ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗ്: സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകളും മറ്റു ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള വസ്തുക്കളും കുറഞ്ഞ ചെലവിൽ വെൽഡ് ചെയ്യൽ

പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്:

2025-06-11

വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന് അനുയോജ്യമായി ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് സ്റ്റീലും അലുമിനിയം അലോയിയും ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ ഹോണ്ട വികസിപ്പിച്ചു. സ്റ്റീൽ, ടൈറ്റാനിയം പോലുള്ള ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള ലോഹങ്ങൾ വെൽഡ് ചെയ്യാവുന്ന കോബാൾട്ട് അലോയ് ടൂൾ ജപ്പാനിലെ തോഹോകു സർവകലാശാലയും ഹിറ്റാച്ചിയും വികസിപ്പിച്ചു. വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിൽ മുമ്പ് അലുമിനിയം, ചെമ്പ്, മഗ്നീഷ്യം അലോയികൾ പോലുള്ള കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കമുള്ള ലോഹങ്ങളിൽ മാത്രം ഉപയോഗിച്ചിരുന്ന ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗ് (FSW: ഘർഷണ ഇളക്കൽ വെൽഡിംഗ്) ഇപ്പോൾ സ്റ്റീൽ പോലുള്ള ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള ലോഹങ്ങളിലേക്കും വ്യാപിക്കുന്നു*1.

*1 സാധാരണ അന്തരീക്ഷമർദ്ദത്തിൽ അലുമിനിയത്തിന്റെ ദ്രവണാങ്കം 660℃, ചെമ്പിന്റേത് 1083℃, മഗ്നീഷ്യത്തിന്റേത് 651℃ ആണ്. ഇരുമ്പിന്റേത് 1539℃ വരെയും ടൈറ്റാനിയത്തിന്റേത് 1727℃ വരെയും ഉയർന്നതാണ്.

ഘർഷണത്താപം ലോഹത്തെ വിസ്കസ് അവസ്ഥയിലേക്ക് മൃദുവാക്കുന്നു

ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗ് എന്നത് അറ്റത്ത് തള്ളിനിൽക്കുന്ന പിൻ ഉള്ള സിലിണ്ടർ ആകൃതിയിലുള്ള കറങ്ങുന്ന ടൂൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്. അറ്റങ്ങൾ ചേർത്തുവെച്ചതോ ഒന്നിനുമേൽ ഒന്ന് വെച്ചതോ ആയ രണ്ട് പ്ലേറ്റുകളുടെ വെൽഡ് ചെയ്യേണ്ട ഭാഗത്തിനു മുകളിൽ ടൂൾ കറക്കിക്കൊണ്ട് അമർത്തി, രണ്ട് പ്ലേറ്റുകളും തമ്മിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു.

കറങ്ങുന്ന സ്റ്റിർ പിൻ പ്ലേറ്റുമായി ഉരസുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന ഘർഷണത്താപം പിന്നിനു ചുറ്റുമുള്ള ലോഹത്തെ വിസ്കസ് അവസ്ഥയിലേക്ക് മൃദുവാക്കുന്നു. ഇതിലൂടെ കറങ്ങുന്ന പിൻ പ്ലേറ്റിലേക്ക് കടക്കുന്നു. തുടർന്ന് പിന്നിനു ചുറ്റുമുള്ള മൃദുവായ ലോഹം പരസ്പരം കലരുന്നു (പ്ലാസ്റ്റിക് ഫ്ലോ ഉണ്ടാകുന്നു). ഇതുവഴി രണ്ട് ലോഹപ്ലേറ്റുകളും ഒന്നാകുകയോ അവയുടെ സമ്പർക്കപ്രതലത്തിൽ ലോഹബന്ധങ്ങൾ രൂപപ്പെട്ട് ഒന്നിച്ചുചേരുകയോ ചെയ്യുന്നു.

