घर्षण स्टिर वेल्डिंग: इस्पात प्लेट जैसे उच्च गलनांक पदार्थों की कम लागत में वेल्डिंग

प्रकाशन का समय:

2025-06-11

होंडा ने बड़े पैमाने पर उत्पादित वस्तुओं के लिए उपयुक्त घर्षण स्टिर वेल्डिंग से इस्पात और एल्युमिनियम मिश्रधातु जोड़ने की तकनीक विकसित की है। जापान के तोहोकु विश्वविद्यालय और हिताची ने इस्पात और टाइटेनियम जैसे उच्च गलनांक धातुओं की वेल्डिंग कर सकने वाला कोबाल्ट मिश्रधातु का स्टिर टूल विकसित किया है। पहले बड़े पैमाने के उत्पादन में केवल एल्युमिनियम, ताँबा और मैग्नीशियम मिश्रधातुओं जैसे कम गलनांक धातुओं तक सीमित घर्षण स्टिर वेल्डिंग (FSW: Friction Stir Welding) के उपयोग अब इस्पात जैसे अधिक गलनांक धातुओं तक बढ़ रहे हैं*1।

*1 मानक वायुदाब पर एल्यूमिनियम का गलनांक 660℃, ताँबे का 1083℃ और मैग्नीशियम का 651℃ है। लोहे का 1539℃ और टाइटेनियम का 1727℃ तक है।

घर्षण की ऊष्मा से धातु नरम होकर चिपचिपे द्रव जैसी हो जाती है

घर्षण हलचल वेल्डिंग में बेलनाकार सिरे पर उभार (स्टिरिंग पिन) वाला टूल, सटाकर या एक-दूसरे पर रखी दो प्लेटों (आधार सामग्री) के वेल्ड स्थान के ऊपर घूमते हुए दबाया जाता है, जिससे दोनों प्लेटें जुड़ती हैं।

घूमते पिन और प्लेट के घर्षण की गर्मी पिन के आसपास की धातु को गाढ़े तरल जैसा नरम करती है, जिससे पिन प्लेट में जाता है। आसपास की नरम धातु मिलती है (प्लास्टिक प्रवाह होता है), दोनों प्लेटें एकीकृत होती हैं; या उनकी जोड़ सतह पर धात्विक बंध बनते हैं और दोनों एक हो जाती हैं।

पहले उच्च तापमान सहने वाले स्टिरिंग हेड की कमी थी

घर्षण हलचल वेल्डिंग के चार लाभ हैं: （1）आधार सामग्री पिघलाए बिना जोड़ने (ठोस अवस्था वेल्डिंग) से विकृति और दोष कम होते हैं, इसलिए गुणवत्ता बढ़ती और लागत घटती है; （2）संलयन वेल्डिंग से कम ऊर्जा लगती है; （3）सुरक्षात्मक गैस नहीं चाहिए; （4）शोर कम और धूल नहीं बनती। अलग सामग्रियाँ जोड़ने में भी तकनीक प्रभावी है, इसलिए उद्योग का ध्यान खींचती है। हर भाग के लिए सही सामग्री चुनकर हल्कापन जैसे परिणाम अपेक्षित हैं*2। लेकिन आरंभ में बताए अनुसार पहले बड़े उत्पादन में यह कम गलनांक धातुओं तक सीमित थी।

*2 आधार धातु पिघलाने वाली तरल अवस्था की संलयन वेल्डिंग की तुलना में घर्षण हलचल वेल्डिंग का ताप कम होता है और शर्तें तय करके ऊष्मा इनपुट नियंत्रित करना आसान है। इसलिए मजबूती घटाने वाले मुख्य कारण, अंतर्धात्विक यौगिकों का बनना, आसानी से घटता है। उनकी परत पतली करने से जोड़ की मजबूती बढ़ सकती है। हलचल जरूरत से ज्यादा होने पर इस विधि में भी बड़ी मात्रा में अंतर्धात्विक यौगिक बनते हैं।

पहले इसका उपयोग कम गलनांक धातुओं तक सीमित था क्योंकि बड़े उत्पादन के लिए कम कीमत वाले तापसह टूल नहीं थे। एल्यूमिनियम की घर्षण हलचल वेल्डिंग में आम तौर पर टूल स्टील जैसे लौह पदार्थों के टूल लेते हैं। इनसे इस्पात या टाइटेनियम जैसी उच्च गलनांक धातु जोड़ते समय, धातु नरम करने वाला ताप टूल को भी नरम कर देता है। गंभीर घिसाव से टूल अनुपयोगी हो जाता है। सिरेमिक और टंगस्टन-रेनियम जैसी अलौह सामग्रियों के टूल विकसित हुए हैं, लेकिन वे बहुत महँगे हैं और बड़े उत्पादन के अनुकूल नहीं।

बिना हिलाए इस्पात की नई सतह उजागर की जा सकती है

होंडा की विकसित घर्षण हलचल वेल्डिंग तकनीक एक-दूसरे पर रखी इस्पात और एल्यूमिनियम मिश्रधातु आधार प्लेटें जोड़ती है। इसकी खासियत केवल एल्यूमिनियम को हिलाना और इस्पात को न हिलाना है (चित्र1 का निचला चित्र)। इससे स्टिरिंग टूल का अत्यधिक ताप रोका जाता है।

इस्पात को हिलाए बिना इस्पात और एल्यूमिनियम मिश्रधातु जुड़ते हैं क्योंकि उनके बीच धात्विक बंध बनते हैं। तकनीक इस्पात नहीं हिलाती, बल्कि उसकी कोटिंग और ऑक्साइड फिल्म हटाती है। इस तरह नई इस्पात सतह खुलती है और हलचल से अधिक सक्रिय एल्यूमिनियम मिश्रधातु के साथ धात्विक बंध बनाती है। यही बंध दोनों को एक करते हैं*3।

