विवरण स्पष्टीकरण के साथ प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग का क्या अर्थ है l प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग l ऑपरेशन के सिद्धांत l विशिष्ट वेल्ड l सिद्धांत l प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के प्रकार l विशेषताएं और लाभ l

पर Sunil Rathod द्वारा प्रकाशित

Table of Contents

परिचय

गैस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग (GTAW) के विस्तार के रूप में, प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग में कम वेल्डिंग दोष और उत्कृष्ट दिशा नियंत्रण के फायदे हैं और इसका उपयोग अंतरिक्ष शटल, हवाई जहाज, रॉकेट आदि में किया गया है। PAW में एक गैर- उपभोज्य टंगस्टन इलेक्ट्रोड और काम करने वाले टुकड़े को तांबे के नोजल का उपयोग करके टिप पर एक छोटे से उद्घाटन के साथ विवश किया जाता है। प्लाज्मा चाप वेल्डिंग का पूर्ण सेटअप चित्र 1 में दिखाया गया है।

आर्क इलेक्ट्रोड और वर्कपीस ट्रांसफर प्लास्मा आर्क वेल्डिंग (PAW) और वाटर कूल नोजल नॉन-ट्रांसफर PAW के बीच उत्पन्न होता है जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। प्लाज्मा गैस और चाप को एक संकुचित छिद्र के माध्यम से मजबूर करके टार्च ऊर्जा की उच्च सांद्रता प्रदान करता है। एक छोटे से क्षेत्र में, उच्च वेल्डिंग गति और उच्च प्रवेश चौड़ाई अनुपात के साथ उत्पादन वेल्ड इस प्रकार HAZ आयामों को सीमित करते हैं। इस कारण से प्लास्मा आर्क वेल्डिंग (PAW) ऑस्टेनिटिक स्टील्स, स्ट्रक्चरल स्टील्स आदि की वेल्डिंग के लिए बहुत उपयोगी तकनीक है।

Transfer PAW & Non-transfer PAW

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग

प्लाज्मा पदार्थ की वह अवस्था है जब गैस का एक भाग आयनीकृत होकर विद्युत धारा का सुचालक बन जाता है। यह किसी भी चाप में इलेक्ट्रोड के बीच मौजूद पदार्थ की स्थिति है। ठोस द्रव और गैस के बाद प्लाज्मा को आमतौर पर पदार्थ की चौथी अवस्था के रूप में जाना जाता है। यह अत्यंत गर्म पदार्थ है जिसमें मुक्त इलेक्ट्रॉन, धनात्मक आयन, परमाणु और अणु होते हैं। यह बिजली का संचालन करता है।

प्लास्मा एआरसी वेल्डिंग (PAW) को गैस-शील्डेड आर्क वेल्डिंग प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जहां टंगस्टन इलेक्ट्रोड और वर्क पीस के बीच बनाए गए चाप द्वारा हस्तांतरित गर्मी के माध्यम से धातुओं का सहसंयोजन प्राप्त किया जाता है। अत्यधिक संपार्श्विक चाप स्तंभ बनाने के लिए चाप को तांबे के मिश्र धातु नोजल छिद्र द्वारा संकुचित किया जाता है। प्लाज्मा छिद्र गैस के एक हिस्से के आयनीकरण के माध्यम से प्लाज्मा बनता है। प्रक्रिया को भराव तार के साथ या उसके बिना संचालित किया जा सकता है।

Comparison of the torch tips of TiG and PAW processes

कोई कार्य करने के निर्धारित तरीके

एक बार उपकरण स्थापित हो जाने के बाद और वेल्डिंग अनुक्रम प्लाज्मा शुरू हो जाता है और परिरक्षण गैसों को चालू कर दिया जाता है। जब टार्च को वर्कपीस के करीब लाया जाता है या जब चयनित वेल्डिंग करंट चालू होता है, तो आर्क को इलेक्ट्रोड से वर्कपीस में तांबे के मिश्र धातु नोजल में छिद्र के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है, जिस बिंदु पर एक वेल्ड पूल बनता है। PAW प्रक्रिया का उपयोग दो अलग-अलग ऑपरेटिंग मोड में किया जा सकता है जिसे अक्सर मेल्ट-इन मोड और कीहोल मोड के रूप में वर्णित किया जाता है।

