ঘর্ষণ নাড়ন ওয়েল্ডিং: ইস্পাত পাতসহ উচ্চ গলনাঙ্কের উপাদান কম খরচে ওয়েল্ডিং

প্রকাশের সময়:

2025-06-11

হোন্ডা ব্যাপক উৎপাদনের পণ্যে ঘর্ষণ নাড়ন ওয়েল্ডিং দিয়ে ইস্পাত ও অ্যালুমিনিয়াম সংকর জোড়ার প্রযুক্তি উন্নয়ন করেছে; জাপানের তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয় ও হিটাচি ইস্পাত ও টাইটানিয়ামের মতো উচ্চ গলনাঙ্কের ধাতু ওয়েল্ডিংয়ের উপযোগী কোবাল্ট সংকর নাড়ন টুল উন্নয়ন করেছে। আগে ব্যাপক উৎপাদনে শুধু অ্যালুমিনিয়াম, তামা ও ম্যাগনেসিয়ামের সংকরের মতো নিম্ন গলনাঙ্কের ধাতুতে সীমিত ঘর্ষণ নাড়ন ওয়েল্ডিংয়ের (FSW: Friction Stir Welding) ব্যবহার এখন ইস্পাতের মতো আরও উচ্চ গলনাঙ্কের ধাতুতে বাড়তে শুরু করেছে*1।

*1 মানক বায়ুচাপে অ্যালুমিনিয়ামের গলনাঙ্ক 660℃, তামার 1083℃ ও ম্যাগনেসিয়ামের 651℃; লোহার 1539℃ এবং টাইটানিয়ামের 1727℃ পর্যন্ত।

ঘর্ষণতাপে ধাতু নরম হয়ে আঠালো তরলের মতো হয়

ঘর্ষণ-আলোড়ন ওয়েল্ডিংয়ে নলাকার মাথার প্রান্তে উঁচু অংশ (স্টিরিং পিন) থাকা স্টিরিং হেড ব্যবহার করা হয়। পাশাপাশি বা একের ওপর অন্যটি থাকা দুটি ভিত্তিপ্লেটের ওয়েল্ডিং স্থানের ওপর থেকে হেড ঘুরিয়ে চাপ দিয়ে প্লেট দুটি একসঙ্গে জোড়া দেওয়া হয়।

ঘূর্ণায়মান স্টিরিং পিন ও প্লেটের ঘর্ষণতাপ পিনের চারপাশের ধাতু আঠালো তরলের মতো নরম করে, ফলে পিন প্লেটের মধ্যে ঢোকে। এতে আশপাশের নরম ধাতু মিশে যায় (প্লাস্টিক প্রবাহ ঘটে), প্লেট দুটি একীভূত হয় অথবা সংযোগতলে ধাতব বন্ধন তৈরি হয়ে একীভূত হয়।

আগে উচ্চ তাপসহনশীল স্টিরিং হেডের অভাব ছিল

ঘর্ষণ-আলোড়ন ওয়েল্ডিংয়ের চারটি সুবিধা: （1）ভিত্তি উপাদান না গলিয়েই জোড়া যায় (কঠিন-অবস্থার ওয়েল্ডিং), তাই পরবর্তী বিকৃতি ও ত্রুটি কম; পণ্যের মান বাড়ে ও খরচ কমে; （2）ফিউশন ওয়েল্ডিংয়ের চেয়ে শক্তিসাশ্রয়ী; （3）সুরক্ষাগ্যাস লাগে না; （4）শব্দ কম ও ধুলো হয় না। ভিন্ন উপাদান জোড়াতেও প্রযুক্তিটি কার্যকর বলে শিল্পের বিশেষ নজর কেড়েছে। প্রতিটি স্থানে উপযুক্ত উপাদান বেছে হালকা করার মতো ফল আশা করা হচ্ছে*2। তবে নিবন্ধের শুরুতে বলা হয়েছে, আগে ব্যাপক উৎপাদনে এই পদ্ধতির উপাদান কম গলনাঙ্কের ধাতুতেই সীমিত ছিল।

*2 ভিত্তি উপাদান গলানো তরল-অবস্থার ওয়েল্ডিং অর্থাৎ ফিউশন ওয়েল্ডিংয়ের তুলনায় ঘর্ষণ-আলোড়ন ওয়েল্ডিংয়ে তাপমাত্রা কম এবং শর্ত ঠিক করে প্রবেশকৃত তাপ নিয়ন্ত্রণ সহজ। তাই ওয়েল্ডিংয়ের শক্তি কমানোর প্রধান কারণ আন্তঃধাতব যৌগ সৃষ্টি সহজে কমানো যায়। আন্তঃধাতব যৌগের স্তরের পুরুত্ব কমিয়ে জোড়ের শক্তি বাড়ানো যায়। ঘর্ষণ-আলোড়ন ওয়েল্ডিংয়ে অতিরিক্ত আলোড়নেও প্রচুর আন্তঃধাতব যৌগ তৈরি হয়।

