ایک مضمون میں ایلومینیم الائے ویلڈنگ کی کلیدی ٹیکنالوجی پر عبور حاصل کریں۔

ایک انجینئرنگ دھاتی مواد کے طور پر جو حالیہ برسوں میں تیزی سے بڑھی ہے، ایلومینیم کھوٹ ایرو اسپیس، آٹوموبائل، بحری جہاز اور دیگر شعبوں میں اس کی کم کثافت، اعلی مخصوص طاقت اور مخصوص سختی، اور اچھی سنکنرن مزاحمت کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ .

تاہم، مسائل کا ایک سلسلہ جیسے کہ ویلڈنگ میں ناقص ویلڈیبلٹی اور تشکیل دینے والی پرت کی خراب کارکردگی ایلومینیم کے مرکب ساختی حصوں کی نشوونما کو روکتی ہے۔ لہذا، ایلومینیم کھوٹ ویلڈنگ ٹیکنالوجی اندرون و بیرون ملک بہت سے اسکالرز کی اہم تحقیقی سمتوں میں سے ایک بن گئی ہے۔

ایلومینیم کھوٹ کی کارکردگی کا جائزہ
ایلومینیم ایک بہت ہی ہلکا دھاتی مواد ہے جس کی کثافت صرف 2.7g/cm3 ہے، جو سٹیل کی کثافت کا تقریباً 36 فیصد ہے۔ ایلومینیم مرکب مکینیکل حصوں کی تیاری کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جس سے وزن میں نمایاں کمی ہوسکتی ہے اور ہلکے وزن، توانائی کی بچت اور اخراج میں کمی کے اثرات حاصل کیے جاسکتے ہیں۔

ایلومینیم کھوٹ کی مخصوص طاقت اور مخصوص سختی 45 اسٹیل اور ABS پلاسٹک سے زیادہ ہے۔ ایلومینیم مرکب مواد کا استعمال اعلی سختی کی ضروریات کے ساتھ لازمی اجزاء کی تیاری کے لیے موزوں ہے۔

ایلومینیم کھوٹ میں بہترین تھرمل چالکتا، برقی چالکتا اور سنکنرن مزاحمت ہے۔ A380 ایلومینیم مرکب اور دیگر مواد کی کارکردگی کے پیرامیٹرز ٹیبل 1 میں دکھائے گئے ہیں۔

ایلومینیم کھوٹ اچھی مشینی صلاحیت اور ری سائیکلیبلٹی ہے۔ اگر یہ فرض کیا جائے کہ سب سے زیادہ آسانی سے کاٹے جانے والے میگنیشیم الائے کی کٹنگ ریزسٹنس گتانک 1 ہے، تو دیگر دھاتوں کی کاٹنے والی مزاحمت کو ٹیبل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ایلومینیم کھوٹ کی کاٹنے والی مزاحمت تانبے، لوہے کی نسبت کم ہے۔ اور دیگر مواد، اور کاٹنے کا عمل نسبتاً آسان ہے۔

ایلومینیم کھوٹ ویلڈنگ کی خصوصیات
ایلومینیم مرکب دھاتوں کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات سے متاثر ہونے کی وجہ سے ویلڈنگ کے عمل میں کچھ مشکلات ہیں۔ موجودہ ایلومینیم الائے ویلڈنگ میں بنیادی طور پر درج ذیل مسائل ہیں: تھرمل تناؤ، اخراج بخارات، ٹھوس شمولیت، تاکنا گرنا، وغیرہ:

تھرمل تناؤ

ایلومینیم کے مرکب میں تھرمل توسیع کا زیادہ گتانک اور لچک کا ایک چھوٹا ماڈیولس ہوتا ہے۔ ویلڈنگ کے عمل کے دوران، ایلومینیم کھوٹ کی بڑی اخترتی اور بڑے لکیری توسیعی گتانک کی وجہ سے، ٹھوس ہونے کے دوران حجم سکڑنے کی شرح تقریباً 6 فیصد ہے، اور ٹھنڈک کی شرح اور پگھلے ہوئے تالاب کی بنیادی کرسٹلائزیشن کی شرح تیز ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں ویلڈ کا اندرونی دباؤ اور ویلڈڈ جوائنٹ کی سختی بڑے، ایلومینیم الائے جوائنٹ میں زیادہ اندرونی تناؤ پیدا کرنا آسان ہے، جس سے ویلڈنگ کا زیادہ تناؤ اور خرابی پیدا ہوتی ہے، نقائص جیسے دراڑیں اور لہر کی اخترتی پیدا ہوتی ہے۔