मेल्ट-इन-मोड एक वेल्ड पूल को संदर्भित करता है जो आम तौर पर गैस-टंगस्टन आर्क वेल्डिंग (GTAW) प्रक्रिया में बनता है, जहां चाप के नीचे वर्कपीस सामग्री के कटोरे के आकार का हिस्सा पिघल जाता है। कीहोल मोड में चाप पूरी तरह से वर्कपीस सामग्री में प्रवेश करता है, जो मोटाई के माध्यम से नाममात्र गाढ़ा छेद या कीहोल बनाता है। पिघली हुई वेल्ड धातु चाप के चारों ओर बहती है और कीहोल के पीछे जम जाती है क्योंकि टॉर्च काम के टुकड़े को पार कर जाती है।

फायदे और नुकसान

PAW प्रक्रिया के लाभ हैं:-

  • GTAW जैसी अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में, धातु की अधिक मोटाई को एक पास में प्रवेश कराया जा सकता है।
  • पैठ की यह अधिक मात्रा संयुक्त तैयारी की कम मात्रा की अनुमति देती है।
  • प्रक्रिया उच्च वेल्ड अखंडता (GTAW के समान) का उत्पादन कर सकती है, इसलिए वेल्ड पास को कम करती है और इसलिए, वेल्डिंग समय और श्रम लागत।
  • लंबी चाप लंबाई वेल्ड पूल को बेहतर ढंग से देखने की अनुमति देती है, जो मैनुअल वेल्डिंग में महत्वपूर्ण है।

विशिष्ट वेल्ड / संयुक्त विन्यास

  • स्पॉट फ्यूजन वेल्ड
  • कॉर्नर/एज फ्यूजन वेल्ड
  • निकला हुआ किनारा फ्यूजन वेल्ड
  • स्क्वायर बट फ्यूजन वेल्ड करता है
  • भूतल संलयन वेल्ड करता है
  • लैप फ्यूजन वेल्ड करता है

1.स्पॉट वेल्डिंग

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग स्पॉट फ्यूजन वेल्डिंग के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है क्योंकि यह विश्वसनीय आर्क स्टार्टिंग विशेषताओं और उच्च प्रतिक्रिया समय है। यह आमतौर पर शामिल होने या सीलिंग संचालन से निपटने के लिए उपयोग किया जाता है। गैस टंगस्टन आर्क प्रक्रिया के लिए उत्तरदायी सभी धातुएं प्लाज्मा आर्क प्रक्रिया के साथ वेल्डेड स्पॉट हो सकती हैं।

2.फ्यूजन वेल्डिंग

मेल्ट-इन मोड का उपयोग करते समय प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग का उपयोग सभी स्थितियों में किया जा सकता है। आमतौर पर परिधि और अनुदैर्ध्य सीम वेल्ड को सपाट स्थिति में वेल्डेड किया जाता है। कॉर्नर एज और सरफेस फ्यूजन लेमिनेशन वेल्ड बेहतर यात्रा गति प्रदान करते हैं और वर्टिकल डाउन पोजीशन में कम हीट इनपुट प्रदान करते हैं। विशिष्ट प्रक्रियाएं और ऑपरेटिंग पैरामीटर l

3.ज्वाइंट डिजाइन और फिक्सिंग

कई मामलों में गैस टंगस्टन वेल्डिंग के साथ आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले ज्वाइंट डिजाइन और विशेषता में सामान्य प्रथाओं को प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के साथ भी शामिल किया जा सकता है। कई अनुप्रयोगों में कॉपर या एल्युमिनियम हीट सिंकिंग का उपयोग वेल्डिंग ऑपरेशन को बढ़ा सकता है। जब पतली धातुओं को वेल्ड किया जाता है, तो दोनों जोड़ों के किनारों को लगातार संपर्क में होना चाहिए और एक ही वेल्ड पुडल में एक साथ फ्यूज करने के लिए एक साथ पिघलना चाहिए। वेल्डिंग से पहले या उसके दौरान संयुक्त किनारों के बीच अलगाव किनारों को अलग से पिघलने और अलग रहने की अनुमति देगा।

