ઘર્ષણ સ્ટિર વેલ્ડિંગ: સ્ટીલ પ્લેટ જેવી ઊંચા ગલનબિંદુવાળી સામગ્રીનું ઓછા ખર્ચે વેલ્ડિંગ

પ્રકાશન સમય:

2025-06-11

હોન્ડાએ મોટા પાયે ઉત્પાદિત વસ્તુઓ માટે યોગ્ય એવી ઘર્ષણ સ્ટિર વેલ્ડિંગથી સ્ટીલ અને એલ્યુમિનિયમ એલોય જોડવાની તકનીક વિકસાવી છે. જાપાનની તોહોકુ યુનિવર્સિટી અને હિતાચીએ સ્ટીલ અને ટાઇટેનિયમ જેવી ઊંચા ગલનબિંદુવાળી ધાતુઓનું વેલ્ડિંગ કરી શકે એવું કોબાલ્ટ એલોયનું સ્ટિરિંગ હેડ વિકસાવ્યું છે. અગાઉ મોટા પાયાના ઉત્પાદનમાં એલ્યુમિનિયમ, તાંબું અને મેગ્નેશિયમ એલોય જેવી નીચા ગલનબિંદુવાળી ધાતુઓ પૂરતું મર્યાદિત ઘર્ષણ સ્ટિર વેલ્ડિંગ (FSW: Friction Stir Welding) હવે સ્ટીલ જેવી વધુ ઊંચા ગલનબિંદુવાળી ધાતુઓ સુધી વિસ્તરવા લાગ્યું છે*1.

*1 પ્રમાણભૂત વાતાવરણીય દબાણે એલ્યુમિનિયમનું ગલનબિંદુ 660℃, તાંબાનું 1083℃ અને મેગ્નેશિયમનું 651℃ છે. જ્યારે લોખંડનું 1539℃ અને ટાઇટેનિયમનું 1727℃ જેટલું ઊંચું છે.

ઘર્ષણની ગરમી ધાતુને ચીકણા પ્રવાહી જેવી નરમ બનાવે છે

ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગ એવી ટેક્નોલોજી છે જેમાં નળાકાર છેડે ઊપસેલો ભાગ (હલન પિન) ધરાવતો હલન હેડ વપરાય છે. છેડેથી જોડેલી બે પ્લેટો (આધાર સામગ્રી) અથવા એકબીજા પર મૂકેલી બે પ્લેટોના વેલ્ડ કરવાના ભાગની ઉપરથી હેડને ફેરવતાં ફેરવતાં દબાવવામાં આવે છે, જેથી બંને પ્લેટો વેલ્ડ થઈને જોડાય છે.

ફરતા હલન પિન અને પ્લેટ વચ્ચેની ઘર્ષણ ગરમી પિનની આસપાસની ધાતુને ચીકણા પ્રવાહી જેવી નરમ બનાવે છે, જેનાથી ફરતો પિન પ્લેટની અંદર પ્રવેશી શકે છે. આથી પિનની આસપાસની નરમ ધાતુ ભળી જાય છે (પ્લાસ્ટિક પ્રવાહ થાય છે) અને બે ધાતુની પ્લેટો એકરૂપ બને છે; અથવા બંનેની જોડાણ સપાટી પર ધાત્વિક બંધ રચાઈને તે એકરૂપ બને છે.

પહેલાં ઊંચું તાપમાન સહન કરતો હલન હેડ ઉપલબ્ધ નહોતો

ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગના નીચેના ચાર લાભ છે: （1）આધાર સામગ્રી પીગાળ્યા વિના વેલ્ડિંગ (ઘન-અવસ્થા વેલ્ડિંગ) થઈ શકે છે, તેથી વેલ્ડિંગ પછી વિકૃતિ અને ખામીઓ ઓછી હોય છે; આથી ઉત્પાદનની ગુણવત્તા વધે છે અને ખર્ચ ઘટે છે; （2）ફ્યુઝન વેલ્ડિંગ કરતાં ઊર્જા બચાવે છે; （3）રક્ષણાત્મક વાયુની જરૂર નથી; （4）અવાજ ઓછો છે અને ધૂળ ઉત્પન્ન થતી નથી. જુદી જાતની સામગ્રીના વેલ્ડિંગમાં પણ તે ખૂબ અસરકારક હોવાથી ઉદ્યોગનું ઘણું ધ્યાન ખેંચે છે. દરેક ભાગ માટે યોગ્ય સામગ્રી પસંદ કરીને વજન ઘટાડવા જેવા પરિણામો મેળવવાની અપેક્ષા છે*2. પરંતુ લેખની શરૂઆતમાં જણાવ્યું તેમ, પહેલાં મોટા પાયાના ઉત્પાદનમાં આ પદ્ધતિથી વેલ્ડ કરી શકાતી સામગ્રી માત્ર ઓછા ગલનબિંદુની ધાતુઓ સુધી મર્યાદિત હતી.

