इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग का विकास

आर्क वेल्डिंग का इतिहास

पहला व्यावहारिक अनुप्रयोग एक इन्द्रधनुष धातुओं की विद्युत वेल्डिंग में केवल 1882 में प्राप्त किया गया था, जब एन.एन. बेनार्डोस ने सेंट पीटर्सबर्ग में "विद्युत प्रवाह की प्रत्यक्ष क्रिया द्वारा धातुओं को जोड़ने और अलग करने की विधि" बनाई थी, जिसे उन्होंने "इलेक्ट्रोहेफेस्टस" कहा था।

शिक्षाविदों एन.एस. कुर्नाकोव, ओ.डी. ख्वोलसन और अन्य के निष्कर्ष के अनुसार, इस पद्धति का सार यह है कि संसाधित वस्तु एक से जुड़ी होती है, और कोयला विद्युत स्रोत के दूसरे ध्रुव से जुड़ा होता है और संसाधित वस्तु और वोल्टेज चाप के बीच बनता है। कोयला धातु के गर्म होने और पिघलने पर ब्लोटरच की लौ से उत्पन्न होने वाली क्रिया के समान होता है। धारक में एक विशेष कार्बन या अन्य प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड डाला जाता है और चाप को हाथ से सहारा दिया जाता है।

1888 - 1890 में, वेल्डिंग धातुओं के लिए एक विद्युत चाप की गर्मी का उपयोग करने की विधि में खनन इंजीनियर एन.जी. द्वारा सुधार किया गया था।स्लाव्यानोव, जिन्होंने कार्बन इलेक्ट्रोड को विशेष रूप से एक धातु के साथ बदल दिया और चाप को जलाने और बनाए रखने के दौरान धातु इलेक्ट्रोड की आपूर्ति के लिए एक अर्ध-स्वचालित उपकरण विकसित किया, जिसे उन्होंने "पिघल" कहा।

तरीकों का सार इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग, प्रतिभाशाली इंजीनियरों-आविष्कारक एनएन बेनार्डोस और एनजी स्लाव्यानोव के काम के परिणामस्वरूप बनाया गया, इस दिन तक अपरिवर्तित रहता है और इसे निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है: इलेक्ट्रोड और उत्पाद के जुड़े हिस्सों के बीच गठित विद्युत चाप आधार सामग्री को पिघला देता है उत्पाद अपनी गर्मी के साथ और आर्क फ्लेम ज़ोन को आपूर्ति किए गए इलेक्ट्रोड को पिघला देता है - एक भराव सामग्री जो पिघली हुई धातु की बूंदों के रूप में जंक्शन को भरती है और उत्पाद के बेस मेटल के साथ फ़्यूज़ हो जाती है। इस मामले में, चाप की कुल गर्मी उत्पादन को उपयुक्त मोड चुनकर नियंत्रित किया जाता है, जिसका मुख्य पैरामीटर वर्तमान है।

व्यावहारिक अनुप्रयोग में, तरीकों में कई सुधार किए गए हैं और किए जा रहे हैं, जो प्रक्रियाओं के सार को नहीं बदलते हैं, लेकिन उनके व्यावहारिक मूल्य में वृद्धि करते हैं। वेल्डिंग की गुणवत्ता और उत्पादकता में सुधार की दिशा में वेल्डिंग तकनीक के ऊर्जा आधारों के विकास के साथ निर्मित वेल्डिंग विधियों का विकास होता है।

इस विकास में योगदान देने वाली मुख्य परिस्थितियाँ थीं:

• चाप के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करना;

• कनेक्शन की उचित गुणवत्ता और ताकत प्राप्त करना।

वेल्डिंग शर्तों के तहत विद्युत चाप के गुणों द्वारा निर्धारित विशेषताओं के साथ ऊर्जा स्रोतों का निर्माण करके पहली शर्त पूरी की गई थी।