ابلیشن وانپیکرن

ایلومینیم کا پگھلنے کا نقطہ 660 ڈگری اور نقطہ ابلتا 2647 ڈگری ہے، جو دیگر دھاتی عناصر جیسے تانبے اور لوہے سے کم ہے۔ ویلڈنگ کے عمل کے دوران، اگر ویلڈنگ کا درجہ حرارت بہت زیادہ ہو، تو دھماکہ کرنا اور اسپٹر بنانا آسان ہے، خاص طور پر ہائی انرجی بیم ویلڈنگ میں، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ ایک کم ابلتا نقطہ ہے، جو ویلڈنگ کے فوری اعلی درجہ حرارت پر بخارات بننا اور جلانا بہت آسان ہے، اور دھماکے سے پیدا ہونے والا سپلیش مائع کی بوندوں کا کچھ حصہ بھی لے جائے گا، جو لامحالہ ویلڈ ایریا کو تبدیل کر دیتا ہے۔ کیمیائی ساخت ویلڈیڈ جوائنٹ کی کارکردگی کے ضابطے کے لیے سازگار نہیں ہے۔ لہٰذا، زیادہ درجہ حرارت کے خاتمے کی تلافی کے لیے، ویلڈنگ کے تار یا دیگر ویلڈنگ میٹریل جس میں بیس میٹل سے زیادہ ابلتے نقطہ عنصر کا مواد ہوتا ہے اکثر ویلڈنگ کے دوران استعمال کیا جاتا ہے۔

ٹھوس شمولیت

ایلومینیم کی کیمیائی خصوصیات بہت فعال اور آسانی سے آکسائڈائزڈ ہیں. ویلڈنگ کے عمل کے دوران، ایلومینیم مرکب کی سطح کو آکسائڈائز کر کے Al2O3 بنا دیا جاتا ہے جس میں زیادہ پگھلنے والے پوائنٹ (تقریباً 2050 ڈگری سینٹی گریڈ، جبکہ ایلومینیم کا پگھلنے کا نقطہ 660 ڈگری سینٹی گریڈ ہے، جو بہت مختلف ہے)۔ آکسائیڈ گھنے ہوتے ہیں اور ان کی سختی زیادہ ہوتی ہے، اور پگھلے ہوئے تالاب کے علاقے میں کم کثافت کے ساتھ پگھلے ہوئے مرکب مائع میں ملا دی جاتی ہے، جس سے باریک ٹھوس سلیگ بنانا آسان ہوتا ہے اور خارج ہونا مشکل ہوتا ہے، جو نہ صرف ویلڈ کی ساخت کو متاثر کرتا ہے، لیکن یہ آسانی سے الیکٹرو کیمیکل سنکنرن بھی پیدا کرتا ہے، جس کی وجہ سے ویلڈڈ جوڑوں کی مکینیکل خصوصیات کم ہو جاتی ہیں، اور Al2O3 پگھلے ہوئے تالاب اور نالی کو ڈھانپتا ہے، جو مرکب دھاتوں کی ویلڈنگ کو سنجیدگی سے متاثر کرتا ہے اور ویلڈڈ جوڑوں کے مائکرو اسٹرکچر اور خصوصیات کو کم کرتا ہے۔