മുമ്പ് ഉയർന്ന താപനിലയെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന സ്റ്റിറിംഗ് ടൂളുകൾ ലഭ്യമായിരുന്നില്ല

ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗിന് താഴെപ്പറയുന്ന നാല് ഗുണങ്ങളുണ്ട്: (1) അടിസ്ഥാനലോഹം ഉരുക്കാതെ വെൽഡ് ചെയ്യുന്നതിനാൽ (ഘനാവസ്ഥാ വെൽഡിംഗ്), വെൽഡിംഗിനു ശേഷമുള്ള രൂപവ്യതിയാനവും വെൽഡ് ദോഷങ്ങളും കുറവാണ്. അതിനാൽ ഉൽപ്പന്നഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തി ചെലവ് കുറയ്ക്കാം; (2) ഫ്യൂഷൻ വെൽഡിംഗിനെക്കാൾ ഊർജം ലാഭിക്കുന്നു; (3) ഷീൽഡിംഗ് ഗ്യാസ് ആവശ്യമില്ല; (4) ശബ്ദം കുറവാണ്, പൊടി ഉണ്ടാകുന്നില്ല. വ്യത്യസ്ത വസ്തുക്കൾ തമ്മിൽ വെൽഡ് ചെയ്യുന്നതിനും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഏറെ ഫലപ്രദമായതിനാൽ വ്യവസായത്തിന്റെ ശ്രദ്ധ നേടുന്നു. ഓരോ ഭാഗത്തിനും അനുയോജ്യമായ വസ്തു തിരഞ്ഞെടുത്ത് ഭാരം കുറയ്ക്കുന്നതുപോലുള്ള ഫലങ്ങൾ നേടാമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു*2. എന്നാൽ ലേഖനത്തിന്റെ തുടക്കത്തിൽ പറഞ്ഞതുപോലെ, മുമ്പ് വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിൽ ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗ് ഉപയോഗിക്കാനായിരുന്നത് കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കമുള്ള ലോഹങ്ങളിൽ മാത്രമായിരുന്നു.

*2 മാതൃലോഹം ഉരുക്കുന്ന ദ്രവാവസ്ഥാ വെൽഡിംഗ് രീതിയായ ഫ്യൂഷൻ വെൽഡിംഗുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗിൽ താപനില കുറവാണ്; വെൽഡിംഗ് സാഹചര്യങ്ങൾ ക്രമീകരിച്ച് നൽകുന്ന താപം എളുപ്പത്തിൽ നിയന്ത്രിക്കാം. അതിനാൽ വെൽഡിന്റെ ബലം കുറയ്ക്കുന്ന പ്രധാന കാരണമായ ഇന്റർമെറ്റാലിക് സംയുക്തങ്ങളുടെ രൂപീകരണം എളുപ്പത്തിൽ കുറയ്ക്കാം. ഇന്റർമെറ്റാലിക് പാളിയുടെ കനം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ വെൽഡ് ഭാഗത്തിന്റെ ബലം വർധിപ്പിക്കാം. ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗിൽ അമിതമായി ഇളക്കിയാലും വലിയ അളവിൽ ഇന്റർമെറ്റാലിക് സംയുക്തങ്ങൾ രൂപപ്പെടും.

ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗ് മുമ്പ് കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കമുള്ള ലോഹങ്ങളിൽ മാത്രമായി പരിമിതപ്പെട്ടതിന് കാരണം വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന് അനുയോജ്യമായ ചെലവുകുറഞ്ഞ, ഉയർന്ന താപനിലയെ ചെറുക്കുന്ന ടൂളുകളുടെ അഭാവമാണ്. അലുമിനിയം അലോയികൾ വെൽഡ് ചെയ്യാൻ സാധാരണയായി ടൂൾ സ്റ്റീൽ പോലുള്ള ഇരുമ്പധിഷ്ഠിത വസ്തുക്കളിലുള്ള ടൂളുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇവ ഉപയോഗിച്ച് സ്റ്റീൽ, ടൈറ്റാനിയം അലോയികൾ പോലുള്ള ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള ലോഹങ്ങൾ വെൽഡ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ലോഹം മൃദുവാകാൻ ആവശ്യമായ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ടൂളും മൃദുവാകുകയും ഗുരുതരമായി തേഞ്ഞ് ഉപയോഗശൂന്യമാകുകയും ചെയ്യുന്നു. സെറാമിക്, ടങ്സ്റ്റൺ-റീനിയം അലോയ് പോലുള്ള ഇരുമ്പേതര വസ്തുക്കളിലെ ടൂളുകൾ വികസിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും അവയുടെ വില വളരെ കൂടുതലായതിനാൽ വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന് അനുയോജ്യമല്ല.