संयुक्त विशेषता के लिए बहुत बड़ी सहनशीलता किनारों को फ़्लैंग करके प्राप्त की जा सकती है। मुड़े हुए किनारे गैप को भरने के लिए पहले से रखे गए फिलर वायर के रूप में कार्य करते हैं और जोड़ के किनारों के पिघले हुए संपर्क को सुनिश्चित करते हैं। वे वेल्डिंग के दौरान निर्मित गर्मी से युद्ध पृष्ठ को कम करने के लिए संयुक्त किनारों को भी कठोर करते हैं। 0.010′ (0.25 मिमी) से नीचे की पन्नी की मोटाई में सभी बट जोड़ों के लिए फ्लैंगिंग की सिफारिश की जाती है।

4.भराव धातु जोड़

गैस टंगस्टन चाप प्रक्रिया के रूप में भराव तार को प्लाज्मा वेल्ड पोखर के अग्रणी किनारे पर जोड़ा जा सकता है। तार-ऊंचाई समायोजन आम तौर पर प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के साथ महत्वपूर्ण नहीं होते हैं क्योंकि तार प्लेट को ऊपर उठा सकते हैं और इलेक्ट्रोड को दूषित किए बिना प्लाज्मा धारा में पिघल सकते हैं। हालाँकि वायर प्लेसमेंट अभी भी महत्वपूर्ण है क्योंकि प्लेट से उठाने पर वायर बॉल-अप हो सकता है।

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग का सिद्धांत

  • प्लाज़्मा आर्क वेल्डिंग वह प्रक्रिया है जहां गर्मी से सहसंयोजन उत्पन्न होता है जिसे टंगस्टन मिश्र धातु इलेक्ट्रोड और वाटर कूल्ड नोजल नॉन ट्रांसफर एआरसी या टंगस्टन मिश्र धातु इलेक्ट्रोड और जॉब ट्रांसफर एआरसी के बीच विशेष सेटअप से विकसित किया जाता है।
  • यह प्रक्रिया दो अलग-अलग उद्देश्यों के लिए दो अलग-अलग गैसों को नियोजित करती है –
  • आर्क प्लाज्मा बनाने के लिए एक गैस का उपयोग किया जाता है।
  • चाप प्लाज्मा को ढालने के लिए दूसरी गैस का उपयोग किया जाता है।

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के कीवर्ड

  • प्लाज्मा: एक गैस को बहुत अधिक तापमान पर गर्म किया जाता है और आयनीकृत किया जाता है ताकि यह सुचालक बन जाए।
  • पायलट आर्क: इलेक्ट्रोड और कंस्ट्रिक्टिंग नोज़ल के बीच पहला आर्क।
  • कीहोल: एक वेल्डिंग तकनीक जिसमें केंद्रित ताप स्रोत WP में प्रवेश करता है और पिघले हुए वेल्ड धातु के अग्रणी किनारे पर एक छेद बनाता है।
  • सिंटर: हीटिंग के माध्यम से एक ठोस या झरझरा द्रव्यमान में एकीकृत करें।

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग का कार्य

  • प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग प्रक्रिया सामान्य रूप से गैस टंगस्टन आर्क प्रक्रिया की तुलना में होती है।
  • प्लाज्मा टॉर्च में टंगस्टन से बना एक इलेक्ट्रोड होता है जो एक नोजल में तय होता है जो तांबे से बना होता है। चाप इलेक्ट्रोड और नोजल की नोक के बीच शुरू होता है। फिर चाप या ज्वाला को वेल्डेड होने के लिए सामग्री में स्थानांतरित किया जाता है।
  • छोटा उद्घाटन एक संकुचित उद्घाटन या छिद्र के माध्यम से यात्रा करने के लिए गैस को मजबूर करता है। यह गर्मी को छोटे क्षेत्र में केंद्रित करता है। यह क्षमता वेल्डर को बहुत उच्च गुणवत्ता वाले वेल्ड का उत्पादन करने की अनुमति देती है।
  • परिणाम वह प्रक्रिया है जो उच्च वेल्ड गति कम विरूपण अधिक सुसंगत वेल्ड कम स्पैटर और वेल्ड क्षेत्र पर अधिक नियंत्रण देती है।
Plasma Arc Welding Process

