సబ్‌మెర్జ్‌డ్ ఆర్కు వెల్డింగు

Question: ప్లాస్మా ఆర్కు వెల్డింగులో ఏ ఎలక్ట్రోడ్ ను వాడుతారు?

సబ్‌మెర్జ్‌డ్ ఆర్కువెల్డింగు కూడా ఒక రకమైన మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగు ప్రక్రియ. ఇందులో కూడా మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగులోలా విద్యుత్తు ఆర్కు, పూరకలోహము (Filler), స్రావకాన్ని (Flux) ఉపయోగించి లోహాలను అతికెదరు.

నిర్వచనము

సబ్‌మెర్జ్‌డ్ (submerged) అనే ఆంగ్లపదమునకు తెలుగులో మునిగిపోయివున్న, కప్పబడివున్నయని అర్థము. సబ్‌మెర్జ్‌డ్ ఆర్కువెల్డింగులో లోహాల అతుకు భాగాలు, పూరక లోహపు కడ్డీ చివర, మరియు అతుకుటకు కావలసిన ఉష్ణోగ్రతను ఏర్పరచు విద్యుత్తుకాంతి వలయచాపము (Arc) లు గుళికల వంటి ఘనరూపంలో వున్న స్రావకపదార్థంలో (Flux) తో కప్పియుంచి, వాతావరణంలోని గాలితో సంపర్కము లేకుండాచేసి, లోహాలను ఒకదానితో మరొయొకటి సమ్మేళనమొంది, ఏకీకృతమొంది అతుకబడును[1]. ఈ వెల్డింగు విధానములో స్రావకాన్ని పూరక లోహంపైన పూతగా కాకుండగా లోహపు అతుకు భాగాలను కప్పియుంచుటకు, అతుకు సమయంలో అతుకుపైన ద్రవరూపంలో తెట్టు/చిట్టెముగా ఏర్పడి ఉండుటకు వాడుట ప్రత్యేకత. మిగతా మెటల్ ఆర్కువెల్డింగు పద్ధతులలో లోహాలను అతుకు సమయంలో వెల్డింగు ఆర్కు బయటకు కన్పించును. కాని సబ్‌మెర్జ్‌డ్ ఆర్కువెల్డింగు విధానములో ఆర్కుకూడా స్రావకము ఏర్పరచిన చెట్టెములో కప్పబడియుండును. లోహాల అతుకబడు భాగము సంపూర్ణంగా స్రావకంతో కప్పబడి, గాలితో సంపర్కము లేకుండా చేయ్యడం వలన లోహాల అతుకబడు అంచులు ఆక్సీకరణ చెందు అవకాశం బాగా తగ్గింపబడుతున్నది. మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగు చేయునప్పుడు, స్రావకాలు కరిగినప్పుడు కొన్ని వాయువులు, పొగ బయటకు వెలువడుతుంది. సబ్‌మెర్జ్‌డ్ ఆర్కువెల్డింగులో, వెల్డింగు జాయింటుపైన చాలా మందంగా స్రావకాన్ని నింపడం వలన స్రావకపదార్థం కరగటం వలన వాయువులు, పొగ ఏర్పడే ఆవకాశం బాగా తక్కువ.
పరికరములు
వెల్డింగు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ 
వెల్డింగు హెడ్ (welding head)
స్రావకము హపరు (Flux hopper)
స్రావకము (Flux)
ఎలక్ట్రోడు (electrode)
వెల్డింగు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ 

ఈ వెల్డింగు ప్రక్రియలో విద్యుత్తు ద్వారా కావలసిన ఆర్కును సృష్టించుటకై AC ట్రాన్సుఫార్మరు లేదా DC జనరేటరును ఉపయోగించెదరు. కొన్ని రకాల లోహాలను మాఛ్ం కరెంటుతోను, మరికొన్ని రకాలైన లోహాలను DC కరెంటుతోను అతుకవలసి ఉంటుంది. అందువలన AC మరియు DC కరెంటును కలిగిన వెల్డింగు ట్రాన్సుఫార్మరును ఉపయోగించిన ఉభయతారకముగా ఉండును. సబ్‍మెర్‍జ్డ్ వెల్డింగు విధానములో ఎక్కువ మందమున్న లోహాలను అతుకుట పరిపాటి. అందువలన కనీసం 1500 అంపియర్ల విద్యుత్తును ఇవ్వగల ట్రాన్సుఫార్మరును కలిగి ఉండుట శ్రేయస్కరము[2].
వెల్డింగు హెడ్