ഇളക്കാതെതന്നെ സ്റ്റീലിന്റെ പുതുപ്രതലം പുറത്തുകൊണ്ടുവരുക

ഹോണ്ട വികസിപ്പിച്ച ഘർഷണ ഇളക്കൽ രീതി ഉപയോഗിച്ച് സ്റ്റീലും അലുമിനിയം അലോയിയും വെൽഡ് ചെയ്യുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ ഒന്നിനുമേൽ ഒന്ന് വെച്ച അടിസ്ഥാനവസ്തുക്കൾ ബന്ധിപ്പിക്കാനാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. സ്റ്റീൽ ഇളക്കാതെ അലുമിനിയം അലോയ് മാത്രം ഇളക്കുന്നതാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന സവിശേഷത (ചിത്രം 1-ലെ താഴത്തെ ചിത്രം). ഇതിലൂടെ ടൂളിന്റെ താപനില അമിതമായി ഉയരുന്നത് തടയാം.

സ്റ്റീൽ ഇളക്കാതെതന്നെ സ്റ്റീലും അലുമിനിയം അലോയിയും വെൽഡ് ചെയ്യാൻ കഴിയുന്നത് അവയ്ക്കിടയിൽ ലോഹബന്ധങ്ങൾ രൂപപ്പെടുന്നതിനാലാണ്. അതായത്, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ സ്റ്റീലിനെ ഇളക്കുകയല്ല, സ്റ്റീൽ പ്രതലത്തിലെ കോട്ടിംഗും ഓക്സൈഡ് പാളിയും നീക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. ഇതിലൂടെ സ്റ്റീലിന്റെ പുതുപ്രതലം പുറത്തുവരുകയും ഇളക്കൽ മൂലം പ്രവർത്തനശേഷി വർധിച്ച അലുമിനിയം അലോയിയുമായി ലോഹബന്ധങ്ങൾ രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ലോഹബന്ധങ്ങളാണ് സ്റ്റീലിനെയും അലുമിനിയം അലോയിയെയും ഒന്നിപ്പിക്കുന്നത്*3.

*3 സ്റ്റീലിനും അലുമിനിയം അലോയ്ക്കും ഇടയിൽ വെള്ളം പോലുള്ളവ കടന്നാൽ ദ്വിലോഹ നാശനം (ഗാൽവാനിക് കോറോഷൻ) സംഭവിക്കും. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ സ്റ്റീലിനും അലുമിനിയം അലോയ്ക്കും ഇടയിൽ ഒരു സിലിക്കൺ ഫിലിം സ്ഥാപിച്ച് ഇത് തടയുന്നു.

വടക്കേ അമേരിക്കൻ വിപണിക്കായുള്ള പുതിയ “അക്കോർഡ്” മോഡലിന്റെ മുൻ സബ്‌ഫ്രെയിമിൽ ഹോണ്ട ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് നിരവധി നേട്ടങ്ങൾ കൈവരിച്ചു (ചിത്രം 2). പഴയ സ്റ്റീൽ സബ്‌ഫ്രെയിമിനെക്കാൾ ഭാരം 25％ കുറയുകയും വെൽഡിംഗിലെ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം ഏകദേശം 50％ കുറയുകയും ചെയ്തു. സബ്‌ഫ്രെയിമും സസ്പെൻഷനും ഘടിപ്പിക്കുന്ന ഭാഗത്തിന്റെ ഘടനയും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റി. ഇതിലൂടെ ഘടിപ്പിക്കൽ ഭാഗത്തിന്റെ ദൃഢത 20％ വർധിക്കുകയും വാഹനത്തിന്റെ ചലനപ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കുകയും ചെയ്തു.