*2 આધાર સામગ્રીને પીગાળતી પ્રવાહી-અવસ્થા વેલ્ડિંગ—ફ્યુઝન વેલ્ડિંગની સરખામણીએ ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગનું તાપમાન ઓછું હોય છે અને વેલ્ડિંગની શરતો ગોઠવીને તેમાં દાખલ થતી ગરમી નિયંત્રિત કરવી સરળ છે. તેથી વેલ્ડિંગની મજબૂતાઈ ઘટાડતાં મુખ્ય કારણ—આંતરધાત્વિક સંયોજનોની રચના—ને સહેલાઈથી ઘટાડી શકાય છે. આંતરધાત્વિક સંયોજનના સ્તરની જાડાઈ ઘટાડવાથી વેલ્ડ કરેલા ભાગની મજબૂતાઈ વધારી શકાય છે. ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગ દરમિયાન વધુ પડતું હલાવવાથી પણ મોટી માત્રામાં આંતરધાત્વિક સંયોજનો બને છે.

ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગનો ઉપયોગ પહેલાં ઓછા ગલનબિંદુની ધાતુઓ સુધી મર્યાદિત રહેવાનું કારણ મોટા પાયાના ઉત્પાદનને યોગ્ય, સસ્તા અને ઊંચું તાપમાન સહન કરતા હલન હેડનો અભાવ હતો. એલ્યુમિનિયમ એલોયનું ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગ કરતી વખતે સામાન્ય રીતે ટૂલ સ્ટીલ જેવી લોખંડ-સ્ટીલ સામગ્રીના હેડ વપરાય છે. આ હેડથી સ્ટીલ અને ટાઇટેનિયમ એલોય જેવી ઊંચા ગલનબિંદુની ધાતુઓ વેલ્ડ કરતી વખતે ધાતુને નરમ બનાવતા ઊંચા તાપમાનના વિસ્તારમાં હેડ પણ નરમ થઈ જાય છે, જેથી તે ગંભીર રીતે ઘસાઈને ઉપયોગયોગ્ય રહેતો નથી. સિરામિક અને ટંગસ્ટન-રેનિયમ એલોય જેવી બિન-લોખંડ-સ્ટીલ સામગ્રીના હેડ વિકસાવાયા હોવા છતાં, તેમની કિંમત ખૂબ ઊંચી છે અને મોટા પાયાના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય નથી.

હલાવ્યા વિના પણ સ્ટીલની નવી સપાટી ખુલ્લી કરી શકાય છે

હોન્ડાએ વિકસાવેલી ઘર્ષણ-હલન દ્વારા સ્ટીલ અને એલ્યુમિનિયમ એલોય વેલ્ડ કરવાની ટેક્નોલોજી એકબીજા પર મૂકેલી સ્ટીલ અને એલ્યુમિનિયમ એલોયની આધાર સામગ્રી જોડવા વપરાય છે. તેની મુખ્ય વિશેષતા એ છે કે માત્ર એલ્યુમિનિયમ એલોયને હલાવવામાં આવે છે, સ્ટીલને નહીં (ચિત્ર 1નું નીચેનું ચિત્ર). આથી હલન હેડનું તાપમાન બહુ ઊંચું થતું અટકાવી શકાય છે.

