ప్లాస్మా ఆర్క్ వెల్డింగు

ప్లాస్మా ఆర్కు వెల్డింగు అను వెల్డింగు ప్రక్రియ, ఒకవిధంగా అభివృద్ధిపరచిన టిగ్ వెల్డింగు వంటిందే.ఈ రెండు వెల్డింగు పద్ధతులకు పోలికలు ఎక్కువ. రెండు విధానాలలోను టంగ్‌స్టను లేదా దానియొక్క మిశ్రమలోహాం ఎలక్ట్రోడుగా పనిచేస్తుంది. రెండింటిలోను రక్షణవాయువులను అతుకుసమయంలో వినియోగిస్తారు. టిగ్ వెల్డింగులో ఒకరక్షణవాయువును మాత్రమే వాడగా, ప్లాస్మా వెల్డింగులో రెండు రక్షకవాయువులను ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్మా వెల్డింగులో ఒక రక్షక/జడవాయువును ప్లాస్మాఆర్కు ఏర్పరచుటకు, మరియొక జడవాయువును అతుకుభాగం ఆక్సీకరణ చెందకుండ నిరోధించు రక్షకవాయువుగాను ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్మా, టిగ్ వెల్డింగు పద్ధతిలో లోహాలను అతుకుటకై ఏకముఖ విద్యుత్తును ఉపయోగిస్తారు. రెండింటిని స్వయంనియంత్రణ (automated) లేదా వ్యక్తిగతంగా (manually) చేయవచ్చును.ప్లాస్మా వెల్డింగును ఉపయోగించి లోహాలను రెండుముక్కలుగా కత్తిరించవచ్చును. సాధారణంగా ఉక్కువంటి లోహాలను ఆక్సి-అసిలిటిన్ గ్యాసు ద్వారా కత్తిరించడం (cutting) చేస్తుంటారు. తుప్పుపట్టనిఉక్కు (stainless steel) ను ఆక్సి-అసిలిటిన్ గ్యాసు పద్ధతిద్వారా కత్తిరించడం సాధ్యంకాదు. అటువంటిలోహాలను మెటల్ ఆర్కువెల్డింగు పద్ధతిలో కత్తిరించిన్నప్పటికి, కత్తిరింపబడిన అంచులు సమంగా ఉండవు. కాని ప్లాస్మా వెల్డింగు ద్వారా అటువంటిలోహాలను కత్తరించిన, అంచులు సమంగా ఉండును.

