வெல்டிங் கணக்கீட்டி - மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம் & வெப்ப உள்ளீடு

வெல்டிங் கணிப்பான்

வெல்டிங் கணிப்பான், ஆர்க் வெல்டிங்கிற்குத் தேவையான மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம், நகர்வு வேகம் மற்றும் வெப்ப உள்ளீட்டை மதிப்பிடுகிறது. இது பொருளின் தடிமன் மற்றும் பயன்படுத்தப்படும் வெல்டிங் செயல்முறையை அடிப்படையாகக் கொண்டு செயல்படுகிறது. இந்தக் கருவி நான்கு பொதுவான செயல்முறைகளை உள்ளடக்குகிறது: MIG (GMAW), TIG (GTAW), ஸ்டிக் (SMAW), மற்றும் ஃப்ளக்ஸ்-கோர்டு (FCAW).

முடிவுகள் சான்றளிக்கப்பட்ட வெல்டிங் செயல்முறை அல்ல; அவை தோராயமான வழிகாட்டுதல்கள் மட்டுமே. ஒற்றைப் பாஸில் வெல்ட் செய்யப்படும் மெல்லிய பொருளுக்கு இவை பொருந்தும். தடிமனான பொருளில், அடிப்படைச் சூத்திரங்கள் அவற்றின் செல்லுபடியாகும் வரம்பை மீறுகின்றன. அப்போது கணிப்பான் ஒரு எண்ணை ஊகிப்பதற்குப் பதிலாக எச்சரிக்கையைக் காட்டும்.

கணிப்பான் எவ்வாறு செயல்படுகிறது

பொருளின் தடிமனை மில்லிமீட்டரில் உள்ளிட்டு, ஒரு வெல்டிங் செயல்முறையைத் தேர்ந்தெடுக்கவும். கணிப்பான் பரிந்துரைக்கப்பட்ட மின்னோட்டத்தைக் கணக்கிட்டு, அந்த மின்னோட்டம் மற்றும் தடிமனைப் பயன்படுத்தி மின்னழுத்தத்தையும் நகர்வு வேகத்தையும் கணக்கிடுகிறது. மின்னோட்டத்தையும் நேரடியாக உள்ளிடலாம். அந்த நிலையில், கணிப்பான் பின்னோக்கிக் கணக்கிட்டு, அந்தச் செயல்முறைக்கு ஏற்ற தடிமனை மதிப்பிடுகிறது; பின்னர் மீதமுள்ள அளவுகளைப் பெறுகிறது.

வெல்டிங் மின்னோட்டச் சூத்திரம்

தடிமன் அதிகரிக்கும்போது மின்னோட்டம் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது. அதன் விகிதம் செயல்முறைக்கு ஏற்ப மாறுபடும்:

• MIG: $I = 40t$
• TIG: $I = 30t$
• ஸ்டிக்: $I = 35t$
• ஃப்ளக்ஸ்-கோர்டு: $I = 38t$

I என்பது ஆம்பியர்களில் அளவிடப்படும் மின்னோட்டம். t என்பது மில்லிமீட்டர்களில் அளவிடப்படும் தடிமன்.

வெல்டிங் மின்னழுத்தச் சூத்திரம்

மின்னோட்டத்துடன் மின்னழுத்தமும் அதிகரிக்கிறது:

• MIG: $V = 14 + \frac{I}{25}$
• TIG: $V = 10 + \frac{I}{40}$
• ஸ்டிக்: $V = 20 + \frac{I}{50}$
• ஃப்ளக்ஸ்-கோர்டு: $V = 22 + \frac{I}{30}$

V என்பது வோல்ட்களில் அளவிடப்படும் மின்னழுத்தம்.

நகர்வு வேகச் சூத்திரம்

நகர்வு வேகம் என்பது டார்ச் அல்லது மின்முனை இணைப்பின் வழியாக நகரும் வேகம்; இது நிமிடத்திற்கு மில்லிமீட்டரில் அளவிடப்படுகிறது. பொருள் தடிமனாகும்போது இது குறைகிறது:

• MIG: $S = 300 - 20t$
• TIG: $S = 150 - 10t$
• ஸ்டிக்: $S = 200 - 15t$
• ஃப்ளக்ஸ்-கோர்டு: $S = 250 - 18t$

S என்பது நிமிடத்திற்கு மில்லிமீட்டரில் அளவிடப்படும் நகர்வு வேகம்.

