વેલ્ડિંગ કેલ્ક્યુલેટર - કરંટ, વોલ્ટેજ & ગરમી ઇનપુટ

વેલ્ડિંગ ગણક

વેલ્ડિંગ ગણક આર્ક વેલ્ડ માટે જરૂરી કરંટ, વોલ્ટેજ, ટ્રાવેલ સ્પીડ અને હીટ ઇનપુટનો અંદાજ આપે છે. તે વપરાતી સામગ્રીની જાડાઈ અને વેલ્ડિંગ પ્રક્રિયાના આધારે કાર્ય કરે છે. આ સાધન ચાર સામાન્ય પ્રક્રિયાઓ આવરી લે છે: MIG (GMAW), TIG (GTAW), સ્ટિક (SMAW) અને ફ્લક્સ-કોર્ડેડ (FCAW).

પરિણામો પ્રમાણિત વેલ્ડિંગ પ્રક્રિયા નહીં, પરંતુ સામાન્ય અંદાજના નિયમો છે. તે એક જ પાસમાં વેલ્ડ કરેલી પાતળી સામગ્રી માટે લાગુ પડે છે. વધુ જાડી સામગ્રીમાં આધારભૂત સૂત્રો તેમની માન્ય મર્યાદા બહાર જાય છે. એવું થાય ત્યારે ગણક અનુમાન કરવાને બદલે સંખ્યા બતાવ્યા વિના ચેતવણી દર્શાવે છે.

ગણક કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

સામગ્રીની જાડાઈ મિલીમીટરમાં દાખલ કરો અને વેલ્ડિંગ પ્રક્રિયા પસંદ કરો. ગણક ભલામણ કરેલો પ્રવાહ ગણે છે, પછી તે પ્રવાહ અને જાડાઈ પરથી વોલ્ટેજ તથા ગતિ કાઢે છે. પ્રવાહ સીધો પણ દાખલ કરી શકાય છે. તે સ્થિતિમાં ગણક પાછળની દિશામાં ગણતરી કરીને તે પ્રક્રિયાને યોગ્ય જાડાઈનો અંદાજ આપે છે, પછી બાકીના પરિમાણો કાઢે છે.

વેલ્ડિંગ પ્રવાહનું સૂત્ર

જાડાઈ વધે તેમ પ્રવાહ સીધી રેખાના પ્રમાણમાં વધે છે. દર પ્રક્રિયા પ્રમાણે અલગ હોય છે:

• MIG: $I = 40t$
• TIG: $I = 30t$
• સ્ટિક: $I = 35t$
• ફ્લક્સ-કોર્ડેડ: $I = 38t$

I એમ્પિયરમાં પ્રવાહ છે. t મિલીમીટરમાં જાડાઈ છે.

વેલ્ડિંગ વોલ્ટેજનું સૂત્ર

પ્રવાહ વધે તેમ વોલ્ટેજ વધે છે:

• MIG: $V = 14 + \frac{I}{25}$
• TIG: $V = 10 + \frac{I}{40}$
• સ્ટિક: $V = 20 + \frac{I}{50}$
• ફ્લક્સ-કોર્ડેડ: $V = 22 + \frac{I}{30}$

V વોલ્ટમાં વોલ્ટેજ છે.

ટ્રાવેલ ઝડપનું સૂત્ર

ટ્રાવેલ ઝડપ એટલે ટોર્ચ અથવા ઇલેક્ટ્રોડ જોડાણ સાથે જે ઝડપે આગળ વધે છે તે ઝડપ, જે મિલીમીટર પ્રતિ મિનિટમાં માપવામાં આવે છે. સામગ્રી વધુ જાડી થાય તેમ તે ઘટે છે:

• MIG: $S = 300 - 20t$
• TIG: $S = 150 - 10t$
• સ્ટિક: $S = 200 - 15t$
• ફ્લક્સ-કોર્ડેડ: $S = 250 - 18t$

S મિલીમીટર પ્રતિ મિનિટમાં ગતિ છે.

ઉષ્મા ઇનપુટનું સૂત્ર

ઉષ્મા ઇનપુટ વેલ્ડના પ્રતિ મિલીમીટર પહોંચાડાતી ઉષ્મીય ઊર્જા માપે છે, જે કિલોજૂલ પ્રતિ મિલીમીટર (kJ/mm)માં દર્શાવવામાં આવે છે. AWS D1.1 અને ASME IX તેને આર્ક ઊર્જા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે:

$Q = \frac{V \times I \times 60}{1000 \times S}$

V વોલ્ટેજ છે, I એમ્પિયરમાં પ્રવાહ છે અને S mm/minમાં ગતિ છે.

