ओवरलैपिंग जोड़। यहाँ तक कि विभिन्न मोटाई वाली सतहों एवं बहु-स्तरीय सामग्रियों को भी आपस में जोड़ा जा सकता है। इसके अलावा, विभिन्न प्रकार की धातुओं को भी आपस में जोड लेकिन स्ट्रिप वेल्डिंग में कुछ कमियाँ हैं; उदाहरण के लिए, वेल्ड किए जाने वाले भागों को मजबूती से फिक्स करना आवश्यक है, एवं उनके नीचे एक आधार-प्लेट होनी चाहिए। इसलिए यह तकनीक केवल सरल संरचनाओं, जैसे सीधी संरचनाओं या गोलाकार संरचनाओं के वेल्डिंग हेतु ही उपयोग में आ सकती है। इसके अलावा, वेल्डिंग की प्रक्रिया के दौरान वेल्ड किए जाने वाले भागों को अच्छे सहारे या पैड की आवश्यकता होती है। ; कुछ विशेष क्षेत्रों में, जहाँ क्षरण की प्रवृत्ति, अवशिष्ट तनाव एवं विरूपण जैसे कारकों पर विचार करना आवश्यक होता है, वर्तमान में यह विधि लागू नहीं होती। ; जब प्लेटों को एक ही चरण में जोड़ा जाता है, तो इसकी दक्षता, विलयन वेल्डिंग की तुलना में बहुत कम होती है। ; इसके अलावा, लागत भी बहुत अधिक है; मिश्रण करने वाले उपकरणों का क्षय भी बहुत जल्दी हो ज नॉर्वे, दुनिया का पहला ऐसा देश है जहाँ व्यावसायिक रूप से “टर्बोफ्रिक्शन वेल्डिंग” तकनीक का उपयोग किया जाता है। इस तकनीक के द्वारा 3-15 मिमी मोटी, 6×16 आकार की एल्यूमिनियम धातु से बनी जहाजों की चादरों को आपस में जोड़ा जा सकता है। वर्ष 1998 में, अमेरिकी कंपनी बोइंग की “स्पेस एंड डिफेंस लैब” ने कुछ रॉकेट घटकों को जोड़ने हेतु “मिक्सिंग-फ्रिक्शन वेल्डिंग” तकनीक का उपयोग शुरू किया। इस तकनीक का उपयोग डेल्टा लॉन्च वाहनों के ईंधन भंडारण टैंकों के निर्माण हेतु भी किया गया। हमारे देश के चाइना एविएशन इंडस्ट्री ग्रुप के बीजिंग एविएशन मैन्युफैक्चरिंग इंजीनियरिंग रिसर्च इंस्टीट्यूट ने वर्ष 2002 में ब्रिटेन के वेल्डिंग रिसर्च इंस्टीट्यूट से “स्टिरपिंग फ्रिक्शन वेल्डिंग” संबंधी पेटेंट तकनीकों का लाइसेंस प्राप्त किया। इसके बाद “चाइनीज़ स्टिरपिंग फ्रिक्शन वेल्डिंग सेंटर” (बीजिंग सेफोस्टर टेक्नोलॉजी कंपनी) की स्थापना की गई, एवं इस तकनीक का व्यावहारिक उपयोग शुरू हो गया। अब यह तकनीक वास्तव में उपयोग में आ रही है। वर्तमान में, सेफोस्टर कंपनी ने 60 से अधिक “स्टिरप-फ्रिक्शन वेल्डिंग” उपकरणों का विकास कर लिया है। इस कंपनी ने लंबवत दरारों की वेल्डिंग, वृत्ताकार दरारों की वेल्डिंग, “की-होल रहित वेल्डिंग”, परिवर्तनशील आकार वाली सतहों की वेल्डिंग, स्व-सहायक द्विपक्षीय वेल्डिंग, 3डी आकृतियों की वेल्डिंग, स्टिरप-फ्रिक्शन पॉइंट वेल्डिंग, भराव-आधारित पॉइंट वेल्डिंग, स्टिरप-फ्रिक्शन वेल्डिंग द्वारा सतहों का सुधार, एवं स्टिरप-फ्रिक्शन वेल्डिंग के द्वारा अति-लचीली सामग्रियों की प्रसंस्करण जैसी कई वेल्डिंग तकनीकों का विकास किया है। स्टिरपिंग फ्रिक्शन वेल्डिंग तकनीक का उपयोग वर्तमान में हमारे देश के विमानन, अंतरिक्ष, जहाज निर्माण, ट्रेनें, ऑटोमोबाइल, इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा आदि उद्योगों में व्यापक रूप से किया जा रहा है। एल्यूमिनियम, मैग्नीशियम, तांबा, टाइटेनियम, इस्पात