ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్: ఉక్కు ప్లేట్లు వంటి అధిక ద్రవీభవన స్థానం గల పదార్థాలకు తక్కువ ఖర్చుతో వెల్డింగ్

ప్రచురణ సమయం:

2025-06-11

హోండా భారీ ఉత్పత్తి వస్తువులకు అనువైన, ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ ద్వారా ఉక్కు, అల్యూమినియం మిశ్రమాలను వెల్డ్ చేసే సాంకేతికతను అభివృద్ధి చేసింది. జపాన్ తోహోకు విశ్వవిద్యాలయం, హిటాచీ ఉక్కు, టైటానియం వంటి అధిక ద్రవీభవన స్థానం గల లోహాలను వెల్డ్ చేయగల కోబాల్ట్ మిశ్రమ స్టిరింగ్ సాధనాన్ని అభివృద్ధి చేశాయి. గతంలో భారీ ఉత్పత్తి స్థాయిలో అల్యూమినియం, రాగి, మెగ్నీషియం మిశ్రమాల వంటి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం గల లోహాలకే పరిమితమైన ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ (FSW: Friction Stir Welding) వినియోగం ఉక్కు వంటి మరింత అధిక ద్రవీభవన స్థానం గల లోహాలకు విస్తరించడం ప్రారంభమైంది*1.

*1 ప్రామాణిక వాయుమండల పీడనం వద్ద అల్యూమినియం ద్రవీభవన స్థానం 660℃, రాగిది 1083℃, మెగ్నీషియంది 651℃. ఇనుముది 1539℃ వరకు, టైటానియంది 1727℃ వరకు ఉంటుంది.

ఘర్షణ ఉష్ణం లోహాన్ని జిగట స్థితికి మెత్తబరుస్తుంది

ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ అంటే, స్థూపాకార కొనపై ఉబ్బెత్తు భాగం (కలిపే పిన్) ఉన్న కలిపే హెడ్‌ను ఉపయోగించి, ఎదురెదురుగా ఆనించిన రెండు పలకలు (మూల పదార్థాలు) లేదా ఒకదానిపై మరొకటి ఉన్న రెండు పలకల వెల్డింగ్ చేయాల్సిన ప్రాంతం పై నుంచి, హెడ్‌ను తిప్పుతూ ఒత్తి, రెండు పలకలను కలిపి వెల్డింగ్ చేసే సాంకేతికత.

తిరిగే కలిపే పిన్, పలక మధ్య ఏర్పడే ఘర్షణ ఉష్ణం పిన్ చుట్టూ లోహాన్ని జిగట స్థితికి మెత్తబరుస్తుంది; తద్వారా తిరిగే పిన్ పలకలోకి ప్రవేశిస్తుంది. అప్పుడు పిన్ చుట్టూ మెత్తబడిన లోహం కలిసిపోతుంది (ప్లాస్టిక్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది), రెండు లోహ పలకలు ఒకటవుతాయి. లేదా రెండు పలకల కలయిక ఉపరితలంలో లోహ బంధాలు ఏర్పడి అవి ఒకటవుతాయి.

ఇంతకు ముందు అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకునే కలిపే హెడ్ లేకపోయింది

ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్‌కు ఈ నాలుగు ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి: （1）మూల పదార్థాన్ని కరిగించకుండానే వెల్డింగ్ చేయవచ్చు (ఘన దశ వెల్డింగ్); అందువల్ల వెల్డింగ్ తరువాత రూపవికృతి, వెల్డింగ్ లోపాలు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి. దీనివల్ల ఉత్పత్తి నాణ్యతను మెరుగుపరచి, ఖర్చులను తగ్గించవచ్చు; （2）ఫ్యూజన్ వెల్డింగ్ కంటే ఇంధన పొదుపు ఎక్కువ; （3）రక్షణ వాయువు అవసరం లేదు; （4）శబ్దం తక్కువ, ధూళి ఉత్పత్తి కాదు. అంతేకాక, విభిన్న పదార్థాలను వెల్డింగ్ చేయడంలోనూ ఈ సాంకేతికత చాలా సమర్థవంతం. అందువల్ల పరిశ్రమ దీన్ని ఎంతో శ్రద్ధగా గమనిస్తోంది. ప్రతి భాగానికి తగిన పదార్థాన్ని ఎంచుకోవడం ద్వారా బరువు తగ్గింపు వంటి ఫలితాలు సాధించే అవకాశం ఉంది*2. అయితే వ్యాసం ప్రారంభంలో తెలిపినట్లుగా, ఇంతకు ముందు భారీ ఉత్పత్తి స్థాయిలో ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ ఉపయోగించగల పదార్థాలు తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం గల లోహాలకే పరిమితమయ్యాయి.