બીજો આંકડો, ISO ઉષ્મા ઇનપુટ, EN ISO 1011-1માંથી આવે છે. તે આર્ક ઊર્જાને ઉષ્મીય કાર્યક્ષમતા પરિબળ k વડે ગુણાકાર કરે છે. આ પરિબળ 1 કરતાં ઓછો આંકડો છે. તે આર્કની કેટલી ઊર્જા ખરેખર ધાતુમાં પ્રવેશે છે, અને કેટલી વિકિરણ અથવા છાંટા તરીકે નષ્ટ થાય છે, તેનો અંદાજ આપે છે.

$Q_i = k \times Q$

$Q_i$ ISO ઉષ્મા ઇનપુટ છે અને k ઉષ્મીય કાર્યક્ષમતા પરિબળ છે.

MIG, સ્ટિક અને ફ્લક્સ-કોરડ વેલ્ડિંગમાં k = 0.8 છે. TIG માટે તે 0.6 છે, કારણ કે અન્ય ત્રણ પ્રક્રિયાઓની તુલનામાં TIG આર્ક પોતાની ઊર્જાનો ઓછો ભાગ મૂળ ધાતુમાં પહોંચાડે છે. કયા આંકડાને “ઉષ્મા ઇનપુટ” કહેવું તે વેલ્ડિંગ કોડ પ્રમાણે બદલાય છે. લાગુ પડતો કોડ જે આંકડો માગે તે જ અહેવાલમાં આપો.

કેટલાક ઇનપુટથી પરિણામ કેમ મળતું નથી

પ્રવાહ, વોલ્ટેજ અને ગતિનાં સૂત્રો સીધી રેખાના અંદાજ છે. તે એક જ પાસમાં વેલ્ડ કરેલી પાતળી સામગ્રી માટે જ લાગુ પડે છે. વાસ્તવિક આર્ક વેલ્ડિંગમાં ઉષ્મા ઇનપુટ આશરે 0.5 થી 5 kJ/mm હોય છે. આ મર્યાદાથી ઉપર એક જ પાસમાં વેલ્ડિંગ કરવાની કોઈ પ્રક્રિયા ઉપલબ્ધ નથી. જોડાણને અનેક પાસની જરૂર પડે છે અને દરેક પાસ આ મર્યાદાની અંદર રાખવો પડે છે.

ગણક આ બાબતની ચકાસણી કરે છે. જાડાઈ અને પ્રક્રિયાના કોઈ સંયોજનમાં આર્ક ઊર્જા 5 kJ/mm કરતાં વધુ જરૂરી હોય, તો તે સંખ્યા બતાવવાને બદલે ચેતવણી દર્શાવે છે. સૂત્રથી ગતિ શૂન્ય અથવા તેનાથી ઓછી આવે ત્યારે પણ તે આવું જ કરે છે. ગણકે ન બતાવેલા મૂલ્ય પર વેલ્ડિંગ કરવાથી બર્ન-થ્રૂ, અતિરિક્ત વિકૃતિ અથવા નિરીક્ષણમાં નિષ્ફળ જાય તેવું જોડાણ થઈ શકે છે.

ગણતરીનું ઉદાહરણ

એક વેલ્ડર MIG વડે 5 mmની માઇલ્ડ સ્ટીલ પ્લેટ જોડે છે.

1. પ્રવાહ: 5 × 40 = 200 A
2. વોલ્ટેજ: 14 + 200 / 25 = 22 V
3. ગતિ: 300 − 5 × 20 = 200 mm/મિનિટ
4. આર્ક ઊર્જા (AWS/ASME ઉષ્મા ઇનપુટ): (22 × 200 × 60) / (1000 × 200) = 1.32 kJ/mm
5. ISO ઉષ્મા ઇનપુટ: 0.8 × 1.32 = 1.06 kJ/mm

બંને આંકડા એક જ MIG પાસથી પ્રાપ્ત થઈ શકતા 0.5–5 kJ/mmની શ્રેણીની અંદર આવે છે, તેથી ગણક પરિણામ આપે છે.

તેની સરખામણી એ જ રીતે વેલ્ડ કરેલા 10 mm સ્ટીલ સાથે કરો. સૂત્રો અનુસાર 400 A, 30 V અને 100 mm/મિનિટની ગતિ જરૂરી છે. તેનાથી આર્ક ઊર્જા 7.2 kJ/mm આવે છે, જે 5 kJ/mmની મર્યાદા કરતાં વધુ છે. ગણક આ સંખ્યાઓને બદલે ચેતવણી દર્શાવે છે. 10 mm સ્ટીલનું વાસ્તવિક વેલ્ડિંગ પ્રમાણિત પ્રક્રિયા હેઠળ અનેક પાસમાં કરવું પડે, એક પાસના અંદાજથી નહીં.