ప్లాస్మా ఆర్కు 

ప్లాస్మా వెల్డింగుఅను అతుకు విధానం ఒకరకంగా టిగ్ వెల్డింగు వంటిదే, ప్లాస్మా వెల్డింగులో రక్షణవాయువుతో (జడవాయువు) పాటు అదనంగా ప్లాస్మా వాయువును ఉపయోగిస్తారు.  ప్లాస్మా అనుపదానికి జీవశాస్త్రంలోని అర్థానికి భిన్నమైన అర్థం వెల్డింగ్ (భౌతిక శాస్త్రం ) లో ఉంది.ఇక్కడ ప్లాస్మా అనగా ఏదైన ఒకవాయువును తాత్కాలికంగా అయనీకరణ స్థితిలో ఉంచడం. అయనీకరణ అనగా ఒకవాయువును విద్యుత్తు ఆవేశితంగావించి, వాయువులోని అణువులను విద్యుత్తు ఆవేశంతో ఉద్రిక్తపరచి వాయువులోని అణువులోని పరమాణువులను ఎలక్ట్రానులు/కెటయాన్ (ఋణ అవేశితం),, ఆయానులు (Ions) గా (ధన అవేశితాలు) విడగొట్టడం. ఈ అయనీకరణ అనునది సంపూర్ణంకావొచ్చు లేదా పాక్షికం కావొచ్చు. ఈఅయనీకరణ స్థాయి, ఉపయోగించు విద్యుత్తు బలం (విద్యుత్తు వోల్టేజి, అంపియర్లు (కరెంటు) యొక్క ప్రమాణానికి అనుగుణంగా సంపూర్ణం కావొచ్చు లేదా పాక్షికం అయిఉండవచ్చు. కనుక వాయువుయొక్క అయనీకరణ అనేది ప్రయోగించిన విద్యుత్తు శక్తిననుసరించి 1%-100% వరకు ఉండ వచ్చును. ప్లాస్మా ఆర్కు వెల్డింగుకై వాయువును పాక్షిక అయనీకరణ చెందించెదరు. ప్లాస్మావాయువును సంపీడనం చేసి (constricted), తక్కువ వ్యాసంగల రంధ్రం (orifice) ద్వారా ప్రసరింపచేసిన అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతతో ప్లాస్మా బయటకు ప్రవహించును. ఈ ఉష్ణోగ్రత త్రీవత 27వేలనుండి55వేల డిగ్రీల (సెంటిగ్రేడు) వరకు ఉండును. అంతియే కాక అయనీకరణ చెందిన ప్లాస్మా ఉత్తమ విద్యుత్తు వాహకంగా పనిచేయును.ప్లాస్మా ఆర్కు వెల్డింగు విధానంలో ప్లాస్మాఆర్కును రెండు రకములుగా సృష్టించడంజరుగుతుంది.ఒకవిధానంలో పాస్మాఆర్కును వెల్డింగు టార్చులోని టంగుస్టను ఎలక్ట్రోడు,, వెల్డింగు టార్చుయొక్క నాజిలు (nozzle) అంచుమధ్య ఏర్పడునట్లుచేసి, ఏర్పడు ప్రకాశవంతమైన, అధిక ఉష్ణోగ్రతగల్గిన ప్లాస్మాఆర్కు ద్వారా వెల్డింగు చెయ్యడం.ఇందులో టంగుస్టను ఎలక్ట్రోడుగాను (-ఋణధ్రువం) పనిచేయును.రెండో విధానంలో వెల్డింగుటార్చులోని టంగుస్టను లోహకడ్దిని ఎలక్త్రొడుగాను, అతుకులోహఫలకలను ఆనోడుగాను చేసి ప్లాస్మా ఆర్కును టంగుస్టనుఎలక్ట్రొడు,, లోహఫలకమధ్య సృష్టింఛి వెల్డింగు చెయ్యడం జరుగుతుంది. 

మొదటిరకం ప్లాస్మాఆర్కు (Non-transferred arc process) :ఈ విధానంలో ప్లాస్మాఅర్కును ఎలక్ట్రొడు, టార్చుయొక్క నాజిల్ అంచు మధ్య ఏర్పరచడం జరుగును.వెల్డింగుటార్చిలో విద్యుత్తుక్షేత్రం ద్వారా ఒకరక్షణ వాయువును మొదట ప్రవహింపజేయుదురు.అదివిద్యుత్తుక్షేత్రంగుండా ప్రవహించునప్పుడు అయనీకరణ చెంది ప్లాస్మా వాయురూపంసంతరించుకొనును. ప్లాస్మా అర్కు అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతకల్గివుండటం వలన, వెల్డింగుటార్చు నాజిల్ యొక్క బయటి అరలో (outer jacket) నీటిని నిరంతరం ప్రవహింపచేస్తూ, దాన్నిచల్లగా వుంచడం జరుగుతుంది.నాజిల్ యొక్క సన్ననిరంధ్రంద్వారా, అత్యంతవేగంతో ప్లాస్మాఅర్కు మంటరూపంలో వెలువడుతుంది.ఇలాఏర్పడిన ఆర్కువలయానికి అతుకబడులోహపలకలకు సంబంధంలేదు.ఈ విధానంలో తక్కువ విద్యుత్తుశక్తి వినియోగింపబడుతుంది.ఈ విధంలో ఏర్పడు ఆర్కుకు లోహఫలకలకు నేరుగా సంబంధంలేనందున లోహఫలకలు పరిమితంగా మాత్రమే వేడెక్కును.అందుచే ఈవిధానంలో లోహఫలకలపై లోహపూతను/లోహలేపనము (metal coating) చేయుదురు.