*3 इस्पात और एल्यूमिनियम मिश्रधातु के बीच पानी आदि आने पर द्विधातु संक्षारण (विद्युत संक्षारण) होता है। तकनीक बीच में सिलिकॉन फिल्म डालकर इसे रोकती है।

होंडा ने उत्तर अमेरिकी बाजार के नए ‘अकॉर्ड’ के फ्रंट सबफ्रेम में यह तकनीक अपनाकर कई प्रभाव पाए (चित्र2)। मूल इस्पात सबफ्रेम से वजन 25％ घटा और वेल्डिंग की बिजली खपत लगभग 50％ कम हुई। तकनीक से सबफ्रेम व सस्पेंशन माउंट की संरचना भी बदली गई, जिससे माउंट की कठोरता 20％ बढ़ी और वाहन का गतिशील प्रदर्शन सुधारने में मदद मिली।

नई सामग्रियों से अनुप्रयोग क्षेत्रों का विस्तार

दूसरी ओर तोहोकु विश्वविद्यालय, हिताची और हिताची मेटल्स प्रिसिजन इंस्ट्रूमेंट्स ने कम कीमत का उच्च तापसह टूल विकसित करके उपयोग दायरा बढ़ाया (चित्र3)। इसकी सामग्री विश्वविद्यालय और हिताची ने संयुक्त रूप से बनाई; सामग्री और टूल (ढलाई) की बड़े उत्पादन तकनीक हिताची व हिताची मेटल्स प्रिसिजन ने संयुक्त रूप से विकसित की। यह इस्पात, टाइटेनियम और जिरकोनियम मिश्रधातु जैसी उच्च गलनांक धातुओं की घर्षण हलचल वेल्डिंग कर सकता है। बिक्री 2013 की शरद ऋतु में शुरू होनी नियोजित थी। कंपनी ने कहा ‘कीमत पर आगे चर्चा होगी’, पर अपेक्षा है कि कीमत बड़े उत्पादन के उपयोग लायक होगी।

तोहोकु विश्वविद्यालय आदि ने घर्षण हलचल वेल्डिंग टूल के लिए कोबाल्ट मिश्रधातु विकसित की है, जिसमें उच्च ताप पर उच्च मजबूती रखने वाले अंतर्धात्विक यौगिक फैले हैं। विशेष रूप से कोबाल्ट आधारित मिश्रधातु में Co3（Al，W）वितरित है। मुख्य बात Co3（Al，W）को समान और सूक्ष्म रूप से वितरित करना तथा उसकी मात्रा और दाना सीमा का आकार इच्छित अवस्था के पास रखना है। इसके लिए अधिक उपयुक्त संघटन और ताप उपचार अपनाए गए।

इस टूल के लिए फिलहाल प्रस्तावित सामग्री कार्बन स्टील, उच्च तनन इस्पात, टाइटेनियम मिश्रधातु (Ti-6Al-4V आदि), शुद्ध टाइटेनियम और ताँबा मिश्रधातु हैं। मजबूती व मोटाई के कारण कुछ पर इसका उपयोग कठिन है, लेकिन मोटे तौर पर ये वे सामग्री हैं जिनकी घर्षण हलचल वेल्डिंग में टूल तापमान (जोड़ तापमान) अधिकतम करीब 1000℃ होता है।

पिछला पृष्ठ

धातु पिंड की सेवा अवधि बढ़ाने वाला स्वतः मरम्मतकारी संक्षारणरोधी पदार्थ जुफुदुन सफलतापूर्वक विकसित

FCSE | अग्रणी अनुसंधान: सूर्यप्रकाश से संचालित “स्वतः मरम्मतकारी” संक्षारणरोधी कोटिंग

अगला पृष्ठ

पिछला पृष्ठ:

धातु पिंड की सेवा अवधि बढ़ाने वाला स्वतः मरम्मतकारी संक्षारणरोधी पदार्थ जुफुदुन सफलतापूर्वक विकसित

अगला पृष्ठ:

FCSE | अग्रणी अनुसंधान: सूर्यप्रकाश से संचालित “स्वतः मरम्मतकारी” संक्षारणरोधी कोटिंग

संबंधित समाचार

2026 में मशीनन उत्पादों का परिचय: Wuhan Kaiming High-Tech की यांत्रिक उपकरणों की धातु सतह के पेशेवर पुनर्स्थापन की योजना

2026-08-15

2026 में मशीनन के कार्य सिद्धांत का विस्तृत विवरण: यांत्रिक उपकरणों की धातु सतह के पेशेवर पुनर्स्थापन पर व्यावहारिक विज्ञान जानकारी

2026-07-31

2026 में मशीनन की सामान्य समस्याओं का संपूर्ण विश्लेषण: प्रक्रिया की खराबियाँ दूर करने और कुशल अनुकूलन की व्यावहारिक मार्गदर्शिका

2026-07-16

2026 में मशीनन की पूरी प्रक्रिया की सावधानियाँ: लागत घटाने, गुणवत्ता बढ़ाने और खराबियों से बचने की व्यावहारिक मार्गदर्शिका

2026-07-01

2026 में सभी उद्योगों में मशीनन के अनुप्रयोगों का सर्वेक्षण: सहायक धातु सतह पुनर्स्थापन से लागत घटाने और दक्षता बढ़ाने की मार्गदर्शिका

2026-06-16

2026 के मशीनिंग उद्योग की नवीनतम घटनाएँ और समाचार: विनिर्माण कंपनियों के तकनीकी उन्नयन, लागत में कमी और दक्षता बढ़ाने का पूर्ण विश्लेषण

2026-06-01

यहाँ साझा करें

सूची पर लौटें