પ્રક્રિયા પ્રમાણે પ્રવાહ અને જાડાઈની સામાન્ય શ્રેણીઓ

આ શ્રેણીઓ સામાન્ય વર્કશોપ પ્રથાનું વર્ણન કરે છે. ગણકનાં સૂત્રો ચોક્કસ મશીનની મર્યાદાઓને ધ્યાનમાં લીધા વિના દરેક પ્રક્રિયા માટે એ જ સીધી રેખાનો નિયમ લાગુ કરે છે.

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

વેલ્ડિંગમાં ઉષ્મા ઇનપુટ શું છે? ઉષ્મા ઇનપુટ વેલ્ડના પ્રતિ મિલીમીટર પહોંચાડાતી ઉષ્મીય ઊર્જા છે, જે kJ/mmમાં દર્શાવવામાં આવે છે. તે વેલ્ડ કેટલી ઊંડાઈ સુધી પ્રવેશે છે, કેટલી ઝડપથી ઠંડું પડે છે અને આસપાસની ધાતુની રચનામાં કેટલો ફેરફાર થાય છે તે અસર કરે છે.

AWS ઉષ્મા ઇનપુટ અને ISO ઉષ્મા ઇનપુટ વચ્ચે શું તફાવત છે? AWS D1.1 અને ASME IX મુજબ ઉષ્મા ઇનપુટ આર્ક ઊર્જા છે: વોલ્ટેજ × પ્રવાહ × 60, જેને 1000 × ગતિ વડે ભાગવામાં આવે છે. ISO 1011-1 ઉષ્મા ઇનપુટ આ આંકડાને ઉષ્મીય કાર્યક્ષમતા પરિબળ k વડે ગુણાકાર કરે છે. TIG માટે આ પરિબળ 0.6 અને અન્ય ત્રણ પ્રક્રિયાઓ માટે 0.8 છે. તે ઓછો આંકડો આપે છે, જે જોડાણ ખરેખર શોષે તેવી ઊર્જાને વધુ સારી રીતે દર્શાવે છે.

ગણક પરિણામને બદલે ચેતવણી કેમ દર્શાવે છે? આ સૂત્રો સીધી રેખાના નિયમો છે, જે એક પાસમાં વેલ્ડ કરેલી પાતળી સામગ્રી માટે જ કાર્ય કરે છે. આશરે 5 kJ/mmની આર્ક ઊર્જા પછી, અથવા સૂત્રથી ગતિ શૂન્ય કે તેનાથી ઓછી આવે ત્યારે, કોઈ એક પાસનું વેલ્ડિંગ તે સંખ્યાને અનુરૂપ નથી. ખોટું પરિણામ દર્શાવવાને બદલે ગણક પરિણામ અટકાવે છે.

શું હું જાડાઈની જગ્યાએ પ્રવાહ દાખલ કરી શકું? હા. પ્રવાહ દાખલ કરવાથી ગણક તે પ્રવાહને યોગ્ય જાડાઈનો અંદાજ આપે છે, પછી ત્યાંથી વોલ્ટેજ, ગતિ અને ઉષ્મા ઇનપુટ ગણે છે.

શું આ સૂત્રો એલ્યુમિનિયમ માટે કાર્ય કરે છે? આ સૂત્રો સ્ટીલ વેલ્ડિંગની પ્રથા પર આધારિત છે. એલ્યુમિનિયમ સ્ટીલની તુલનામાં ઉષ્મા ઝડપથી દૂર કરે છે, તેથી સમાન જાડાઈના સ્ટીલ કરતાં તેને સામાન્ય રીતે આશરે 30% વધુ પ્રવાહની જરૂર પડે છે, સાથે શુદ્ધ આર્ગોન અથવા આર્ગોન-હીલિયમ શિલ્ડિંગ ગેસ પણ જરૂરી હોય છે.

શું આ વેલ્ડિંગ પ્રક્રિયા સ્પષ્ટીકરણ (WPS)નું વિકલ્પ છે? ના. કોડના નિયમો હેઠળ આવતા કામમાં ચોક્કસ જોડાણ અને સામગ્રી માટે પરીક્ષણ કરાયેલું તથા દસ્તાવેજીકૃત લાયકાતપ્રાપ્ત WPS સર્વોપરી છે. ગણક પ્રારંભિક સેટઅપ માટેનો શરૂઆતનો આધાર આપે છે, પ્રમાણિત પ્રક્રિયા નહીં.

સંદર્ભસૂચિ

1. અમેરિકન વેલ્ડિંગ સોસાયટી. AWS D1.1/D1.1M Structural Welding Code — Steel.
2. આંતરરાષ્ટ્રીય માનકીકરણ સંસ્થા. EN ISO 1011-1, Recommendations for welding of metallic materials.
3. Jeffus, L. Welding: Principles and Applications, 8મી આવૃત્તિ. Cengage Learning, 2021.
4. TWI Ltd. “Calculating Heat Input.” twi-global.com.