سٹومیٹل گرنا

ایلومینیم مرکب کا پگھلنے کا نقطہ اس کے آکسائڈ سے بہت کم ہے، اور اس کی نوعیت جاندار اور آکسائڈائز کرنے میں آسان ہے۔ ویلڈنگ کے عمل کے دوران، ایلومینیم مرکب اعلی درجہ حرارت پگھلنے کی وجہ سے پگھلا ہوا تالاب بناتا ہے۔ پگھلے ہوئے تالاب کی سطح پر موجود ایلومینیم کو ایک آکسائیڈ فلم بنانے کے لیے آکسائڈائز کیا جاتا ہے، جو پگھلے ہوئے تالاب کو ٹھوس حالت میں ڈھانپ لیتی ہے۔ چونکہ پگھلنے کے بعد آکسائیڈ فلم کا رنگ پگھلے ہوئے ایلومینیم کھوٹ سے زیادہ مختلف نہیں ہوتا ہے، اور آکسائیڈ فلم کی کوریج کی وجہ سے، ویلڈنگ کے عمل کے دوران ایلومینیم کھوٹ پگھلے ہوئے پول کے پگھلنے کی ڈگری کا مشاہدہ کرنا مشکل ہے۔ ، لہذا درجہ حرارت کو بہت زیادہ ہونے کا سبب بننا آسان ہے، جس کی وجہ سے ویلڈنگ گرمی کے اثر و رسوخ کا باعث بنتی ہے، زیادہ تر رقبہ گر جاتا ہے، جس سے ویلڈ میٹل کی شکل اور خصوصیات تباہ ہو جاتی ہیں۔

ویلڈنگ گرمی کے منبع کی فوری ہائی پاور کی کارروائی کے تحت، ہائیڈروجن گیس کی ایک بڑی مقدار کھوٹ کے مائع میں تحلیل ہو جاتی ہے۔ ویلڈنگ مکمل ہونے کے بعد، جیسے جیسے پگھلے ہوئے تالاب کا درجہ حرارت کم ہوتا جاتا ہے، گیس کی حل پذیری بھی آہستہ آہستہ کم ہوتی جاتی ہے، جو ویلڈنگ کے عمل میں سوراخوں کی بنیادی وجہ بن جاتی ہے۔ وجہ چونکہ ایلومینیم کھوٹ کی مضبوطی کی رفتار بہت تیز ہے اور کثافت کم ہے، اس لیے ویلڈ کی تیزی سے مضبوطی کے دوران مختلف سائز کے ہائیڈروجن پورز بنتے ہیں۔ یہ سوراخ ویلڈنگ کے عمل کے دوران جمع ہوتے اور پھیلتے رہیں گے، آخر کار نظر آنے والے بڑے سوراخ بنتے ہیں اور جوائنٹ کی ساختی خصوصیات کو کم کرتے ہیں۔ یقینا، ضروری طور پر ویلڈنگ کے عمل کے دوران سوراخ نہیں بنتے ہیں۔ معدنیات سے متعلق عمل کی ٹیکنالوجی کے اثر و رسوخ کی وجہ سے، بیس میٹل خود بھی معدنیات سے متعلق عمل کے دوران سوراخ پیدا کرے گا. ویلڈنگ کے دوران، ہیٹ ان پٹ اور اندرونی دباؤ مسلسل بدلتے رہتے ہیں، جس کی وجہ سے بیس میٹل میں اصل سوراخ پھیل جاتے ہیں یا ایک دوسرے کے ساتھ مل کر ویلڈ پورز بنتے ہیں۔ جیسے جیسے ویلڈنگ ہیٹ ان پٹ میں اضافہ ہوگا، pores بھی بڑھیں گے۔ لہذا، ہائیڈروجن کے ماخذ کو کنٹرول کرنے کے لیے، ویلڈنگ کے مواد کو استعمال سے پہلے سختی سے خشک کرنے کی ضرورت ہے۔ ویلڈنگ کے دوران، پگھلے ہوئے تالاب کے وجود کے وقت کو طول دینے کے لیے کرنٹ کو مناسب طریقے سے بڑھایا جاتا ہے اور ہائیڈروجن کو تیز ہونے کے لیے کافی وقت دیا جاتا ہے، اس طرح سوراخوں کی تشکیل کو کنٹرول کیا جاتا ہے۔