जैसी धातुओं को जोड़ने हेतु भी इस तकनीक का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, हमारे देश में उपयोग में आने वाले अंतरिक्ष यानों के घटक, विमानों के पतली दीवार वाले घटक, जहाजों की चौड़ी पट्टियाँ, उच्च गति वाली ट्रेनों के ढाँचे, मोटी दीवार वाले रडार पैनल, ऑटोमोबाइलों के पहिये, कंटेनरों की दीवारें, विभिन्न प्रकार के रेडिएटर आदि में भी स्टिरपिंग फ्रिक्शन वेल्डिंग तकनीक का उपयोग किया जाता है। 6. उच्च सटीकता एवं बड़ी मोटाई वाली सामग्रियों को काटने हेतु ऐसी तकनीकों का उपयोग बड़े राष्ट्रीय विनिर्माण उद्योगों में व्यापक रूप से किया जाता है। उच्च सटीकता एवं बड़ी मोटाई वाली सामग्रियों को काटने हेतु मुख्य रूप से लेजर कटिंग एवं प्लाज्मा कटिंग तकनीकों लेजर कटिंग में वर्तमान में CAD/CAPP/CAM एवं स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। इसके द्वारा प्रसंस्करण की गति के अनुसार लेजर की शक्ति एवं मोड को स्वचालित रूप से नियंत्रित किया जा सकता है; या फिर प्रक्रिया-संबंधी डेटाबेस एवं विशेषज्ञ-नियंत्रित प्रणालियों का उपयोग करके लेजर कटिंग मशीनों के प्रदर्शन को बेहतर बनाया जा सकता है। कुछ बड़ी कंपनियों के पास बहु-कार्यीय लेजर प्रसंस्करण केंद्र हैं; ऐसे केंद्रों में लेजर कटिंग, लेजर वेल्डिंग एवं लेजर थर्मल ट्रीटमेंट जैसी विभिन्न प्रक्रियाओं को एक साथ शामिल किया गया है, ताकि लेजर प्रसंस्करण के सभी लाभों का पूरा उपयोग किया जा सके। हमारे देश के बड़े सरकारी विनिर्माण उद्योगों में वर्तमान में उपयोग में आने वाले लेजर कटिंग उपकरण, मुख्य रूप से त्रि-आयामी, उच्च सटीकता वाले बड़े एनसीएम लेजर कटिंग मशीनें हैं; इनके द्वारा लेजर कटिंग प्रक्रिया FMC तकनीक के द्वारा, बिना मनुष्य की भागीदारी के एवं स्वचालित रूप से संपन्न होती है। प्लाज्मा आर्क कटिंग, उच्च तापमान वाले प्लाज्मा आर्क की ऊष्मा का उपयोग करके कार्यवस्तु के कटने वाले हिस्से में मौजूद धातु को स्थानीय रूप से पिघलाने/वाष्पीकृत करने की एक विधि है; इसके बाद उच्च गति वाले प्लाज्मा के बल से पिघली हुई धातु को बाहर निकालकर कटाव बनाया जाता है। प्लाज्मा कटिंग, विभिन्न कार्य-गैसों के उपयोग से की जाती है (आमतौर पर प्लाज्मा आर्क के लिए उपयोग में आने वाली गैसें हैं – आर्गन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, वायु, जलवाष्प आदि)। इसके द्वारा ऐसी धातुओं को भी काटा जा सकता है, जिन्हें ऑक्सीजन कटिंग द्वारा काटना मुश्किल होता है। खासकर स्टील, एल्यूमीनियम, तांबा, टाइटेनियम, निकल आदि धातुओं को काटने हेतु यह विधि बहुत ही प्रभावी है। जब पतली मोटाई वाली धातुओं को काटने की बात आती है, तो प्लाज्मा कटिंग की गति बहुत तेज होती है। उदाहरण के लिए, सामान्य कार्बन स्टील की पतली प्लेटों को काटने में इसकी गति, ऑक्सीजन कटिंग विधि की तुलना में 5–6 गुना अधिक होती है। साथ ही, कटे हुए भाग की सतह चिकनी रहती है, एवं उसमें ऊष्मा-संबंधी विकृतियाँ भी कम होती हैं। 