പുതിയ മെറ്റീരിയലുകളിലൂടെ പ്രയോഗ മേഖലകൾ വിപുലീകരിക്കുക

മറുവശത്ത്, തോഹോകു സർവകലാശാലയും ഹിറ്റാച്ചി ലിമിറ്റഡും ഹിറ്റാച്ചി മെറ്റൽസ് പ്രിസിഷൻ ഇൻസ്ട്രുമെന്റ്സ് കമ്പനിയും ഉയർന്ന താപനില സഹിക്കുന്ന കുറഞ്ഞ വിലയുള്ള സ്റ്റിറിംഗ് ടൂൾ വികസിപ്പിച്ച് ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗിന്റെ പ്രയോഗപരിധി വികസിപ്പിച്ചു (ചിത്രം 3). ഈ ടൂളിലെ വസ്തു തോഹോകു സർവകലാശാലയും ഹിറ്റാച്ചിയും ചേർന്നാണ് വികസിപ്പിച്ചത്. ഈ വസ്തുവിന്റെയും സ്റ്റിറിംഗ് ടൂളിന്റെയും (കാസ്റ്റിംഗ്) വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദന സാങ്കേതികവിദ്യ ഹിറ്റാച്ചിയും ഹിറ്റാച്ചി മെറ്റൽസ് പ്രിസിഷനും ചേർന്ന് വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചു. സ്റ്റീൽ, ടൈറ്റാനിയം അലോയ്, സിർക്കോണിയം അലോയ് തുടങ്ങിയ ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ള ലോഹങ്ങളിൽ ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗ് നടത്താൻ ടൂൾ ഉപയോഗിക്കാം. 2013-ലെ ശരത്കാലത്ത് വിൽപ്പന ആരംഭിക്കാൻ പദ്ധതിയിട്ടിരുന്നു. “വില പിന്നീട് ചർച്ച ചെയ്യും” എന്ന് ഹിറ്റാച്ചി മെറ്റൽസ് പ്രിസിഷൻ ഇൻസ്ട്രുമെന്റ്സ് പറഞ്ഞെങ്കിലും വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന വിലപരിധിയിലായിരിക്കുമെന്നാണ് കരുതുന്നത്.

Tohoku University ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഗവേഷകർ ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിംഗ് ടൂളുകൾക്കായി വികസിപ്പിച്ച മെറ്റീരിയൽ കോബാൾട്ട് അലോയ് ആണ്. ഉയർന്ന താപനിലയിലും ഉയർന്ന ശക്തി നിലനിർത്തുന്ന ഇന്റർമെറ്റാലിക് സംയുക്തങ്ങൾ അതിൽ വ്യാപിച്ചിരിക്കുന്നു. കൂടുതൽ വ്യക്തമായി, കോബാൾട്ട് അടിസ്ഥാന അലോയിൽ Co3（Al，W） വ്യാപിച്ചിരിക്കുന്നു. Co3（Al，W） എങ്ങനെ സൂക്ഷ്മവും ഏകീകൃതവുമായി വിതരണം ചെയ്യാമെന്നും അതിന്റെ അളവും ഗ്രെയിൻ ബൗണ്ടറി രൂപവും ആഗ്രഹിക്കുന്ന നിലയിലെത്തിക്കാമെന്നും കണ്ടെത്തുകയാണ് പ്രധാന കാര്യം. ഇതിനായി കൂടുതൽ യുക്തമായ ഘടനയും താപസംസ്കരണ രീതിയും സ്വീകരിച്ചു.

ഈ വെൽഡിങ് ടൂളിന് നിലവിൽ പരിഗണിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലുകൾ കാർബൺ സ്റ്റീൽ, ഹൈ-ടെൻസൈൽ സ്റ്റീൽ, ടൈറ്റാനിയം അലോയ്‌കൾ (Ti-6Al-4V തുടങ്ങിയവ), ശുദ്ധ ടൈറ്റാനിയം, ചെമ്പ് അലോയ്‌കൾ എന്നിവയാണ്. ചില മെറ്റീരിയലുകളിൽ ബലം, കനം തുടങ്ങിയ കാരണങ്ങളാൽ ഈ ടൂൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് പ്രയാസമാണെങ്കിലും, പൊതുവേ ഫ്രിക്ഷൻ സ്റ്റിർ വെൽഡിങ്ങിനിടെ ടൂളിന്റെ താപനില (ജോയിനിങ് താപനില) പരമാവധി ഏകദേശം 1000℃ ആയിരിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലുകളാണ് വെൽഡിങ്ങിന് ലക്ഷ്യമിടുന്നത്.