వెల్డింగు సమయములో నిరంతరముగా లోహాలను అతుకుటకు అవసరమైన స్రావకాన్ని (ఘనరూపంలో, మృదువుగా, మరియు ముతకగా గుళికలవంటి పొడిరూపములో ఉండు స్రావకము) మరియు వెల్డింగుచేయు పూరకలోహకడ్డీ నిరంతరము ఈ వెల్డింగు హెడ్ ద్వారానే అతుకుటకు అందించబడును. మరియు వెల్డింగు అయి తరువాత శూన్యం (వ్యాక్యుం) ద్వారా మిగిలిన స్రావకాన్ని తొలగించెదరు. ఇది విద్యుత్తుతో పనిచేయు ఒక కంట్రోలు ప్యానల్ కు అనుసంధానము చెయ్యబడి ఉండును. ఈ ప్యానల్ బోర్డు ద్వారా ఇచ్చిన సూచనమేరకు స్రావకం కావలసిన పరిమాణములో అతుకు మీద చేరి కప్పి ఉంచడం, అతుకుటకు తగినరీతిలో ఎలక్ట్రోడు ముందుకు జరగడం, వెల్డింగుకు కావసిన కరెంటును పెంచడం, తగ్గించడం వంటివి ఆటోమేటిక్‍గా జరుగును. ఎలక్ట్రోడును వెల్డింగుకు తగినట్లుగా ముందుకు జరుపు యంత్రభాగాన్ని ఎలక్ట్రోడు డ్రైవు (electrode drive) అంటారు. అతుకవలసిన లోహాల మందము ఎక్కువగా ఉన్నచో, ఎలక్ట్రోడు డ్రైవులు ఒకటికన్న ఎక్కువ ఉండును. ఇందులో ఎలక్ట్రోడులు గాడులున్న రెండు రోలరుల మధ్యన వెల్డింగుకు అనుకూలంగా ముందుకు జరుగుచుండును.
స్రావకము జారు తొట్టె (Flux hopper)
హపరు అనేది అంగ్లపదము. దీనికి సరైన తెలుగుపదము జారు తొట్టె. కొద్ది మొత్తములో ఒకపదార్థమును నిల్వవుంచి, దిగువన ఉన్న గొట్టమువంటి రంధ్రం ద్వారా లోపలి పదార్థము అవసరము మేరకు కావలసినంత ప్రరిమాణములో క్రిందికి జారుటకు అనువుగా నిర్మించిన పాత్ర ఇది. దీని యొక్క వెడల్పాటి భాగములో పొడిరూపములో ఉన్న ఘనస్రావకాన్ని నింపి, దిగువన ఉన్న గొట్టము వెల్డింగు హెడ్డుకు అనుసంధానము చెయ్యబడి ఉండును. వెల్డింగు సమయంలో దీనినుండి స్రావకం, వెల్డింగు జాయింటుపై మందంగా, కుప్పవలె పడుచుండును.
ఎలక్ట్రోడు
ఈవెల్డింగు విధానములో పూరకలోహామే ఆర్కును పుట్టించు ఎలక్ట్రోడుగా పనిచేయును. ఏ లోహాలను వెల్డింగుచెయ్యవలెనో ఆ లోహంతో చేసిన ఎలక్ట్రోడులను పూరకలోహంగా వాడెదరు. అతుకు లోహాల పరిమాణమును బట్టి ఎలక్ట్రోడులు కూడా వివిధపరిమాణములలో లభించును.ఎలక్ట్రోడుల ఉపరితలముపైన తుప్పుపట్టకుండ ఉండుటకై రాగిపూత పూయబడి ఉండును. పైభాగమున రాగిపూత పూయబడి ఉండుట వలన ఎలక్ట్రోడుయొక్క విద్యుత్తువాహక గుణము కూడా పెరుగును. ఎలక్ట్రోడులు పొడవైనకడ్డీలు లేదా తీగచుట్టలుగా తయారుచేయబడును. ఎలక్ట్రోడుల వ్యాసం 1.6,2.0,2.4,3.2,4.0,4.8,5.4 మరియు 6.4 మి.మీ.పరిమాణంలో సాధారణంగా చెయ్యబడి ఉంటాయి. వెడల్పు, లోతు ఎక్కువ ఉన్న వెల్డింగుజాయింట్లను అతుకుటకు వెడల్పుగా పట్టీలవలె ఉన్న ఎలక్ట్రోడులను కూడా వాడెదరు. 
స్రావకము(Flux)
ఈ వెల్డింగు ప్రక్రియలో వినియోగించు స్రావకాన్ని గుండకొట్టి చిన్నగుళికలులా (granulated) పొడిరూపంలో వాడుతారు. స్రావకాలను కాల్సియం, మెగ్నీషియం, సిలికాను, అల్యూమినియం మరియు మాంగనీసు లోహ ఆక్సైడులతోను, కాల్సియం ఫ్లోరైడులతోను చెయ్యబడి ఉండును. వీటికి తోడుగా మరికొన్ని తేలికగాకరుగు మిశ్రమ లోహాలను కూడా చేర్చి తయారుచేయుదురు. వెల్డింగు సమయంలో ఎక్కువ పొగను విడుదలచెయ్యని పదార్థములనే స్రావకతయారిలో వాడెదరు. పైనపేర్కొన్న అన్ని లోహ ఆక్సైడులనుకాని, కొన్నింటినికాని కలిపి కరగించి, ఆతరువాత పొడిగా చెయ్యడం, లేదా లోహ ఆక్సైడులను బాగా మిశ్రమములా కలిపి గ్రైండరులో పొడిగా చేసి వాడెదరు.పై విధంగా పేర్కొన్నట్లు రకరకం లైన బ్రాండు పేర్లతో వివిధ లోహాంలవెల్డింగుకు ఉపయోగించి స్రావకం మార్కెట్తులో లభించుచున్నవి[3] .
వెల్డింగు విధానము