7. विशेष इंजीनियरिंग परिस्थितियों में विशेष सामग्रियों के वेल्डिंग हेतु नई तकनीकें विकसित हुईं। उच्च तापमान, निम्न तापमान, पेट्रोकेमिकल, समुद्री, परमाणु ऊर्जा, एयरोस्पेस, अम्ल-क्षार जैसी विशेष इंजीनियरिंग परिस्थितियों में, विशेष इंजीनियरिंग सामग्रियों (अत्यधिक मजबूत इस्पात, एल्यूमिनियम मिश्र धातुएँ, टाइटेनियम मिश्र धातुएँ आदि) के वेल्डिंग हेतु नई तकनीकें विकसित हुईं; इससे ऐसे कार्यों को पूरा करने हेतु लगभग पूरी तरह से घरेलू उपकरणों एवं वेल्डिंग सामग्रियों का ही उपयोग किया जा सकता है। 8. पूर्ण सुसज्जित, विशेष उद्देश्यों हेतु उपयोग में आने वाले वेल्डिंग उपकरणों के द्वारा बड़े पैमाने पर उत्पादन संभव है। बुनियादी एवं सहायक घटकों के क्षेत्र में भी प्रगति हुई है; सामान्य उत्पादों का स्तर विदेशी उन्नत उत्पादों के स्तर के बराबर या उससे भी बेहतर है।
वर्तमान में, हमारे देश की बड़ी कंपनियों द्वारा निर्मित वेल्डिंग उपकरण निम्नलिखित उद्देश्यों हेतु उपयोग में आ सकते हैं:
– अति-क्रिटिकल एवं अति-अति-क्रिटिकल थर्मल पावर प्लांटों में उपयोग हेतु उच्च ताप-सहनशील इस्पातों का वेल्डिंग;
– विभिन्न उद्योगों में उपयोग हेतु अत्यधिक कम कार्बन वाले बेसाइट स्टील एवं अत्यधिक मजबूत इस्पातों का वेल्डिंग;
– कम तापमान पर उपयोग हेतु एलपीजी एवं एलएनजी भंडारण टैंकों में उपयोग हेतु कम तापमान-सहनशील इस्पातों का वेल्डिंग;
– X70, X80 एवं X100 जैसे उच्च-मजबूत पाइपलाइन इस्पातों का वेल्डिंग;
– ऊँची इमारतों की स्टील संरचनाओं एवं बड़े पुलों हेतु उच्च-प्रदर्शन वाले उच्च-मजबूत इस्पातों का वेल्डिंग;
– तेल शोधन एवं हाइड्रोजनीकरण उपकरणों हेतु उच्च-मजबूत एवं उच्च ताप-सहनशील इस्पातों का वेल्डिंग। ; साथ ही, उच्च प्रदर्शन वाले फेरिटिक स्टेनलेस स्टील एवं डुअल-पहचान वाले स्टेनलेस स्टील का वेल्डिंग आदि। और यह विभिन्न प्रकार की उच्च-गुणवत्ता वाली वेल्डिंग सामग्रियों का उत्पादन भी कर सकता है। 9. वेल्डिंग सामग्री के उत्पादन में तेजी से वृद्धि हो रही है, एवं उत्पादों की संरचना में भी बदलाव आ रहा है। हमारे देश में वेल्डिंग तारों का उत्पादन पहले से ही दुनिया में सबसे अधिक है। पिछले कुछ वर्षों में उत्पादों की संरचना में सुधार हुआ है; कम मूल्य वाले वेल्डिंग तारों का उत्पादन कम हो गया है, जबकि अर्ध-स्वचालित/स्वचालित वेल्डिंग हेतु उपयोग होने वाले वेल्डिंग तारों का उत्पादन बढ़ गया है। वर्तमान में, बड़े सरकारी विनिर्माण उद्योगों में उपयोग होने वाली वेल्डिंग सामग्रियों में, वेल्डिंग रॉडों का अनुपात 20% से कम है; जबकि गैस-संरक्षित वेल्डिंग तारों का उपयोग 50% से अधिक है। हमारे देश में वेल्डिंग सामग्रियों से जुड़ी मुख्य समस्या उनकी गुणवत्ता की स्थिरता है; यह विश्व स्तर की तुलना में काफी कम है। इसी कारण कुछ महत्वपूर्ण परियोजनाओं एवं रक्षा संबंधी परियोजनाओं में घरेलू वेल्डिंग सामग्रियों का उपयोग नहीं किया जाता है। ऐसी परियोजनाओं में ऊँची गुणवत्ता वाली आयातित वेल्डिंग सामग्रियों का ही उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, उच्च-मिश्र