రెండవ విధానంలో ప్లాస్మాఅర్కును ఏర్పరచుట (Transferred arc process) :ఈ పద్ధతిలో ఆర్కును ఎలక్ట్రొడు (-ఋణధ్రువం), అతుకులోహంమధ్య (+ధనధ్రువం) ఏర్పడునట్లుచేయుదురు. ఇక్కడ ఆర్కు నేరుగా ఎలక్ట్రోడునుండి అతుకులోహానికి ప్రవహిస్తుంది.ఈ విధానంలో అధిక సాంద్రతాయుతమైన ప్లాస్మా అమిత త్వరణం (velocity) తో ప్రయాణించును.ఆర్కు నేరుగా లోహంతో సంపర్కంవలన త్వరగా లోహం వేడెక్కును.ఈ విధానంలో లోహాలను కత్తరింఛడం (cutting) కూడా చాలా సుకరం.ఈ విధానంలో లోహాలను చాలా త్వరగా అతుకవచ్చును.ఈ విధానంలో అర్కును మొదట ఎలక్ట్రోడు, టార్చునాజిల్ అంచు మధ్య ఏర్పరచి, తరువాత టార్చును లోహానికి దగ్గరగా తెచ్చి, విద్యుత్తును పెంచి ప్లాస్మా ఆర్కు ఎలక్ట్రొడు, లోహం మధ్యలో ఏర్పడునట్లు చేయుదురు.ఈ పద్ధతిలో పుట్టు వేడి యొక్క ఉష్ణోగ్రత 8000-250000C మధ్యవుండును.

పరికరాలు

ఏకముఖ విద్యుత్తుజనక యంత్రం(D.C.Generator)లేదా రెక్టిఫయరు అమర్చిన విద్యుత్తు ట్రాన్సుఫార్మరు
ఒపెన్ సర్కుట్ కలిగిన 70వోల్టులు అంతకుమించిన విద్యుత్తును అంతరాయం లేకుండా అందించసామర్థ్యమున్న ఏకముఖ విద్యుత్తు జనకయంత్రం లేదా రెక్టిఫయరు బిగించబడి ఎ.సి.కరెంటును డి.సి.కరెంటుగా మార్చు ట్రాన్సుఫార్మరు కావలయును.హిలియాన్ని ప్లాస్మా వాయువుగా వినియోగించుటకై ప్రారంభదశలో 70 వొల్టులకు మించి విద్యుత్తు అవసరం.లేదా ఆర్గాన్ వాయువుతో మొదట ఆర్కును ఏర్పరచి ఆటుపిమ్మట హిలియం వాయువును వినియోగించవచ్చును.ఆర్కును సృష్టించుటకై అధిక విద్యుత్తు తరంగదైర్ఘ్యం (frequency) ను ఏర్పరచు ఫ్రెక్వెన్సి జనరెటరును లేదా కరెంటు లిమిటింగు రెసిస్టరును అదనంగా అమర్చబడియుండి దాని ద్వారా మొదట ప్లాస్మా ఆర్కును ఏర్పరచెదరు.సాధారణంగా విద్యుత్తు ప్రవాహశక్తి (current)50-350 అంఫియర్లమధ్య, విద్యుత్తుశక్తి 27-40 వోల్టుల మధ్య అందించగల విద్యుత్తు వ్యవస్థ అవసరం.లోహలను అతుకుటకు DCSP (Direct current straight pole) పద్ధతిలో విద్యుత్తును ప్రసరింపజేయుదురు.అల్యూమినియంవంతి తక్కువ సాంద్రతకలిగిన లోహంలను అతుకుటకు DCRP (Direct current revese pole) విధానం అవలభించెదరు.DCRP పద్ధతిలో ధనధ్రువాన్ని వెల్డింగుటార్చుకు అనుసంధానం చెయ్యడం జరుగుతుంది.

వెల్డింగు/ప్లాస్మాటార్చు(Plasma Torch)