வெப்ப உள்ளீட்டுச் சூத்திரம்

வெப்ப உள்ளீடு என்பது ஒரு மில்லிமீட்டர் வெல்டுக்கு வழங்கப்படும் வெப்ப ஆற்றலைக் குறிக்கிறது; இது ஒரு மில்லிமீட்டருக்கு கிலோஜூல்களில் (kJ/mm) அளவிடப்படுகிறது. AWS D1.1 மற்றும் ASME IX இதை ஆர்க் ஆற்றல் என வரையறுக்கின்றன:

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

V என்பது மின்னழுத்தம், I என்பது ஆம்பியர்களில் உள்ள மின்னோட்டம், S என்பது mm/min-ல் உள்ள நகர்வு வேகம்.

ISO வெப்ப உள்ளீடு எனப்படும் இரண்டாவது அளவு, EN ISO 1011-1-இலிருந்து பெறப்படுகிறது. இது ஆர்க் ஆற்றலை வெப்பத் திறன் காரணி k-ஆல் பெருக்குகிறது. இந்தக் காரணி 1-க்குக் குறைவான எண்ணாகும். கதிர்வீச்சு அல்லது சிதறல் காரணமாக இழக்கப்படாமல், ஆர்க் ஆற்றலில் எவ்வளவு உண்மையில் உலோகத்திற்குள் செல்கிறது என்பதை இது மதிப்பிடுகிறது.

$Q_i = k \times Q$

$Q_i$ என்பது ISO வெப்ப உள்ளீடு; k என்பது வெப்பத் திறன் காரணி.

MIG, ஸ்டிக் மற்றும் ஃப்ளக்ஸ்-கோர்டு வெல்டிங்கிற்கு k என்பது 0.8. TIG-க்கு இது 0.6, ஏனெனில் மற்ற மூன்று செயல்முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது TIG ஆர்க் தனது ஆற்றலில் குறைந்த பகுதியையே அடிப்படை உலோகத்திற்குள் செலுத்துகிறது. எந்த அளவை “வெப்ப உள்ளீடு” என்று அழைக்க வேண்டும் என்பதில் வெல்டிங் விதிமுறைகள் மாறுபடுகின்றன. பொருந்தும் விதிமுறை கோரும் அளவைப் பதிவுசெய்யவும்.

சில உள்ளீடுகளுக்கு ஏன் முடிவு கிடைப்பதில்லை

மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம் மற்றும் நகர்வு வேகச் சூத்திரங்கள் நேர்கோட்டு தோராயங்கள். ஒற்றைப் பாஸில் வெல்ட் செய்யப்படும் மெல்லிய பொருளுக்கு மட்டுமே இவை பொருந்தும். உண்மையான ஆர்க் வெல்டிங்கில் வெப்ப உள்ளீடு சுமார் 0.5 முதல் 5 kJ/mm வரை இருக்கும். இந்த உச்சவரம்பை மீறினால், ஒரே பாஸ் செயல்முறை எதுவும் பொருந்தாது. இணைப்புக்கு பல பாஸ்கள் தேவைப்படும்; ஒவ்வொரு பாஸும் அந்த வரம்புக்குள் இருக்க வேண்டும்.

கணிப்பான் இதைச் சரிபார்க்கிறது. ஒரு தடிமன் மற்றும் செயல்முறை இணைப்பிற்கு 5 kJ/mm-க்கும் அதிகமான ஆர்க் ஆற்றல் தேவைப்பட்டால், அது எண்ணுக்குப் பதிலாக எச்சரிக்கையைக் காட்டும். சூத்திரம் நகர்வு வேகத்தை பூஜ்யமாகவோ அதற்குக் குறைவாகவோ வழங்கினாலும் இதேபோல் செயல்படும். கணிப்பான் வழங்காத மதிப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டு வெல்டிங் செய்வது ஊடுருவி எரிதல், அதிகமான வடிவச்சிதைவு அல்லது ஆய்வில் தோல்வியடையும் இணைப்பு போன்ற அபாயங்களை ஏற்படுத்தும்.

கணக்கீட்டு எடுத்துக்காட்டு

ஒரு வெல்டர் MIG முறையில் 5 mm மைல்டு ஸ்டீல் தகட்டை இணைக்கிறார்.