*2 మూల పదార్థాన్ని కరిగించే ద్రవ దశ వెల్డింగ్ — ఫ్యూజన్ వెల్డింగ్‌తో పోలిస్తే, ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్‌లో వెల్డింగ్ ఉష్ణోగ్రత తక్కువగా ఉంటుంది. వెల్డింగ్ పరిస్థితులను నిర్ణయించడం ద్వారా ప్రవేశపెట్టే ఉష్ణాన్ని సులభంగా నియంత్రించవచ్చు. అందువల్ల వెల్డింగ్ బలం తగ్గడానికి ప్రధాన కారణమైన అంతర్లోహ సమ్మేళనాల ఏర్పాటును సులభంగా తగ్గించవచ్చు. అంతర్లోహ సమ్మేళనాల పొర మందాన్ని తగ్గించడం ద్వారా వెల్డింగ్ చేసిన భాగం బలాన్ని పెంచవచ్చు. ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్‌లో అతిగా కలిపితే కూడా పెద్ద మొత్తంలో అంతర్లోహ సమ్మేళనాలు ఏర్పడతాయి.

ఇంతకు ముందు ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ వినియోగం తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం గల లోహాలకే పరిమితం కావడానికి కారణం, భారీ ఉత్పత్తికి అనుకూలమైన తక్కువ ధరలో అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకునే కలిపే హెడ్ లేకపోవడమే. అల్యూమినియం మిశ్రలోహాలకు ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ చేసేటప్పుడు సాధారణంగా టూల్ స్టీల్ వంటి ఇనుము, ఉక్కు పదార్థాలతో తయారైన హెడ్‌లను ఉపయోగిస్తారు. ఈ హెడ్‌లతో ఉక్కు, టైటానియం మిశ్రలోహాల వంటి అధిక ద్రవీభవన స్థానం గల లోహాలను వెల్డింగ్ చేసేటప్పుడు, ఆ లోహాలు మెత్తబడే అధిక ఉష్ణోగ్రత ప్రాంతంలో హెడ్ కూడా మెత్తబడుతుంది; దాంతో తీవ్రంగా అరిగిపోయి ఉపయోగించలేని స్థితికి చేరుతుంది. సిరామిక్స్, టంగ్‌స్టన్-రీనియం మిశ్రలోహాల వంటి ఇనుమేతర పదార్థాలతో హెడ్‌లు అభివృద్ధి చేసినప్పటికీ, వాటి ధర చాలా ఎక్కువగా ఉండటంతో భారీ ఉత్పత్తికి అనుకూలం కావు.

కలపకుండానే ఉక్కు తాజా ఉపరితలాన్ని బయటపెట్టవచ్చు

హోండా అభివృద్ధి చేసిన ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ పద్ధతిలో ఉక్కు, అల్యూమినియం మిశ్రలోహాన్ని వెల్డింగ్ చేసే సాంకేతికత, ఒకదానిపై మరొకటి ఉన్న ఉక్కు, అల్యూమినియం మిశ్రలోహ మూల పదార్థాలను కలపడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. దీని ప్రధాన ప్రత్యేకత ఉక్కును కలపకుండా అల్యూమినియం మిశ్రలోహాన్ని మాత్రమే కలపడం (చిత్రం 1లో కింది చిత్రం). తద్వారా కలిపే హెడ్ ఉష్ణోగ్రత అధికం కాకుండా నివారించవచ్చు.

ఉక్కును కలపకుండానే ఉక్కు, అల్యూమినియం మిశ్రలోహాన్ని కలిపి వెల్డింగ్ చేయగలగడానికి కారణం వాటి మధ్య లోహ బంధాలు ఏర్పడటమే. అంటే, ఈ సాంకేతికత ఉక్కును కలపకుండా, ఉక్కు ఉపరితలపు పూత ఫిల్మ్, ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్‌ను తొలగిస్తుంది. ఈ పద్ధతితో ఉక్కు తాజా ఉపరితలాన్ని బయటపెట్టి, కలపడం వల్ల క్రియాశీలత పెరిగిన అల్యూమినియం మిశ్రలోహంతో లోహ బంధాలు ఏర్పరుస్తుంది. ఈ లోహ బంధాల వల్ల ఉక్కు, అల్యూమినియం మిశ్రలోహం ఒకటవుతాయి*3.