సబ్‌మెర్జ్‌డ్ ఆర్కు వెల్డింగు విధానంలో స్రావకమును అతుకవలసిన జాయింటుపై నింపు స్రావకపు గొట్టం, ఎలక్ట్రోడు గొట్టము ఒకే వెల్డింగు హెడ్డుకు బిగించబడి ఉండును. వెల్డింగు సమయంలో రెండు ఏకకాలములో ముందుకు కదలును. ఆర్కును సృష్టించుటకై రెండు పద్ధతులు ఉన్నాయి. మొదటిది ఎలక్ట్రోడు అంచును లోహానికి అన్చిఉంచి ఎక్కువ కరెంటును మొదట ఎలక్ట్రోడుకు పంపడం ద్వారా, లేదా ఎలక్ట్రోడు అంచుకు, అతుకు లోహానికి మధ్య మినరల్‍వూల్ ఉంచి కరెంటు పంపి ఆర్కును పుట్టించడం. కావలసిన పరిమాణంలో స్రావకపదార్థం వెల్డింగు జాయింటుపై పడుటకు, ఎలక్ట్రోడు అరెగే కొలది క్రమబద్ధముగా ముందుకు చొచ్చుకు వచ్చేటట్లు వెల్డింగు హెడ్డుకు అనుసంధానం చేసిన ఎలక్ట్రికలు ప్యానలు బోర్డు ద్వారా ముందస్తు సూచనలు ఇస్తారు. వెల్డింగు హెడ్డును ఆన్ చెయ్యగానే, స్రావకం వెల్డింగు జాయింటును మందముగా కప్పడం ప్రారంభించును. అదే సమయంలో ఎలక్ట్రోడు ద్వారా ఆర్కు ఏర్పడి వెల్డింగు అవడం మొదలగును. అదే సమయంలో, లోహాఅంచుల మీద మరియు ఎలక్ట్రోడు అంచు వద్దనున్న స్రావకము కరగి ద్రవరూపంలో చిట్టెము (slag) గా వెల్డింగు జాయింటును కప్పి ఉంచును. చిట్టెము/లోహతెట్టు పైనున్న పొడిరూపములో నున్న స్రావకము వాతావరణములోని గాలిని లోపలి వెల్డు జాయింటుతో సంపర్కము చెందకుండా నిరోధించును. వెల్డింగు జరుగుచు వెల్డింగు హెడ్ ముందుకు కదిలే కొలది, వెల్డింగు అయిన లోహభాగంపైన మిగిలివున్న, ఘనపొడి రూపములో ఉన్న స్రావకాన్ని, వ్యాక్యుము గొట్టము ద్వారా తొలగించడం జరుగుతుంది[4].
వెల్డు బ్యాకింగు (weld baking) :ఈ వెల్డింగు విధానములో 10మి.మీ.కన్న ఎక్కువ మందమున్న లోహఫలకములను అతుకుట సాధారణం. మందమైన లోహాలను అతుకునప్పుడు, అతుకవలసిన రెండులోహా ఫలకముల అంచులను 'వి 'ఆకారము (V) డబుల్ 'వి'ఆకారము (X, 'యు' (U) ఆకారము, డబుల్ యు ఆకారములో గ్రైండుచేసి, అంచుల క్రిందిభాగమును 2-3మి.మీ.ఎడం ఉండేలా అమర్చెదరు. ఈవిధంగా అమర్చడం వలన వెల్డ్ మెటల్ ఈ అంచులలో అతుకునకు దృఢత్వం కల్గించును. 2-3 మి.మి.