ప్లాస్మాఆర్కును రెండు రకములుగా సృష్టించడం జరుగుతుందని ఇంతకుముందు పేరాలో పెర్కొనడం జరిగింది.కావున ప్లాస్మాటార్చులుకూడా ట్రాన్సుఫరుడు ఆర్కురకము, నాన్‌ట్రాన్సుఫరుడు ఆర్కు రకము వేరువేరుగా వుండును.టార్చును చేతిలో నియంత్రించుచూ (hand operated) లేదా యాంత్రికరణ (mechanized) ద్వారాను చేయవచ్చును.ప్రస్తుత్తం స్వయంనియంత్రణ యాంత్రిక విధానం (automated system) విస్తృతంగా వాడుకలో ఉంది.టార్చు నాజిల్ అంచు వద్ద అధిక ఉష్ణోగ్రత ఏర్పడుతుందికనుక నాజిల్ మరియి ఎలక్ట్రోడుయొక్క చివర (Tip) యొక్క జీవితకాలాన్ని పెంచుటకై, టార్చుయొక్క నాజిల్ యొక్క వెలుపలి అర (jacket) లో వెల్డింగు చేయునప్పుడు నీటిని ప్రవహింపచేసి నాజిల్ను చల్లగావుండునట్కుచేయుదురు.టార్చుయొక్క అంచువ్యాసం,, ఎలక్ట్రొడు వ్యాసంల పరిమాణం, అతుకవలసిన లోహంలమందంనుబట్టి వుండును.రోబోటులు ఉపయోగించు వెల్డింగు టార్చ్/గన్ చేతితో ఉపయోగించు దాన్నికన్న భిన్నమైన నిర్మాణంకలిగి నాలుగువైపుల చలించునట్లు అమర్చబడివుండును.

రక్షకవాయువులు(shielding Gases)
ప్లాస్మా వెల్డింగు విధానంలో రెండు జడవాయువులు/రక్షకవాయువులను తప్పనిసరిగా వాదవలయును.ఇందులో ఒకవాయువును ప్లాస్మా అర్కును ఏర్పరచుటకు, మరో వాయువును వెల్డింగును వాతావరణంలోని గాలితో కలువకుండ నిరోధించు రక్షణవాయువు.రక్షనవాయువుగా ఒకేవాయునుకాని లేదా ఒకటికన్న ఎక్కువ వాయువులనుకూడా మిశ్రంచేసి వినియోగిస్తారు.మిశ్రమ రక్షణవాయువులను అతుకవలసిన లోహంయొక్క భౌతిక, రసాయనిక లక్షణాలనుబట్టి వుండును.అర్గాను, హీలియం, ఆర్గాను+హైడ్రోజను, ఆర్గాను+హీలియం వాయువులనుపయోగించి అన్నిరకంల లోహలను ఇంచుమించు అతుకవచ్చును.అతిసాధారణంగా వాడు జడవాయువు ఆర్గాను.హీలియంవాయువును ఎక్కువవెడల్పుకలిగిన, ఎక్కెవఉష్ణోగ్రత అవసరంఉన్న అతుకులలను అతుకుటకు వాడెదరు.నికెల్, తుప్పుపట్టనివుక్కు వంటి లోహాలను అతుకుటకు ఆర్గాను+హైడ్రొజను వాయువులను వాడెదరు.ఈరెందువాయువుల మిశ్రమం, ఆర్గాను వాయువును వాడినప్పటికన్న ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతనిచ్చును.లోహలను కత్తరించుటకు ఆర్గాను, హైడ్రొఝను (10-30%) వాయువులను లేదా నత్రజని, ఉదజని వాయువులను వుపయోగిస్తారు.ప్లాస్మా అర్కును ఏర్పరచుటకై వాడు వాయు పరిమాణం లోహలను, వాటి మందాన్ని అనుసరించి 4-13 లీ/నిమిషానికి, రక్షణవాయు పరిమాణం 17-40 లీ/నిమిషానికి వినియోగించెదరు.అనగా టార్చు నాజిల్ ద్వారా అర్కు కై తక్కువ ప్రమాణంలో, రక్షణవాయువుగా ఎక్కువ ప్రమాణంలో జడవాయులను వాడెదరు.