আগে ঘর্ষণ-আলোড়ন ওয়েল্ডিং কম গলনাঙ্কের ধাতুতে সীমিত থাকার কারণ ছিল ব্যাপক উৎপাদনের উপযুক্ত সস্তা উচ্চ তাপসহনশীল স্টিরিং হেডের অভাব। অ্যালুমিনিয়াম সংকরধাতুতে সাধারণত টুল স্টিলসহ লৌহভিত্তিক উপাদানের হেড ব্যবহৃত হয়। এই হেডে ইস্পাত বা টাইটানিয়াম সংকরধাতুর মতো উচ্চ গলনাঙ্কের ধাতু ওয়েল্ডিং করলে ধাতু নরম করার উচ্চ তাপে হেডও নরম হয়; গুরুতর ক্ষয়ে তা ব্যবহার অযোগ্য হয়। সিরামিক ও টাংস্টেন-রেনিয়াম সংকরধাতুসহ অলৌহ উপাদানের হেড তৈরি হলেও দাম অত্যন্ত বেশি, তাই ব্যাপক উৎপাদনের উপযুক্ত নয়।

নাড়ানো ছাড়াই ইস্পাতের নতুন পৃষ্ঠ উন্মুক্ত করা যায়

হোন্ডার তৈরি ঘর্ষণ-আলোড়ন পদ্ধতিতে ইস্পাত ও অ্যালুমিনিয়াম সংকরধাতু ওয়েল্ডিং প্রযুক্তি ওভারল্যাপ করা ভিত্তি উপাদান যুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। এর প্রধান বৈশিষ্ট্য, শুধু অ্যালুমিনিয়াম সংকরধাতু নাড়ানো হয়, ইস্পাত নয় (চিত্র 1-এর নিচের ছবি)। এতে স্টিরিং হেড অতিরিক্ত গরম হওয়া রোধ করা যায়।

ইস্পাত না নেড়েও ইস্পাত ও অ্যালুমিনিয়াম সংকরধাতু ওয়েল্ডিং সম্ভব, কারণ তাদের মধ্যে ধাতব বন্ধন গঠিত হয়। অর্থাৎ প্রযুক্তিটি ইস্পাত নাড়ায় না; ইস্পাতের পৃষ্ঠের প্রলেপ ও অক্সাইড ফিল্ম সরায়। এভাবে নতুন ইস্পাতপৃষ্ঠ উন্মুক্ত হয় এবং আলোড়নে সক্রিয়তা বাড়া অ্যালুমিনিয়াম সংকরধাতুর সঙ্গে ধাতব বন্ধন গঠন করে। এই বন্ধনেই ইস্পাত ও অ্যালুমিনিয়াম সংকরধাতু একীভূত হয়*3।

*3 ইস্পাত ও অ্যালুমিনিয়াম সংকরধাতুর মাঝে পানি ইত্যাদি ঢুকলে দ্বিধাতব ক্ষয় (তড়িৎক্ষয়) হয়। এই প্রযুক্তিতে মাঝখানে সিলিকন ফিল্ম ঢুকিয়ে তা প্রতিরোধ করা হয়।

উত্তর আমেরিকার বাজারের নতুন “অ্যাকর্ড”-এর সামনের সাবফ্রেমে হোন্ডা এই প্রযুক্তি ব্যবহার করে বিভিন্ন ফল পেয়েছে (চিত্র 2)। আগের ইস্পাত সাবফ্রেমের চেয়ে ওজন 25％ কমেছে এবং ওয়েল্ডিংয়ের বিদ্যুৎ খরচ প্রায় 50％ কমেছে। একই প্রযুক্তিতে সাবফ্রেম ও সাসপেনশন সংযোজনস্থলের গঠন বদলে সংযোজনস্থলের দৃঢ়তা 20％ বাড়ানো হয়েছে, যা গাড়ির চলনক্ষমতা উন্নত করতে সাহায্য করেছে।

নতুন উপাদান দিয়ে প্রয়োগক্ষেত্র প্রসার

অন্যদিকে, তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয়, হিটাচি ও হিটাচি মেটালস প্রিসিশন ইনস্ট্রুমেন্টস তুলনামূলক সস্তা উচ্চ তাপসহনশীল স্টিরিং হেড তৈরি করে ঘর্ষণ-আলোড়ন ওয়েল্ডিংয়ের প্রয়োগ বাড়িয়েছে (চিত্র 3)। হেডের উপাদান তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয় ও হিটাচি যৌথভাবে তৈরি করেছে; এই উপাদান ও হেডের ঢালাই অংশের ব্যাপক উৎপাদন প্রযুক্তি হিটাচি ও হিটাচি মেটালস প্রিসিশন যৌথভাবে সফল করেছে। হেডটি ইস্পাত, টাইটানিয়াম সংকরধাতু ও জিরকোনিয়াম সংকরধাতুর মতো উচ্চ গলনাঙ্কের ধাতুতে ব্যবহারযোগ্য; 2013 সালের শরতে বিক্রি শুরুর পরিকল্পনা রয়েছে। হিটাচি মেটালস প্রিসিশন ইনস্ট্রুমেন্টস “দাম পরে আলোচনা করা হবে” বললেও ধারণা করা হচ্ছে, ব্যাপক উৎপাদনে ব্যবহারযোগ্য মূল্যসীমায় রাখা হবে।