चाप, वेल्डिंग के दौरान हीटिंग और ऊर्जा के उपभोक्ता के मुख्य स्रोत के रूप में, एक गतिशील भार की विशेषता है, जिसमें एक सेकंड के सौवें हिस्से में मापा गया अंतराल पर, चाप सर्किट में विद्युत शासन में तेज परिवर्तन दिखाई देते हैं।

इलेक्ट्रोड के पिघलने और इलेक्ट्रोड से वर्कपीस में धातु के स्थानांतरण से चाप की लंबाई में तेज उतार-चढ़ाव होता है और बहुत ही कम अंतराल पर आर्क पावर स्रोत (प्रति सेकंड 30 गुना तक) के शॉर्ट सर्किट होते हैं। इस मामले में, वर्तमान और वोल्टेज स्थिर नहीं रहते हैं, लेकिन एक निश्चित मान से अधिकतम और इसके विपरीत तात्कालिक परिवर्तन होते हैं।

भार में इस तरह के अचानक परिवर्तन विद्युत चाप प्रणाली की संतुलन स्थिति को बिगाड़ देते हैं - वर्तमान स्रोत... चाप के लिए एक निश्चित वर्तमान मूल्य पर लंबे समय तक जलने के लिए, बुझाने के बिना और विद्युत निर्वहन के अन्य रूपों में परिवर्तित नहीं होने के लिए, यह आवश्यक है कि चाप की आपूर्ति करने वाला स्रोत जल्दी से होने वाले परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करता है चाप का मोड और इसके स्थिर संचालन को सुनिश्चित करता है।

इलेक्ट्रिक वेल्डिंग इंजीनियरिंग के विकास की शुरुआत में, यह वर्तमान को सीमित करने और विद्युत मशीनों के मुख्य सर्किट में चाप को क्रमिक रूप से शांत करने के लिए सम्मिलित गिट्टी प्रतिरोधों की मदद से किया गया था। इसके बाद, गिरने वाली विशेषताओं और कम चुंबकीय जड़ता वाले विशेष बिजली स्रोत बनाए जाते हैं, जो वेल्डिंग चाप के गुणों से उत्पन्न होने वाली आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करते हैं।

इलेक्ट्रिक वेल्डिंग इंजीनियरिंग के विकास के समानांतर में, अध्ययन किए जाते हैं जो वेल्डिंग स्थितियों में चाप की स्थिर विशेषताओं के मुख्य मापदंडों को स्थापित करने और इष्टतम स्थितियों और ऊर्जा स्रोतों के मुख्य विद्युत मापदंडों और उनके प्रभाव का अध्ययन करने की अनुमति देते हैं। वेल्डिंग के दौरान चाप के जलने की स्थिरता और निरंतरता।

अगली अवधि में, इलेक्ट्रिक वेल्डिंग मशीनों में स्टैटिक्स और प्रक्रिया की गतिशीलता के शोध के आधार पर, वेल्डिंग मशीन सिस्टम और उपकरण का एक वर्गीकरण विकसित किया गया था और वेल्डिंग मशीनों का एक एकीकृत सामान्यीकृत सिद्धांत बनाया गया था।

चाप वेल्डिंग प्रक्रिया के लक्षण

इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग की प्रक्रिया भौतिक, रासायनिक और विद्युत घटनाओं का एक बहुत ही जटिल परिसर है जो बेहद कम समय में सभी चरणों में लगातार होती रहती है। पिघलने वाली धातुओं की पारंपरिक धातुकर्म प्रक्रियाओं की तुलना में, वेल्डिंग प्रक्रिया अलग है:

• पिघला हुआ धातु के साथ स्नान की छोटी मात्रा;

• धातु के ताप का उच्च तापमान, जो उच्च गति और स्थानीय ताप पर उच्च तापमान प्रवणता की ओर जाता है:

• लागू धातु और आधार धातु के बीच एक अविभाज्य संबंध, बाद वाला, जैसा कि यह था, पूर्व के लिए एक रूप।