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के लिए उपकरण

  • शक्ति का स्रोत: 80 वोल्ट का ओपन सर्किट वोल्टेज
  • वर्तमान : 50 – 350A
  • एक डीसी वेल्डिंग करंट की आवश्यकता होती है
  • उच्च आवृत्ति जनरेटर
  • एक शीतलन प्रणाली: जल पुनरावर्तन
  • प्लाज्मा वेल्डिंग मशाल
  • प्लाज्मा गैस
  • परिरक्षण गैस: आर्गन, आर्गन हाइड्रोजन या हीलियम
Plasma Welding Equipment

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के प्रकार

1.स्थानांतरित आर्क मोड

  • चाप इलेक्ट्रोड (-) और वर्कपीस (+) के बीच मारा जाता है।
  • आम तौर पर उच्च गति वेल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है।
  • काम विद्युत सर्किट का हिस्सा है।
  • गर्मी एनोड स्पॉट से और प्लाज्मा जेट से प्राप्त की जाती है।
  • काम के लिए अधिक ऊर्जा हस्तांतरण।
  • उच्च पैठ प्राप्त की जाती है, इसलिए मोटी चादरें वेल्डेड की जा सकती हैं।
  • वेल्ड सिरेमिक, स्टील्स और एल्यूमीनियम, तांबा, टाइटेनियम, निकल मिश्र धातुओं के लिए उपयोग किया जाता है।

2.गैर-हस्तांतरित आर्क मोड

  • आर्क इलेक्ट्रोड (-) और नोजल (+) के बीच मारा जाता है।
  • कार्य विद्युत परिपथ का भाग नहीं है।
  • प्लाज्मा जेट से ही ऊष्मा प्राप्त होती है।
  • काम करने के लिए कम ऊर्जा हस्तांतरण।
  • कम पैठ प्राप्त होती है इसलिए पतली चादरें वेल्ड की जा सकती हैं।
  • टुकड़े को काटने और गैर-प्रवाहकीय कार्य में शामिल होने के लिए उपयोग किया जाता है।
Transfer PAW & Non-transfer PAW

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के अनुप्रयोग

  • एयरोस्पेस उद्योग
  • क्रायोजेनिक्स
  • खाद्य पदार्थों और रासायनिक उद्योग
  • मशीन और संयंत्र निर्माण
  • ऑटोमोबाइल और रेलवे
  • जहाज निर्माण
  • टैंक उपकरण और पाइपलाइन निर्माण आदि।

वर्तमान विधियां

  • बोर व्यास और प्लाज्मा गैस प्रवाह दर को बदलकर तीन ऑपरेटिंग मोड का उत्पादन किया जा सकता है:
  • माइक्रो प्लाज्मा: 0.1 से 15ए।
  • मीडियम करंट: 15 से 200A.
  • कीहोल प्लाज्मा: 100A से अधिक।

प्लाज्मा आर्क कटिंग से हम क्या कर सकते हैं

  • प्लाज्मा आर्क कटिंग द्वारा स्टेनलेस स्टील और अलौह धातुओं जैसे एल्यूमीनियम में सटीक कटौती की जा सकती है।
  • टंगस्टन इलेक्ट्रोड और घटक के बीच एक चाप को संकुचित करके उत्पन्न उच्च तापमान, उच्च वेग गैस जेट द्वारा कटौती की जाती है।
  • चाप से निकलने वाली गर्मी धातु को पिघला देती है और गैस जेट कट से पिघली हुई धातु को हटा देता है।
  • चाप एक निष्क्रिय आंतरिक ढाल में संचालित होता है, जबकि बाहरी ढाल पर कटी हुई सतह के लिए सुरक्षा प्रदान करता है।
  • आर्गन, हीलियम, नाइट्रोजन और इन गैसों के मिश्रण का उपयोग आंतरिक और बाहरी दोनों ढालों के लिए किया जाता है।
  • प्लाज्मा आर्क कटिंग तेज कटिंग गति की विशेषता है और मुख्य रूप से मशीनीकृत प्रणालियों में उपयोग की जाती है।
  • काटने के साथ उच्च शोर स्तर होता है जिसे पानी के नीचे ऑपरेटिंग टॉर्च द्वारा कम किया जा सकता है।