تصویر

شکل 2. سٹوماٹا کی تشکیل اور ہم آہنگی

ایلومینیم کھوٹ ویلڈنگ ٹیکنالوجی کی درجہ بندی
ایلومینیم مرکب کی درخواست کی حد میں توسیع کے ساتھ، زیادہ سے زیادہ مسائل کو نمایاں کیا جاتا ہے. تحقیق کی ترقی کے ساتھ، ایلومینیم کھوٹ کی ویلڈنگ ٹیکنالوجی کو بہت ترقی دی گئی ہے۔ اس وقت، وہاں بنیادی طور پر ٹنگسٹن آرگن آرک ویلڈنگ (TIG)، پگھلی ہوئی انیرٹ گیس ویلڈنگ (MIG)، لیزر ویلڈنگ (LBW)، رگڑ اسٹر ویلڈنگ (FSW) ویٹ ہیں۔

گیس ٹنگسٹن آرک ویلڈنگ

Tungsten Inert Gas Welding (TIG) ایک عام انیرٹ گیس شیلڈ ویلڈنگ ہے اور سب سے زیادہ استعمال شدہ ویلڈنگ کا طریقہ ہے۔ ویلڈنگ کرتے وقت، ٹنگسٹن الیکٹروڈ اور ویلڈنگ کی سطح کو الیکٹروڈ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور ہیلیم یا آرگن گیس کو دونوں الیکٹروڈ کے درمیان حفاظتی گیس کے طور پر آرک کی حفاظت کے لیے منتقل کیا جاتا ہے، اور تار اور بیس میٹل فوری ہائی وولٹیج خارج ہونے سے پگھل جاتے ہیں، اور ایلومینیم کھوٹ کے پرزے ویلڈیڈ اور بنائے جاتے ہیں، اور ویلڈنگ اور معدنیات سے متعلق نقائص کی مرمت۔

اس میں بنیادی طور پر درج ذیل تکنیکی خصوصیات ہیں:

کام کرنے میں آسان، لچکدار اور قابل کنٹرول، کام کے مختلف حالات اور ماحول کے مطابق، اور کم قیمت؛

گرمی سے متاثرہ زون تنگ ہے، اور ویلڈڈ جوائنٹ کی اخترتی کافی تار فیڈنگ کی حالت میں چھوٹی ہے، اور جوائنٹ کی جامع کارکردگی زیادہ ہے۔

ویلڈنگ کے عمل کی کارکردگی اچھی اور مستحکم ہے، اور ویلڈ سیون گھنے اور خوبصورت ہے۔

ایم آئی جی ویلڈنگ

MIG (GMA-Gas Metal Arc Welding) اور TIG دونوں ہی غیر فعال گیس شیلڈ ویلڈنگ ہیں۔ فرق یہ ہے کہ TIG ویلڈنگ میں ٹنگسٹن الیکٹروڈز کو فکسڈ الیکٹروڈ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جبکہ MIG ویلڈنگ بھرے ہوئے تار کے مواد کو بطور الیکٹروڈ استعمال کرتی ہے۔

ایلومینیم الائے کی دھاتی انرٹ گیس شیلڈ ویلڈنگ کے عمل میں، ویلڈنگ وائر کے الیکٹروڈ کے اختتام پر وولٹیج اور کرنٹ ایکٹ ہوتا ہے، اور الیکٹروڈ اور بیس میٹل کے درمیان فوری طور پر ہائی پریشر پیدا ہوتا ہے، جو بیس میٹل کو پگھلا دیتا ہے۔ نالی، اور تار کے آخر میں قطرہ گر جاتا ہے اور عمودی طور پر بیس میٹل میں منتقل ہو جاتا ہے۔ مواد کے پگھلے ہوئے پول پر، ایک ویلڈ زون قائم کیا جاتا ہے.