వెల్డింగు విధానము
మొదట వెల్డింగు విధానంలో అతుకవలసిన లోహం అంచులను దుమ్ము, నూనెమరకలువంటివి లేకుండా శుభ్రం వెయ్యాలి.అంచులను దగ్గరగా వుంచి అడుగున కొద్దిగా ఖాలి వదలలి. ఈ ఖాలిలో వెల్డింగు మెటలు చేరడం వలన అతుకునకు దృఢత్వం వచ్చును.మొడట వెల్డింగు టార్చును అతుకు అంచువద్దవుంచి, ప్లాస్మా వాయువును ప్రవహింపఛేయాలి.ఎలక్ట్రోడు, లోహపలకలమధ్య విద్యుత్తు ప్రవహించునట్లు చెయ్యాలి.విద్యుత్తూక్షేత్రంగుండా ప్రవహించు జదవాయువు అయనీకరణ చెంది ప్లాస్మా వాయుగా మారి.అతరువార ప్లాస్మా ఆర్కుగా మారును.మిగతా వెల్డింగు విధానమంతాటిగ్ వెల్డింగు ను పోలివుండును.ప్లాస్మా ఆర్కు వలన లోహాల అంచులు కరగటం మొదలవ్వగానే పూరకలోహకడ్ది అంచును ఆర్కులోనికి, అతుకువద్దకు వెల్లేలా చేసి లోహాలను అతుకుట ప్రారంభించాలి.అదేసమయంలో ప్లాస్మాటార్చులోని మరో రంధ్రాలద్వారా రక్ష్క్షకవాయువును ప్రసరింపచేసి, వెల్డింగు అగుచున్న లోహభాగాన్ని గాలితోకలియకుండా నిరోధించి, అక్సికరణ జరుకుండ చెయ్యడం జరుగుతుంది.ఈ వెల్డింగు విధానంలో 2.5 మి.మీ.లనుంచి25 మి.మీ.మందమున్న లోహఫలకలను, వస్తువులను అతుకవచ్చును.

ప్లాస్మా వెళ్దింగు పద్ధతిలో లోహాలను అతుకుటకు స్వేరుబట్, 'జే ', లేదా' వి 'విధానం అనుసరించెదరు.

...........కొన్నిరకాల లోహల వెల్డింగు వివరాలు

ఈ వెల్డింగ్ విధానంలో అతుకుటకు అనువైన లోహాలు
ప్లాస్మా వెల్డింగు పద్ధతిలో ఈ దిగువన పెర్కొన్న లోహాలను అతుకుటం ఎక్కువ వాడుకలో ఉంది.

కార్బను, తక్కువ కర్బనం కలిగిన మిశ్రమ లోహాలు.
తుప్పుపట్టనివుక్కు లోహం (stainless steel).
రాగి దాని మిశ్రమ లోహాలు.
నికెల్, కోబాల్ట్ లోహాలు, మిశ్రమ లోహాలు.
టిటానియం మిశ్రమలోహాలు
అల్యూమినియం మిశ్రమ లోహాలు

ప్లాస్మా వెల్డింగు పద్ధతిలో అతుకుటకు అనువైన అతుకు రకాలు(Joint designs)
ఈ దిగువన పేర్కొన్న అతుకు రకాలతో ప్లాస్మా వెల్డింగు చేయుట సాధారణం.

ప్లాస్మా అర్కు ద్వారా లోహాలను కత్తిరించడం(Metals cutting)

మెటల్ ఆర్కు వెల్డింగు పద్ధతిలో కూడా లోహాలను కత్తిరించరించడం జరుగుతుంది. కాని మెటల్ ఆర్కు విధానంలో కత్తిరింపబడిన లోహాల అంచులు సమంగా ఉండవు. పలుచని, మందంతక్కువ వున్న లోహాలను మెటల్ ఆర్కు పద్ధతిలో సులభంగా కత్తిరించగలిగినప్పటికి, మందమైన, దళసరి లోహాలను కత్తిరించటం కొద్దిగా కష్టతరమైనది. కాని ప్లాస్మా ఆర్కుద్వారా దళసరిలోహ ఫలకాలను సునాయాసంగా కత్తిరించవచ్చును. ప్లాస్మా ఆర్కుద్వారా లోహాలను కత్తిరించుటకై ఆర్గాను, హైడ్రోజను వాయువుల మిశ్రమాన్ని (10-30%) వాడవలెను. మాములుగా వెల్డింగు చేయునప్పుడు వినియోగించే ప్లాస్మాగ్యాసు పరిమాణంకన్న రెండింతలు, మూడింతలు పరిమాణంలో (లోహఫలకం మందమును బట్టి) ప్లాస్మా అర్కును సృష్టించుటకై వాయువును వాడెదరు. అలాగే, ఉపయోగించు కరెంట్ పరిమాణంకూడా అధికంగా ఉండును. మొదట ప్లాస్మా ఆర్కు ద్వారా అత్యధిక ఉష్ణోగ్రత కారణంగా ద్రవరూపంలోకి మారును. అదేసమయంలో టార్చు నాజిలు అంచునుండి అత్యంత త్వరణం/వేగంతో ప్రయాణించు ప్లాస్మా వాయువు కరిగిన లోహద్రవాన్నిబలంగా తాకి, ద్రవలోహాన్ని చెదరగొట్టటం వలన లోహఫలకం పై లోహం తొలగింపబడి, రంధ్రం ఏర్పడును. ఆ రంధ్రం వెంట టార్చును జరుపుతూ పోవడం వలన కావలసిన రీతిలో లోహం కత్తిరింపబడుతుంది.