*3 ఉక్కు, అల్యూమినియం మిశ్రలోహం మధ్య నీరు వంటివి చేరిన తరువాత ద్విలోహ తుప్పు (విద్యుత్ తుప్పు) ఏర్పడుతుంది. ఈ సాంకేతికత ఉక్కు, అల్యూమినియం మిశ్రలోహం మధ్య సిలికాన్ ఫిల్మ్‌ను చొప్పించి ఈ పరిణామాన్ని నివారించింది.

హోండా ఉత్తర అమెరికా మార్కెట్ కోసం రూపొందించిన కొత్త ‘అకార్డ్’ ముందు సబ్‌ఫ్రేమ్‌లో ఈ సాంకేతికతను ఉపయోగించి అనేక ఫలితాలను పొందింది (చిత్రం 2). నిర్దిష్టంగా, పాత ఉక్కు సబ్‌ఫ్రేమ్‌తో పోలిస్తే బరువు 25％ తగ్గడమే కాక, వెల్డింగ్ సమయంలో విద్యుత్ వినియోగం సుమారు 50％ తగ్గింది. అలాగే, ఈ సాంకేతికతతో సబ్‌ఫ్రేమ్, సస్పెన్షన్ అమరిక ప్రాంతం నిర్మాణాన్ని మార్చి, అమరిక ప్రాంత దృఢత్వాన్ని 20％ పెంచారు; తద్వారా వాహన చలన పనితీరు మెరుగుదలకు తోడ్పడ్డారు.

నూతన పదార్థాల ద్వారా అనువర్తన రంగాలను విస్తరించడం

మరోవైపు, తోహోకు విశ్వవిద్యాలయం, హిటాచీ తయారీ సంస్థ, హిటాచీ మెటల్స్ ప్రెసిషన్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ సంస్థ అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకునే, తక్కువ ధర గల కలిపే హెడ్‌ను అభివృద్ధి చేసి, ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ అనువర్తన పరిధిని విస్తరించాయి (చిత్రం 3). ఈ హెడ్‌లో ఉపయోగించే పదార్థాన్ని తోహోకు విశ్వవిద్యాలయం, హిటాచీ తయారీ సంస్థ సంయుక్తంగా అభివృద్ధి చేశాయి. ఈ పదార్థం, కలిపే హెడ్ (కాస్టింగ్) భారీ ఉత్పత్తి సాంకేతికతను హిటాచీ తయారీ సంస్థ, హిటాచీ మెటల్స్ ప్రెసిషన్ సంయుక్తంగా విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేశాయి. ఈ హెడ్‌తో ఉక్కు, టైటానియం మిశ్రలోహాలు, జిర్కోనియం మిశ్రలోహాల వంటి అధిక ద్రవీభవన స్థానం గల లోహాలకు ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ చేయవచ్చు. 2013వ సంవత్సరం శరదృతువులో విక్రయాలు ప్రారంభించాలని నిర్ణయించారు. హిటాచీ మెటల్స్ ప్రెసిషన్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ ‘ధర గురించి తరువాత చర్చిస్తాము’ అని తెలిపినప్పటికీ, భారీ ఉత్పత్తి స్థాయిలో ఉపయోగించగల ధర పరిధిలో నిర్ణయిస్తారని అంచనా.

తోహోకు విశ్వవిద్యాలయం తదితర సంస్థలు ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ కలిపే హెడ్ కోసం అభివృద్ధి చేసిన పదార్థం కోబాల్ట్ మిశ్రలోహం. దానిలో అధిక ఉష్ణోగ్రతల్లోనూ అధిక బలాన్ని నిలుపుకునే అంతర్లోహ సమ్మేళనాలు విస్తరించి ఉంటాయి. నిర్దిష్టంగా, కోబాల్ట్ ఆధారిత మిశ్రలోహంలో Co3（Al，W） విస్తరించి ఉంటుంది. Co3（Al，W）ను సమానంగా సూక్ష్మ స్థాయిలో విస్తరింపజేయడం, దాని విస్తరణ పరిమాణం, ధాన్య సరిహద్దుల ఆకారాన్ని ఆశించిన స్థితికి దగ్గరగా తీసుకురావడం కీలకం. ఇందుకోసం మరింత తగిన కూర్పు, ఉష్ణ చికిత్స పద్ధతులను ఉపయోగించారు.