تاہم، ایلومینیم الائے ایم آئی جی ویلڈنگ کے اطلاق کا عمل نسبتاً محدود ہے، کیونکہ ایلومینیم کے تار کی نرمی کی وجہ سے تار کی فیڈ ایبلٹی خراب ہوتی ہے، اور پگھلا ہوا ایلومینیم ویلڈنگ کے دوران "لٹکتا ہے لیکن ٹپکتا نہیں" کا رجحان بناتا ہے، جو کہ آسان ہے۔ بوندوں کو چھڑکنے کے لئے. فائدہ یہ ہے کہ MIG ویلڈنگ TIG ویلڈنگ سے تیز ہے، اور ویلڈنگ کی نقل و حرکت کی حد چھوٹی ہوتی ہے جب بڑے ورک پیس کو ویلڈنگ کرتے ہیں۔ وائر فیڈنگ کی رفتار کو ایڈجسٹ کرکے، ویلڈنگ کی کارکردگی کئی میٹر فی منٹ تک پہنچ سکتی ہے۔

لیزر ویلڈنگ

لیزر بیم ویلڈنگ (لیزر بیم ویلڈنگ ایل بی ڈبلیو) ایک چھوٹے سے علاقے میں مقامی طور پر مواد کو گرم کرنے کے لیے اعلی توانائی والی لیزر دالیں استعمال کرتی ہے۔ لیزر تابکاری کی توانائی گرمی کی ترسیل کے ذریعے مواد کے اندر تک پھیل جاتی ہے، اور مواد پگھلا کر ایک مخصوص پگھلا ہوا تالاب بناتا ہے۔ ٹھوس ہونے کے بعد، مواد ایک میں منسلک ہوتا ہے.

لیزر ویلڈنگ کا فائدہ یہ ہے کہ ویلڈنگ ایکشن پوائنٹ چھوٹا ہے، ہائی پاور ہیٹ سورس مرتکز ہے، یہ موٹی پلیٹوں کو ویلڈنگ کرنے کے قابل ہے، گرمی سے متاثرہ زون تنگ ہے، اور ویلڈنگ کی اخترتی چھوٹی ہے۔ لیکن ایک ہی وقت میں، لیزر ویلڈنگ میں ویلڈنگ کی پوزیشننگ، مہنگے ویلڈنگ کا سامان، اور زیادہ ویلڈنگ کے اخراجات کی اعلی ضروریات ہوتی ہیں۔ ایلومینیم اور میگنیشیم جیسے دھاتی مواد کے لیے، لیزر کی عکاسی زیادہ ہے، اور براہ راست ویلڈنگ مشکل ہے۔

مختلف پاور کثافت والے لیزرز کے ساتھ شعاع ریزی کرنے والے مواد سے پتہ چلتا ہے کہ جب ورک پیس پر بجلی کی کثافت 107W/cm2 سے زیادہ ہو جائے گی، تو ہیٹنگ زون میں موجود دھات بہت ہی کم وقت میں گیسیفائی ہو جائے گی، اور گیس ایک چھوٹے سوراخ میں تبدیل ہو جائے گی۔ پگھلا ہوا پول اور فارم a چھوٹا سوراخ گرمی کی منتقلی کا مرکز ہے، اور ایک پگھلا ہوا تالاب چھوٹے سوراخ کے قریب بنتا ہے، جو لیزر ڈیپ پینیٹریشن ویلڈنگ کا "کی ہول" اثر ہے۔ اس رجحان کی وجہ سے پگھلے ہوئے تالاب کی ناہمواری سے بچنے کے لیے، فیوژن زون میں بلبلوں کو ہٹانے اور چھیدوں کی پیداوار کو کم کرنے کے لیے لیزر توانائی کو کم کرنا، ویلڈنگ کی رفتار کو بڑھانا یا نوگیٹ ایریا کے ریمیلٹنگ کو کنٹرول کرنا ممکن ہے۔ .

رگڑ ہلچل ویلڈنگ

رگڑ ہلچل ویلڈنگ (Friction stir Welding, FSW) روایتی رگڑ ویلڈنگ ٹیکنالوجی پر مبنی ٹھوس فیز کنکشن ٹیکنالوجی کی ایک نئی قسم ہے۔ ویلڈ کرنے کے لیے انٹرفیس میں، جب ہلنے والا سر ویلڈ سیون کے ساتھ آگے بڑھتا ہے، تو ویلڈنگ کے مواد کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے، اور پلاسٹکائزڈ دھات مکینیکل ہلچل اور پریشان کرنے کے عمل کے تحت مضبوط پلاسٹک کی خرابی سے گزرتی ہے، اور ایک گھنے ٹھوس فیز کنکشن بناتی ہے۔ بازی اور دوبارہ تشکیل دینے کے بعد۔