മുൻ പേജ്

ലോഹഘടനകളുടെ ആയുസ്സ് നീട്ടാൻ സ്വയം പുനരുദ്ധരിക്കുന്ന തുരുമ്പ് പ്രതിരോധ വസ്തു Jufudun വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചു

FCSE | മുൻനിര ഗവേഷണം: സൂര്യപ്രകാശത്താൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന “സ്വയം പുനരുദ്ധരിക്കുന്ന” നാശന പ്രതിരോധ കോട്ടിംഗുകൾ

അടുത്ത പേജ്

മുൻ പേജ്:

ലോഹഘടനകളുടെ ആയുസ്സ് നീട്ടാൻ സ്വയം പുനരുദ്ധരിക്കുന്ന തുരുമ്പ് പ്രതിരോധ വസ്തു Jufudun വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചു

അടുത്ത പേജ്:

FCSE | മുൻനിര ഗവേഷണം: സൂര്യപ്രകാശത്താൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന “സ്വയം പുനരുദ്ധരിക്കുന്ന” നാശന പ്രതിരോധ കോട്ടിംഗുകൾ

അനുബന്ധ വാർത്തകൾ

2026 വർഷത്തെ മെഷീനിംഗ് ഉൽപ്പന്ന പരിചയം: വുഹാൻ Kaiming High-Tech-ന്റെ പ്രൊഫഷണൽ യന്ത്രോപകരണ ലോഹപ്രതല പുനരുദ്ധാരണ പരിഹാരങ്ങൾ

2026-08-15

2026-ലെ മെഷീനിംഗ് പ്രവർത്തനതത്ത്വങ്ങളുടെ വിശദീകരണം: യന്ത്രോപകരണങ്ങളുടെ ലോഹപ്രതല പുനരുദ്ധാരണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പ്രായോഗിക സാങ്കേതിക വിജ്ഞാനം

2026-07-31

2026 വർഷത്തെ സാധാരണ മെഷീനിംഗ് പ്രശ്നങ്ങളുടെ സമഗ്ര വിശദീകരണം: പ്രക്രിയാ തകരാറുകൾ പരിഹരിക്കാനും കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്താനുമുള്ള പ്രായോഗിക മാർഗദർശിക

2026-07-16

2026 വർഷത്തെ സമ്പൂർണ മെഷീനിംഗ് പ്രക്രിയയിലെ ശ്രദ്ധാവിഷയങ്ങൾ: ചെലവ് കുറയ്ക്കാനും ഗുണനിലവാരം ഉയർത്താനും തകരാറുകൾ ഒഴിവാക്കാനുമുള്ള പ്രായോഗിക മാർഗദർശിക

2026-07-01

2026-ലെ എല്ലാ വ്യവസായങ്ങളിലുമുള്ള മെഷീനിംഗ് പ്രയോഗങ്ങളുടെ അവലോകനം: അനുബന്ധ ലോഹപ്രതല പുനരുദ്ധാരണത്തിലൂടെ ചെലവ് കുറയ്ക്കാനും കാര്യക്ഷമത ഉയർത്താനുമുള്ള മാർഗദർശിക

2026-06-16

2026 വർഷത്തെ മെഷീനിംഗ് വ്യവസായത്തിന്റെ ഏറ്റവും പുതിയ വാർത്തകൾ: നിർമാണ സംരംഭങ്ങളുടെ സാങ്കേതിക നവീകരണം, ചെലവുകുറയ്ക്കൽ, കാര്യക്ഷമത വർധിപ്പിക്കൽ എന്നിവയുടെ സമഗ്ര വിശകലനം

2026-06-01

പങ്കിടുക

പട്ടികയിലേക്ക് മടങ്ങുക