इस प्रकार, एक छोटी मात्रा के वेल्ड पूल में गर्म और पिघला हुआ धातु कम तापमान आधार धातु के एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान से घिरा हुआ है। यह परिस्थिति, निश्चित रूप से, धातु के ताप और शीतलन की उच्च दर को निर्धारित करती है और परिणामस्वरूप, वेल्ड पूल में होने वाली प्रतिक्रियाओं की प्रकृति और दिशा निर्धारित करती है।

आर्क गैप से गुजरते हुए, पिघली हुई अतिरिक्त धातु बहुत उच्च तापमान पर आर्क के वातावरण के संपर्क में आती है, जिससे धातु का ऑक्सीकरण होता है और इससे गैसों का अवशोषण होता है, और अक्रिय गैसों (मुख्य रूप से नाइट्रोजन) की सक्रियता देखी जाती है। चाप, जिसकी गतिविधि पारंपरिक धातुकर्म प्रक्रियाओं में नगण्य है।

वेल्ड पूल में पिघला हुआ धातु भी एक चाप वातावरण के संपर्क में आता है, जहां धातु, इसकी अशुद्धियों और इसके द्वारा अवशोषित गैसों के बीच भौतिक-रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। इन घटनाओं के परिणामस्वरूप, जमा की गई वेल्ड धातु में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की मात्रा बढ़ जाती है, जो ज्ञात है, धातु की यांत्रिक विशेषताओं को कम कर देता है।

जब कोई धातु एक चाप में गुजरती है और लोहे में अशुद्धता के स्थान पर पिघली हुई अवस्था में रहती है, साथ ही मिश्रधातु भी जलती है, जिससे धातु के यांत्रिक गुण भी बिगड़ जाते हैं। अशुद्धियों के दहन के दौरान बनने वाली गैसें, साथ ही पिघली हुई धातु के जमने के दौरान धातु में घुलने वाली गैसें जमा धातु में voids और छिद्रों का निर्माण कर सकती हैं।

इस प्रकार, वेल्डिंग के दौरान होने वाली प्रक्रियाएं उच्च गुणवत्ता वाली वेल्ड धातु प्राप्त करना मुश्किल बनाती हैं। ये कठिनाइयाँ ऐसी निकलीं कि विशेष उपाय किए बिना, वेल्ड धातु की विशेषताओं के करीब विशेषताओं के साथ एक वेल्ड प्राप्त करना असंभव था, जो वेल्डिंग की गुणवत्ता का मुख्य संकेतक है।

चाप वेल्डिंग प्रौद्योगिकी में सुधार

मौजूदा चाप वेल्डिंग विधियों में धातु के जोड़ों की गुणवत्ता और ताकत बढ़ाने वाला मुख्य उपाय विशेष कोटिंग्स - इलेक्ट्रोड पर कोटिंग्स का उपयोग था।

प्रारंभिक काल में, इस तरह के कोटिंग्स-कोटिंग्स का कार्य उनके आयनीकरण प्रभाव के कारण चाप की स्थिरता को प्रज्वलित करना और बढ़ाना था। बाद में, मोटी या उच्च-गुणवत्ता वाले कोटिंग्स के विकास के साथ, जिसका कार्य चाप की स्थिरता को बढ़ाने के अलावा जमा धातु की रासायनिक संरचना और संरचना में सुधार करना है, वेल्डिंग की गुणवत्ता में उल्लेखनीय वृद्धि है देखा।

इलेक्ट्रोड पर विशेष कोटिंग्स के विकास ने हाल के वर्षों में पानी के नीचे वेल्डिंग और धातुओं को काटने के बुनियादी तरीकों के उपयोग को फैलाना संभव बना दिया है। इस मामले में, इलेक्ट्रोड पर कोटिंग्स का उद्देश्य भी है (इलेक्ट्रोड की तुलना में उनके धीमी जलने के कारण) चाप के चारों ओर एक सुरक्षात्मक ढाल बनाए रखने के लिए और एक बुलबुला बनाने के लिए जिसमें कोटिंग्स जलने पर जारी गैसों के साथ चाप जलता है .