ఎడంగా ఉండటంవలన వెల్డింగుసమయంలో ద్రవరూపంలో ఉన్న లోహాం ఈఖాళీలోనుండి కారిపోయే వీలున్నది. అందుచేత ద్రవలోహము క్రిందికి కారిపోకుండగా, అతుకుభాగము నకు దిగువన వెడల్పాటి రాగిలోహ పట్టిని లేదా స్రావకం కలిగిన ఒకచిన్నపెట్టెవంటి దానిని దిగువవెల్డింగు అంచునకు చేర్చి బిగెంచెదరు. దీనినే వెల్డు బ్యాకింగ్  అంటారు. కొన్ని లోహాలను అతుకునప్పుడు అంచులను ఎటువంటి గ్రైండింగు చెయ్యకుండానే 2-3 మి.మీ ఎడంగా ఉంచికూడా వెల్డింగుచేయుదురు[5].
అతుకుటకు అనువైన లోహాలు[4]
కర్బనమును కలిగిన ఉక్కులోహం (carbon steels)
తక్కువరకపు ఉక్కు మిశ్రమలోహాలు (low alloy steels)
స్టెయిన్‍లెస్ స్టీలు (stainless steels)
నికెల్ లోహమునుకలిగిన మిశ్రమలోహాలు (Nickle based alloys)
లోహాల ఉపరితలాన్ని కఠినపరచుటకు, అరుగుదలతట్టుకొనేలా దృఢత్వం కలిగించుటకు ఉపరితలముమీద లోహాలను చేర్చుటకు.
వెల్డింగులోని అనుకూలతలు
ఎక్కువ మందమున్న లోహాలను కూడా చాలా త్వరితంగా అతుకవచ్చును. గంటకు 45కిలోల పూరకలోహన్ని అతుకవచ్చును.
వెల్డు జాయింటు పూర్తిగా స్రావకముతో కప్పబడి అతుకుటవలన ఆక్సీకరణచెందు అవకాశాలు తక్కువ. మరియు వెల్డింగు ఏకరీతిగా ఏర్పడి, నాణ్యతగా ఉండును. వెల్డింగులో రంధ్రాలు (Blow holes) ఏర్పడవు.
12 మి.మీ.మందమున్న లోహపు అంచులను ఎటువంటి గ్రైండింగు (V, U, ఆకారాలు వంటివి) చెయ్యకుండానే నేరుగా వెల్డింగు చెయ్యవచ్చును.
వెల్డింగులోని అనానుకూలతలు
వెల్డింగు సమయములో వెల్డు జాయింటు పూర్తిగా స్రావకములో కప్పబడి ఉండుటచే ఏర్పడు వెల్డు జాయింటును నేరుగా చూడటానికి అవకాశము ఉండదు.
ఈ విధానములో సమతల (flat), క్షితిజసమాంతర (horizontal) వెల్డింగు మాత్రమే చేయుటకు వీలున్నది. నిలువు (vertical, ఒవరుహెడ్ (over head) వెల్డింగులు చేయుటకు వీలుకాదు.
పోతఇనుము (cast Iron) ను, అల్యూమినియం, మెగ్నీషియంల మిశ్రమథాతులోహాలను, ఫాస్పరస్, యశదము (zinc) వంటి లోహాలను అతుకుటకు సాధ్యపడదు.
ఈ వెల్డింగు ప్రక్రియను ఉపయోగించి 5 మి.మీ.కన్న మందము తక్కువ ఉన్న లోహాలను అతుకుట కష్టం.
బయటి వనరులు
సబ్‌మెర్జుడు ఆర్కు వెల్డింగు చిత్రాలు.

ఇవికూడా చూడండి
వెల్డింగ్
సూచికలు

వర్గం:వెల్డింగ్
వర్గం:ధాతుశాస్త్రము
వర్గం:ఆర్కు వెల్డింగు