ప్లాస్మా వెల్డింగులోని అనుకూలతలు 
వెల్డింగు సమయంలో స్థిరమైన ఆర్కును కలిగి ఉండటం
ఏకరీతిలో అతుకుఏర్పడటం
వేగంగా వెల్డింగు చెయ్యగల్గటం
దృఢమైన, నాణ్యతగల వెల్డింగుజాయింటు ఏర్పడటం
రేడియోగ్రాఫిక్ వెల్డింగు నాణ్యత కలిగిన అతుకులు ఏర్పడటం.
దళసరి లోహాలనుకూడా వేగంగా సునాయాసంగా అతుకగల్గటం.
ప్లాస్మా వెల్డింగు విధానం, స్వయంనియంత్రణ (automated, CNC,, రోబోటు వెల్డింగు (robot welding system) పద్ధతులలో చేయుటకు మిక్కిలి అనుకూలంగా ఉండటం.

వెల్డింగు విధానంలోని లోపాలు
వెల్డింగు సమయంలో అధిక ప్రమాణంలో పరారుణ (Infra red,, అతినీల లోహిత (Ultraviolet) కిరణాలు ఏర్పడటం వలన ప్రత్యేకమైన రక్షణ ఉపకరణాలు తప్పనిసరిగా వాడవలసిరావటం.
వెల్డింగు సమయంలో అధికప్రమాణంలో ధ్వని కాలుష్యం ఏర్పడుతుంది. పనిచేయు నిపుణుడు తప్పనిసరిగా చెవులకి ధ్వని నిరోధకాలు (ear plugs) పెట్టుకొనవలెను.
అధికస్థాయిలో విద్యుత్తు వాడుతున్నందున విద్యుత్తు పరికరములు పాడైనచో, విద్యుత్తుఘాతం కలిగే అవకాశం ఉంది.
ఈ వెల్డింగు పద్ధతిలో, 25 మి.మీ.మందంవరకే వెల్డింగు చెయ్యగలగటం.
ప్లాస్మా వెల్డింగు పరికరాలు ఎక్కువ ఖరీదైనవి.
ఎక్కువ ప్రమాణంలో రక్షణ వాయువులను వాడవలసిరావటం.

ప్లాస్మా ఆర్కు విధానంతో అతుకు కొన్ని లోహ వస్తువులు/నిర్మాణాలు
రెండు లోహ గొట్టాల అంచులను అతుకుటకు.లోహగొట్టాల (pipes) అంచులను స్వయంనియంత్రణ వెల్డింగు విధానంలో కలుపుతారు.
ట్యూబ్‌మిల్ తయారిలో.
క్రయోజెనిక్, ఎరోస్పెస్ యంత్రభాగాల లోహాలను అతుకుటకు.
న్యూక్లియారు సబ్‌మెరైన్ యంత్రగొట్టముల అతుకుటకు.
వుక్కు రాకెత్ మోటరులభాగాలను అతుకుటకు.
ఆటోమోబైల్ రంగంలో వాహనభాగాలను అతుకుటకు 
తుప్పుపట్టని వుక్కు యొక్క లోహగొట్టంలను అతుకుటకు.

ఇవికూడా చూడండి
వెల్డింగ్
టిగ్ వెల్డింగు

బాహ్య లింకులు 
http://www.pro-fusiononline.com/welding/plasma.htm
http://www.twi.co.uk/technical-knowledge/job-knowledge/plasma-arc-welding-007/

సూచికలు 

వెల్డింగ్
ధాతుశాస్త్రము
ఆర్కు వెల్డింగు