روایتی ویلڈنگ کے طریقوں کے مقابلے میں، FSW ٹیکنالوجی کے درج ذیل فوائد ہیں:

کم ویلڈنگ کا درجہ حرارت اور ویلڈنگ کی چھوٹی اخترتی؛

ویلڈ کی اچھی میکانی خصوصیات؛

ویلڈنگ کا عمل آسان، اقتصادی اور ماحول دوست ہے۔

اہم مسائل اور تحقیقی توجہ
زیادہ سے زیادہ صنعتوں میں ایلومینیم مرکب کی درخواست کے ساتھ، اس کی مرمت کے کنکشن کے مسئلے نے بھی زیادہ سے زیادہ علماء کی توجہ کو اپنی طرف متوجہ کیا ہے. ایلومینیم مرکب پر مختلف ویلڈنگ ٹیسٹوں کے ذریعے، یہ پتہ چلا ہے کہ مرمت کی ٹیکنالوجی کی پختگی نے ابھی تک صنعت کی ترقی کی ضروریات کو پورا نہیں کیا ہے، اور اس میں اب بھی مختلف مسائل ہیں.

گیس ٹنگسٹن آرک ویلڈنگ اور میٹل انرٹ گیس شیلڈ ویلڈنگ اس وقت سب سے زیادہ استعمال ہونے والی ویلڈنگ کے دو طریقے ہیں، لیکن ان دونوں ٹیکنالوجیز میں گرمی سے متاثرہ ایک وسیع زون ہے، اور ویلڈ میٹل کو پگھلانے اور پھر مضبوط کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جس کا اثر ہوتا ہے۔ ڈھانچہ. بڑا، اور بقایا تناؤ زیادہ ہے، جس کے نتیجے میں جوائنٹ کی مکینیکل خصوصیات پر شدید اثر پڑتا ہے۔ لیزر ویلڈنگ انرجی بیم کی کثافت زیادہ ہے، اور ویلڈ کی گہرائی سے چوڑائی کا تناسب بڑا ہے، لیکن یہ سوراخ بنانا بہت آسان ہے، اور اس کی مہنگی لاگت بھی ایپلی کیشنز کی مقبولیت کو محدود کرتی ہے۔ رگڑ ہلچل والی ویلڈنگ گرمی کے مسئلے کا حل فراہم کرتی ہے، لیکن رگڑ ہلچل ویلڈنگ کے لیے نسبتاً بڑے پریشان کن دباؤ اور آگے بڑھانے والی قوت کی ضرورت ہوتی ہے، اور سامان عام طور پر پیچیدہ اور بھاری ہوتا ہے، جو اس کی نشوونما کو محدود کرتا ہے۔

متعلقہ موضوعات پر مستقبل کی تحقیق کا فوکس درج ذیل پہلوؤں پر ہونا چاہیے:

فیوژن ویلڈنگ کی بنیاد سے شروع کرتے ہوئے، ویلڈنگ کے تار کے فارمولے کو ایڈجسٹ کریں، نایاب زمینی عناصر شامل کریں یا ویلڈنگ کی خرابی کو کنٹرول کرنے، تناؤ کو کم کرنے، اور سوراخوں کی تشکیل کو کم کرنے کے لیے مناسب مقدار میں ویلڈنگ ایکٹیویٹر کا انتخاب کریں۔

مرکب دھاتوں کے دائرہ کار میں توسیع اور استعمال کی وجہ سے، وہ عام طور پر مختلف مواد کے ساتھ مل کر استعمال ہوتے ہیں، لہذا اعلی معیار کے جوڑ حاصل کرنے کے لیے مختلف دھاتوں کے درمیان لیپ ویلڈنگ کے تجربات کرنا ضروری ہے۔

ویلڈ کی بہترین کارکردگی کو حاصل کرنے کے لیے جامع حرارت کے ذرائع، جیسے TIG-لیزر ہائبرڈ ویلڈنگ، لیزر کمپوزٹ رگڑ اسٹر ویلڈنگ کی ویلڈیبلٹی پر تحقیق کریں۔