विशेषताएं और लाभ

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग प्रक्रिया की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक संरक्षित इलेक्ट्रोड है जो उच्च दक्षता प्रदान करता है और अधिकांश अनुप्रयोगों में डाउनटाइम को कम करता है। टंगस्टन इलेक्ट्रोड जो प्लाज्मा मशाल के अंदर सुरक्षित है और पीछे का छिद्र बाहरी अशुद्धियों से सुरक्षित है जो सामान्य रूप से इसकी गर्म सतह पर हमला करेगा। इस सुरक्षा के साथ इलेक्ट्रोड उन सामग्रियों से परिरक्षित होता है जो एक उजागर इलेक्ट्रोड पर लगातार हमला कर सकते हैं। प्लाज्मा वेल्डिंग मशाल में संरक्षित इलेक्ट्रोड को आम तौर पर अधिकतर परिचालनों के लिए हर 8 घंटे में केवल एक बार बदलाव की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रोड परिवर्तन में यह कमी उत्पादकता में वृद्धि की अनुमति देती है।

प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के लाभ

  • उच्च वेल्डिंग गति।
  • वेल्डिंग के लिए उपलब्ध उच्च ऊर्जा। यह आसानी से सख्त और मोटे काम के टुकड़ों को वेल्ड करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
  • टूल और वर्कपीस के बीच की दूरी चाप गठन को प्रभावित नहीं करती है।
  • एक ही आकार के वेल्ड के लिए कम बिजली की खपत।
  • PLASMA ARC वेल्डिंग (PAW) विधि द्वारा निर्मित अधिक स्थिर चाप।
  • उच्च तीव्र चाप या उच्च प्रवेश दर।
  • यह कम एम्परेज पर काम कर सकता है।

स्वचालित / मैनुअल ऑपरेशन, पायलट आर्क

सभी थर्मल आर्क प्लाज्मा वेल्डिंग टॉर्च के साथ संगत WC 100B में पायलट आर्क के माध्यम से शुरू होने वाले विश्वसनीय आर्क की सुविधा है। यह कम-वर्तमान वेल्डिंग संचालन और दोहराए जाने वाले, उच्च-कर्तव्य-चक्र, स्वचालित अनुप्रयोगों में लाभ प्रदान करता है। पायलट चाप का उपयोग या तो बाधित या निरंतर मोड में किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध कम धाराओं पर या उच्च-कर्तव्य-चक्र, तेज साइकिलिंग वेल्डिंग में शुरू होने वाले तत्काल चाप के साथ अधिक चाप स्थिरता प्रदान करता है।

अन्य सुविधाओं में शामिल हैं एलईडी एम्परेज वोल्टेज डिस्प्ले; बड़ा, आसानी से पढ़ा जाने वाला प्लाज़्मा और शील्ड गैस फ्लो मीटर आंतरिक टॉर्च बढ़ी हुई सुरक्षा के लिए कनेक्शन का नेतृत्व करता है हाय लो पायलट करंट स्विच विभिन्न मुख्य आर्क करंट स्तरों पर सर्वश्रेष्ठ आर्क स्टार्टिंग विशेषताएँ प्रदान करने के लिए प्लग-इन संलग्न रिले और सहायक स्वचालित या मैन्युअल ऑपरेशन के लिए नियंत्रण संदूक।

भविष्य की संभावनाएं और निष्कर्ष

प्लास्मा एआरसी वेल्डिंग (PAW) के क्षेत्र में निरंतर प्रयोगात्मक अध्ययन चल रहे हैं ताकि वेल्ड की जा सकने वाली सामग्रियों की विस्तृत श्रृंखला के लिए प्रक्रिया का अनुकूलन किया जा सके। पहले के कार्यों से यह समझा गया था कि प्लाज़्मा आर्क वेल्डिंग में अधिकांश कार्य वेल्ड बीड की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए प्रक्रिया पैरामीटर जैसे वेल्डिंग चालू, वेल्डिंग गति मशाल स्टैंड की दूरी आदि को बदलकर किया जाता है। साहित्य सर्वेक्षण तार के रूप में वेल्डिंग में उपयोग की जाने वाली भराव धातु और कोटिंग में उपयोग की जाने वाली भराव धातु का पाउडर रूप। वेल्डिंग में भराव धातु के रूप में पाउडर का उपयोग करके वेल्ड की गुणवत्ता में सुधार के लिए अध्ययन किया जा रहा है और विकसित नई तकनीक पाउडर प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग और विशेषता में यांत्रिक और धातुकर्म संपत्ति है।

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