ప్రస్తుతం ఈ కలిపే హెడ్‌కు అనుకూలమని భావిస్తున్న పదార్థాలు కార్బన్ ఉక్కు, అధిక తన్యత ఉక్కు, టైటానియం మిశ్రలోహాలు (Ti-6Al-4V వంటివి), స్వచ్ఛమైన టైటానియం, రాగి మిశ్రలోహాలు. కొన్ని పదార్థాలకు బలం, మందం వంటి కారణాలతో ఈ హెడ్‌ను ఉపయోగించడం కష్టమైనప్పటికీ, సాధారణంగా ఫ్రిక్షన్ స్టిర్ వెల్డింగ్ సమయంలో కలిపే హెడ్ ఉష్ణోగ్రత (కలయిక ఉష్ణోగ్రత) గరిష్ఠంగా సుమారు 1000℃ ఉండే పదార్థాలే వెల్డింగ్ లక్ష్యం.

మునుపటి పేజీ

లోహ యంత్ర దేహాల వినియోగ ఆయుష్షును పొడిగించే స్వీయ పునరుద్ధరణ తుప్పు నిరోధక పదార్థం జుఫుడున్ అభివృద్ధి విజయవంతమైంది

FCSE | అగ్రశ్రేణి పరిశోధన: సూర్యకాంతితో పనిచేసే “స్వీయ పునరుద్ధరణ” తుప్పు నిరోధక పూత

తదుపరి పేజీ

మునుపటి పేజీ:

లోహ యంత్ర దేహాల వినియోగ ఆయుష్షును పొడిగించే స్వీయ పునరుద్ధరణ తుప్పు నిరోధక పదార్థం జుఫుడున్ అభివృద్ధి విజయవంతమైంది

తదుపరి పేజీ:

FCSE | అగ్రశ్రేణి పరిశోధన: సూర్యకాంతితో పనిచేసే “స్వీయ పునరుద్ధరణ” తుప్పు నిరోధక పూత

సంబంధిత వార్తలు

2026 మ్యాచినింగ్ ఉత్పత్తుల పరిచయం Wuhan Kaiming High-Tech వృత్తిపర యాంత్రిక పరికరాల లోహ ఉపరితల మరమ్మతు పరిష్కారాలు

2026-08-15

2026 మ్యాచినింగ్ పని సూత్రాల సమగ్ర వివరణ: వృత్తిపరమైన యంత్ర పరికరాల లోహ ఉపరితల పునరుద్ధరణపై ఉపయోగకరమైన సాంకేతిక అవగాహన

2026-07-31

2026 సంవత్సరంలో మ్యాచినింగ్ సాధారణ సమస్యల పూర్తి విశ్లేషణ: ప్రక్రియ లోపాల పరిష్కారం, సమర్థమైన మెరుగుదలకు ఆచరణ మార్గదర్శి

2026-07-16

2026 సంవత్సరంలో మ్యాచినింగ్ మొత్తం ప్రక్రియలో జాగ్రత్తలు: ఖర్చు తగ్గించి, నాణ్యత పెంచి, లోపాలను నివారించే ఆచరణ మార్గదర్శి

2026-07-01

2026 మ్యాచినింగ్ అన్ని పరిశ్రమల ఉపయోగ సందర్భాల సమీక్ష: అనుబంధ లోహ ఉపరితల పునరుద్ధరణతో ఖర్చు తగ్గించి, సామర్థ్యం పెంచే మార్గదర్శి

2026-06-16

2026 సంవత్సరంలో మ్యాచినింగ్ పరిశ్రమ తాజా పరిణామాల సమాచారం: తయారీ సంస్థలకు సాంకేతిక మెరుగుదల, ఖర్చు తగ్గింపు, సామర్థ్య పెంపుపై పూర్తి విశ్లేషణ

2026-06-01

పంచుకోవడానికి

జాబితాకు తిరిగి వెళ్లండి