સ્ટીલને હલાવ્યા વિના સ્ટીલ અને એલ્યુમિનિયમ એલોય વેલ્ડ થઈ શકે છે કારણ કે તેમની વચ્ચે ધાત્વિક બંધ બને છે. એટલે કે આ ટેક્નોલોજી સ્ટીલને હલાવતી નથી, પરંતુ તેની સપાટીનો લેપ અને ઓક્સાઇડ પડ દૂર કરે છે. આ રીતે સ્ટીલની નવી સપાટી ખુલ્લી થાય છે અને હલાવવાથી વધુ સક્રિય બનેલા એલ્યુમિનિયમ એલોય સાથે ધાત્વિક બંધ રચે છે. આ બંધને કારણે સ્ટીલ અને એલ્યુમિનિયમ એલોય એકરૂપ બને છે*3.

*3 સ્ટીલ અને એલ્યુમિનિયમ એલોય વચ્ચે પાણી વગેરે પ્રવેશ્યા પછી દ્વિધાતુ કાટ (વિદ્યુત કાટ) થાય છે. આ ટેક્નોલોજી બંને વચ્ચે સિલિકોનનો પડ દાખલ કરીને આ ઘટના અટકાવે છે.

હોન્ડાએ ઉત્તર અમેરિકાના બજાર માટેની નવી ‘એકોર્ડ’ના આગળના સબફ્રેમમાં આ ટેક્નોલોજી અપનાવી અને અનેક લાભ મેળવ્યા છે (ચિત્ર 2). ખાસ કરીને, મૂળ સ્ટીલના સબફ્રેમની સરખામણીએ વજન 25％ ઘટ્યું અને વેલ્ડિંગ વખતે વીજ વપરાશ લગભગ 50％ ઘટ્યો. આ ટેક્નોલોજીથી સબફ્રેમ અને સસ્પેન્શનના સ્થાપન ભાગની રચના પણ બદલાઈ, જેથી સ્થાપન ભાગની કઠોરતા 20％ વધી અને વાહનની ગતિશીલ કાર્યક્ષમતા સુધારવામાં ફાળો મળ્યો.

નવી સામગ્રીથી ઉપયોગનાં ક્ષેત્રોનો વિસ્તાર

બીજી તરફ, તોહોકુ યુનિવર્સિટી, હિતાચી સેઇસાકુશો અને હિતાચી ધાતુ ચોકસાઈ સાધન કંપનીએ ઊંચું તાપમાન સહન કરતો પ્રમાણમાં સસ્તો હલન હેડ વિકસાવ્યો છે, જેનાથી ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગનો ઉપયોગ વિસ્તાર્યો છે (ચિત્ર 3). હેડમાં વપરાતી સામગ્રી તોહોકુ યુનિવર્સિટી અને હિતાચી સેઇસાકુશોએ સંયુક્ત રીતે વિકસાવી છે. આ સામગ્રી અને હેડ (ઢાળેલા ભાગ)ના મોટા પાયાના ઉત્પાદનની ટેક્નોલોજી હિતાચી સેઇસાકુશો તથા હિતાચી ધાતુ ચોકસાઈએ સંયુક્ત રીતે સફળતાપૂર્વક વિકસાવી છે. આ હેડથી સ્ટીલ, ટાઇટેનિયમ એલોય અને ઝિર્કોનિયમ એલોય જેવી ઊંચા ગલનબિંદુની ધાતુઓનું ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગ થઈ શકે છે અને તેનું વેચાણ 2013ના પાનખરમાં શરૂ કરવાનું નક્કી છે. હિતાચી ધાતુ ચોકસાઈ સાધન કંપનીએ ‘કિંમત અંગે આગળ ચર્ચા થશે’ એમ જણાવ્યું છે, છતાં કિંમત મોટા પાયાના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગ કરી શકાય તેવી મર્યાદામાં રહેશે એવો અંદાજ છે.

તોહોકુ યુનિવર્સિટી વગેરેએ ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગના હલન હેડ માટે વિકસાવેલી સામગ્રી કોબાલ્ટ એલોય છે, જેમાં ઊંચા તાપમાને પણ ઊંચી મજબૂતાઈ જાળવી શકતાં આંતરધાત્વિક સંયોજનો વિતરિત હોય છે. ખાસ કરીને કોબાલ્ટ આધારિત એલોયમાં Co3（Al，W） વિતરિત છે. મુખ્ય મુદ્દો Co3（Al，W）ને સમાન રીતે અતિસૂક્ષ્મ સ્વરૂપે વિતરિત કરવાનો અને તેનું પ્રમાણ તથા દાણાની સીમાનો આકાર ઇચ્છિત સ્થિતિની નજીક લાવવાનો છે. આ માટે વધુ યોગ્ય ઘટક રચના અને ઉષ્મા સારવાર પદ્ધતિઓ અપનાવવામાં આવી છે.