তোহোকু বিশ্ববিদ্যালয় প্রভৃতির তৈরি ঘর্ষণ-আলোড়ন ওয়েল্ডিংয়ের স্টিরিং হেডের উপাদান কোবাল্ট সংকরধাতু; এর ভেতর উচ্চ তাপমাত্রাতেও উচ্চ শক্তি ধরে রাখা আন্তঃধাতব যৌগ ছড়ানো থাকে। বিশেষভাবে, কোবাল্টভিত্তিক সংকরধাতুতে Co3（Al，W） ছড়ানো হয়। মূল বিষয় হলো Co3（Al，W）-কে সমান সূক্ষ্ম বণ্টনে রাখা এবং বণ্টনের পরিমাণ ও দানার সীমানার আকৃতিকে কাঙ্ক্ষিত অবস্থার কাছাকাছি আনা। এজন্য আরও যুক্তিসংগত উপাদানসংযোজন ও তাপপ্রক্রিয়া নেওয়া হয়েছে।

বর্তমানে এই স্টিরিং হেডের সম্ভাব্য ব্যবহারযোগ্য উপাদান হলো কার্বন ইস্পাত, উচ্চ প্রসারণশক্তির ইস্পাত, টাইটানিয়াম সংকরধাতু (Ti-6Al-4V ইত্যাদি), বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম ও তামার সংকরধাতু। শক্তি ও পুরুত্বের কারণে কিছু উপাদানে এটি ব্যবহার কঠিন হলেও মোটামুটি এমন উপাদান ওয়েল্ডিংয়ের লক্ষ্য, যার ঘর্ষণ-আলোড়ন ওয়েল্ডিংয়ে স্টিরিং হেডের তাপমাত্রা (সংযোগ তাপমাত্রা) সর্বোচ্চ প্রায় 1000℃।

আগের পৃষ্ঠা

ধাতব যন্ত্রদেহের ব্যবহারকাল বাড়াতে স্বমেরামতকারী ক্ষয়রোধী পদার্থ জুফুদুন সফলভাবে উন্নয়ন করা হয়েছে

FCSE | অগ্রবর্তী গবেষণা: সূর্যালোকচালিত «স্বমেরামতকারী» ক্ষয়রোধী আবরণ

পরের পৃষ্ঠা

আগের পৃষ্ঠা:

ধাতব যন্ত্রদেহের ব্যবহারকাল বাড়াতে স্বমেরামতকারী ক্ষয়রোধী পদার্থ জুফুদুন সফলভাবে উন্নয়ন করা হয়েছে

পরের পৃষ্ঠা:

FCSE | অগ্রবর্তী গবেষণা: সূর্যালোকচালিত «স্বমেরামতকারী» ক্ষয়রোধী আবরণ

সংশ্লিষ্ট সংবাদ

2026 সালের মেশিনিং পণ্য পরিচিতি: উহান কাইমিং হাই টেকের যান্ত্রিক সরঞ্জামের ধাতব পৃষ্ঠ মেরামতের পেশাদার সমাধান

2026-08-15

2026 সালে মেশিনিংয়ের কার্যনীতি বিস্তারিত: যান্ত্রিক সরঞ্জামের ধাতব পৃষ্ঠ মেরামত বিষয়ে ব্যবহারিক প্রযুক্তিজ্ঞান

2026-07-31

2026 সালে মেশিনিংয়ের সাধারণ সমস্যার পূর্ণ বিশ্লেষণ: প্রক্রিয়াগত ত্রুটি সমাধান ও দক্ষ উন্নয়নের ব্যবহারিক নির্দেশিকা

2026-07-16

2026 সালে মেশিনিংয়ের সম্পূর্ণ প্রক্রিয়ায় করণীয়: খরচ কমানো, মান উন্নয়ন ও ত্রুটি এড়ানোর ব্যবহারিক নির্দেশিকা

2026-07-01

2026 সালে সব শিল্পখাতে মেশিনিংয়ের প্রয়োগ পর্যালোচনা: সহায়ক ধাতব পৃষ্ঠ মেরামতের মাধ্যমে খরচ কমানো ও দক্ষতা বাড়ানোর নির্দেশিকা

2026-06-16

2026 সালের মেশিনিং শিল্পের সর্বশেষ গতিবিধি: উৎপাদন প্রতিষ্ঠানের প্রযুক্তি উন্নয়ন, খরচ কমানো ও দক্ষতা বৃদ্ধির পূর্ণাঙ্গ বিশ্লেষণ

2026-06-01

শেয়ার করুন

তালিকায় ফিরুন