इसके साथ ही वेल्डेड कनेक्शन की गुणवत्ता में सुधार के साथ, वेल्डिंग उत्पादकता में वृद्धि देखी गई है, जो धातु इलेक्ट्रोड के व्यास में एक साथ वृद्धि के साथ वेल्डिंग चाप की शक्ति को बढ़ाकर मैन्युअल वेल्डिंग में हासिल की जाती है। शक्ति में उल्लेखनीय वृद्धि और इलेक्ट्रोड के आकार में वृद्धि के कारण स्वचालित वेल्डिंग के साथ मैनुअल वेल्डिंग का प्रतिस्थापन हुआ।

इलेक्ट्रोड कोटिंग्स-कोटिंग्स के मुद्दे से स्वचालित वेल्डिंग में सबसे बड़ी कठिनाइयां उत्पन्न हुईं, जिसके बिना आधुनिक आवश्यकताओं के तहत उच्च गुणवत्ता वाली वेल्डिंग लगभग असंभव है।

एक सफल समाधान कुचल दानेदार प्रवाह के कोटिंग को इलेक्ट्रोड को नहीं, बल्कि आधार धातु को खिलाना था।इस मामले में, चाप प्रवाह की एक परत के नीचे जलता है, जिसके लिए चाप की गर्मी का अधिक कुशलता से उपयोग किया जाता है, और सीम को हवा के संपर्क में आने से बचाया जाता है। यह अतिरिक्त मूल धातु इलेक्ट्रोड वेल्डिंग प्रक्रिया में सुधार था जिसने उत्पादकता में काफी वृद्धि की और वेल्ड गुणवत्ता में सुधार किया।

वेल्डिंग चाप के लिए ऊर्जा के आधुनिक स्रोतों का उपयोग करके जुड़ने वाली धातुओं की तापीय स्थिति को नियंत्रित करने की क्षमता प्लास्टिक से तरल, सामग्री के पिघले हुए अवस्था में शामिल होने की प्रक्रिया के सभी संक्रमणकालीन रूपों को महसूस करना संभव बनाती है। यह परिस्थिति न केवल विभिन्न धातुओं, बल्कि गैर-धातु सामग्री को एक दूसरे से जोड़ने की नई संभावनाएं खोलती है।

तकनीकी वेल्डिंग प्रक्रियाओं में सुधार के साथ, वेल्डेड संरचनाओं की ताकत और विश्वसनीयता बढ़ जाती है। प्रारंभिक अवधि में, जब वेल्डिंग प्रक्रिया विशेष रूप से मैन्युअल रूप से की जाती थी, तो सभी प्रकार की बहाली और मरम्मत कार्य में इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग का उपयोग किया जाता था।

इस समय मुख्य और उन्नत तकनीकी प्रक्रियाओं में से एक के रूप में इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग का महत्व निर्विवाद है। विभिन्न उद्योगों में वेल्डिंग के उपयोग के अनुभव ने स्पष्ट रूप से साबित कर दिया है कि धातु के काम की यह विधि न केवल धातु (25 - 50%) को बचाने की अनुमति देती है, बल्कि सभी प्रकार की धातु संरचनाओं के उत्पादन में भी तेजी लाती है।

प्रक्रिया के मशीनीकरण और स्वचालन का विकास, उत्पादकता में निरंतर वृद्धि के उद्देश्य से, वेल्डिंग की गुणवत्ता और ताकत में लगातार वृद्धि के साथ मिलकर, इसके आवेदन के दायरे का विस्तार करता है।वर्तमान में, कम और उच्च तापमान पर स्थिर और गतिशील भार के तहत संचालित सभी प्रकार की धातु संरचनाओं के उत्पादन में इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग अग्रणी तकनीकी प्रक्रिया है।

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