હાલમાં આ હલન હેડ માટે વિચારેલી યોગ્ય સામગ્રીમાં કાર્બન સ્ટીલ, ઉચ્ચ તાણશક્તિવાળું સ્ટીલ, ટાઇટેનિયમ એલોય (Ti-6Al-4V વગેરે), શુદ્ધ ટાઇટેનિયમ અને તાંબાના એલોયનો સમાવેશ થાય છે. કેટલીક સામગ્રીની મજબૂતાઈ અથવા જાડાઈને કારણે આ હેડનો ઉપયોગ મુશ્કેલ હોવા છતાં, સામાન્ય રીતે તે એવી સામગ્રી વેલ્ડ કરવા માટે છે જેમાં ઘર્ષણ-હલન વેલ્ડિંગ દરમિયાન હેડનું મહત્તમ તાપમાન (જોડાણનું તાપમાન) લગભગ 1000℃ હોય.

પાછલું પૃષ્ઠ

ધાતુના મશીન બોડીનું આયુષ્ય વધારતું સ્વમરામતી કાટરોધક જુફુદુન સફળતાપૂર્વક વિકસાવાયું

FCSE | અગ્રણી સંશોધન: સૂર્યપ્રકાશથી ચાલતું “સ્વમરામતી” કાટરોધક કોટિંગ

આગળનું પૃષ્ઠ

પાછલું પૃષ્ઠ:

ધાતુના મશીન બોડીનું આયુષ્ય વધારતું સ્વમરામતી કાટરોધક જુફુદુન સફળતાપૂર્વક વિકસાવાયું

આગળનું પૃષ્ઠ:

FCSE | અગ્રણી સંશોધન: સૂર્યપ્રકાશથી ચાલતું “સ્વમરામતી” કાટરોધક કોટિંગ

સંબંધિત સમાચાર

2026ના મશીનિંગ ઉત્પાદનોનો પરિચય: Wuhan Kaiming High-Techની યાંત્રિક સાધનોની ધાતુની સપાટીના પુનઃસ્થાપનની વ્યાવસાયિક યોજના

2026-08-15

2026માં મશીનિંગના કાર્યસિદ્ધાંતની વિગતવાર સમજ: યાંત્રિક સાધનોની ધાતુની સપાટીની વ્યાવસાયિક મરામત વિશે ઉપયોગી વૈજ્ઞાનિક જાણકારી

2026-07-31

2026માં મશીનિંગના સામાન્ય પ્રશ્નોનું સંપૂર્ણ વિશ્લેષણ: પ્રક્રિયાની ખામીઓ દૂર કરવા અને કાર્યક્ષમ સુધારણા માટે વ્યવહારુ માર્ગદર્શિકા

2026-07-16

2026માં મશીનિંગની સમગ્ર પ્રક્રિયાની સાવચેતીઓ: ખર્ચ ઘટાડવા, ગુણવત્તા સુધારવા અને ખામી ટાળવા માટે વ્યવહારુ માર્ગદર્શિકા

2026-07-01

2026માં તમામ ઉદ્યોગોમાં મશીનિંગના ઉપયોગના સંદર્ભોની સમીક્ષા: સાથેની ધાતુની સપાટીની મરામતથી ખર્ચ ઘટાડવા અને કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે માર્ગદર્શિકા

2026-06-16

2026માં મશીનિંગ ઉદ્યોગના તાજા પ્રવાહો: ઉત્પાદન સાહસોમાં તકનીકી સુધારણા, ખર્ચ ઘટાડો અને કાર્યક્ષમતા વધારવાનું સંપૂર્ણ વિશ્લેષણ

2026-06-01

અહીં શેર કરો

યાદીમાં પાછા જાઓ