धातुएँ, निकल-आधारित मिश्र धातुएँ, गैस-संरक्षित वेल्डिंग तार, सबमर्जेड वेल्डिंग तार, तथा अत्यधिक दबाव वाले टैंकों एवं सुपरक्रिटिकल बॉयलरों में उपयोग होने वाली वेल्डिंग सामग्रियाँ। वेल्डिंग सामग्री की गुणवत्ता में स्थिरता, वेल्डिंग सामग्री निर्माण करने वाली कंपनियों के उत्पादन उपकरणों, जाँच विधियों एवं गुणवत्ता प्रबंधन प्रणालियों पर निर्भर है। यह वास्तव में एक प्रबंधन संबंधी समस्या है; यह तकनीकी समस्या या उपकरण/प्रक्रिया संबंधी समस्या नहीं है। वर्तमान में हमारे देश में वेल्डिंग सामग्री का उत्पादन, इस्पात के उत्पादन की तुलना में लगभग 0.9% है; यह मान विकसित देशों के स्तर के करीब है। 10. वेल्डिंग प्रक्रियाओं का स्वचालन एवं वेल्डिंग उत्पादन का स्वचालन में प्रगति हुई है। वर्तमान में हमारे देश में प्रयोगशाला स्तर पर ऐसी वेल्डिंग स्वचालन प्रणालियाँ उपलब्ध हैं, जो निम्नलिखित कार्य कर सकती हैं:
(1) इन प्रणालियों के नियंत्रक एवं सॉफ्टवेयर सिस्टमों में जानकारी संसाधन की गति बहुत अधिक है; इलेक्ट्रिक-मैकेनिकल उपकरणों में नियंत्रण की सटीकता भी बहुत अच्छी है। (रोबोटों एवं वेल्डिंग मशीनों की स्थिति निर्धारण की सटीकता 0.1 मिमी होनी चाहिए, जबकि उनकी गति नियंत्रण की सटीकता 0.1% होनी चाहिए।) (2) सिस्टम की संरचना मॉड्यूलर है; इसलिए विभिन्न उपयोगकर्ताओं की सिस्टम-संबंधी आवश्यकताओं के अनुसार, विभिन्न मॉड्यूलों को आपस में जोड़कर विभिन्न नियंत्रण सुविधाएँ प्रदान की जा सकती हैं। (3) यह सिस्टम, सेंसर तकनीकों, कंप्यूटर तकनीकों एवं स्मार्ट नियंत्रण तकनीकों का उपयोग करके, विभिन्न जटिल परिस्थितियों एवं बदलती हुई वेल्डिंग परिस्थितियों में भी उच्च गुणवत्ता एवं उच्च दक्षता के साथ स्वचालित रूप से वेल्डिंग कर सकता है। यह सिस्टम न केवल निर्देशों के अनुसार ही वेल्डिंग प्रक्रिया को पूरा कर सकता है, बल्कि वेल्डिंग किए जा रहे भाग की चौड़ाई को मापकर प्रत्येक परत में आवश्यक वेल्डिंग चरणों एवं संबंधित पैरामीटरों का निर्धारण भी कर सकता है। इसके अलावा, कटिंग के नीचे से लेकर ऊपरी सतह तक के सभी वेल्डिंग चरणों को वेल्डिंग मशीन द्वारा ही स्वचालित रूप से पूरा किया जाता है। (4) इस सिस्टम को “लचीले विनिर्माण सिस्टम” के रूप में भी उपयोग में लाया जा सकता है; ऐसे में उपकरणों की क्षमताओं का पूरा उपयोग किया जा सकता है, एवं विभिन्न मानकों वाले उत्पादों के निर्माण हेतु आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है। (5) यह सिस्टम, औद्योगिक नेटवर्क के माध्यम से नियंत्रण एवं प्रबंधन को एकीकृत कर सकता है; उत्पादन प्रबंधन एवं वेल्डिंग प्रक्रियाओं का स्वचालित नियंत्रण संभव है। इसके अलावा, ऑफलाइन प्रोग्रामिंग, दूरस्थ निगरानी, निदान एवं मरम्मत भी संभव है। (6) सिस्टम की संरचना, हार्डवेयर सर्किट चिप्स, एवं इंटरफेसों को मानकीकृत एवं सार्वभौमिक रूप दिया गया है। इससे सिस्टम का विस्तार किया जा सकता है, अतिरिक्त उपकरणों को भी इसमें शामिल किया जा सकता है; साथ ही, सिस्टम की मरम्मत भी आसान हो जाती है।