1. மின்னோட்டம்: 5 × 40 = 200 A
2. மின்னழுத்தம்: 14 + 200 / 25 = 22 V
3. நகர்வு வேகம்: 300 − 5 × 20 = 200 mm/நிமி
4. ஆர்க் ஆற்றல் (AWS/ASME வெப்ப உள்ளீடு): (22 × 200 × 60) / (1000 × 200) = 1.32 kJ/mm
5. ISO வெப்ப உள்ளீடு: 0.8 × 1.32 = 1.06 kJ/mm

இரண்டு அளவுகளும் ஒற்றை MIG பாஸ் உருவாக்கக்கூடிய 0.5–5 kJ/mm வரம்புக்குள் உள்ளன; ஆகவே கணிப்பான் முடிவை வழங்குகிறது.

அதே முறையில் வெல்ட் செய்யப்பட்ட 10 mm எஃகுடன் இதை ஒப்பிடவும். சூத்திரங்கள் 400 A, 30 V மற்றும் 100 mm/நிமி நகர்வு வேகத்தைக் கோருகின்றன. இதனால் 7.2 kJ/mm ஆர்க் ஆற்றல் கிடைக்கிறது; இது 5 kJ/mm உச்சவரம்பை மீறுகிறது. இந்த எண்களுக்குப் பதிலாக கணிப்பான் எச்சரிக்கையைக் காட்டும். 10 mm எஃகின் உண்மையான வெல்டுக்கு தகுதி பெற்ற செயல்முறையின் கீழ் பல பாதைகள் தேவைப்படும்; ஒரே பாதை மதிப்பீடு போதாது.

செயல்முறையின்படி வழக்கமான மின்னோட்டம் மற்றும் தடிமன் வரம்புகள்

இந்த வரம்புகள் பொதுவான பணிமனை நடைமுறையை விவரிக்கின்றன. குறிப்பிட்ட இயந்திரத்தின் வரம்புகளைப் பொருட்படுத்தாமல், கணிப்பானின் சூத்திரங்கள் ஒவ்வொரு செயல்முறைக்கும் அதே நேர்கோட்டு விதியைப் பயன்படுத்துகின்றன.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

வெல்டிங்கில் வெப்ப உள்ளீடு என்றால் என்ன? வெப்ப உள்ளீடு என்பது ஒரு மில்லிமீட்டர் வெல்டுக்கு வழங்கப்படும் வெப்ப ஆற்றல்; இது kJ/mm-ல் அளவிடப்படுகிறது. வெல்ட் எவ்வளவு ஆழமாக ஊடுருவுகிறது, அது எவ்வளவு வேகமாகக் குளிர்கிறது, சுற்றியுள்ள உலோகத்தின் அமைப்பு எவ்வளவு மாறுகிறது என்பவற்றை இது பாதிக்கிறது.

AWS வெப்ப உள்ளீட்டுக்கும் ISO வெப்ப உள்ளீட்டுக்கும் என்ன வேறுபாடு? AWS D1.1 மற்றும் ASME IX-இன் வெப்ப உள்ளீடு என்பது ஆர்க் ஆற்றல்: மின்னழுத்தம் × மின்னோட்டம் × 60, இதை 1000 × நகர்வு வேகத்தால் வகுக்க வேண்டும். ISO 1011-1 வெப்ப உள்ளீடு அந்த அளவை வெப்பத் திறன் காரணி k-ஆல் பெருக்குகிறது. TIG-க்கு காரணி 0.6; மற்ற மூன்று செயல்முறைகளுக்கு 0.8. இணைப்பு உண்மையில் உறிஞ்சும் ஆற்றலை இது சிறப்பாகக் காட்டுவதால், குறைந்த எண்ணை வழங்குகிறது.

கணிப்பான் ஏன் முடிவுக்குப் பதிலாக எச்சரிக்கையைக் காட்டுகிறது? ஒற்றைப் பாஸில் வெல்ட் செய்யப்படும் மெல்லிய பொருளுக்கு மட்டுமே நேர்கோட்டு விதிகளான இந்தச் சூத்திரங்கள் பொருந்தும். சுமார் 5 kJ/mm ஆர்க் ஆற்றலைத் தாண்டினால், அல்லது சூத்திரம் நகர்வு வேகத்தை பூஜ்யமாகவோ அதற்குக் குறைவாகவோ வழங்கினால், அந்த எண்ணுக்குப் பொருந்தும் ஒற்றைப் பாஸ் வெல்டிங் எதுவும் இல்லை. தவறான முடிவைக் காட்டுவதற்குப் பதிலாக கணிப்பான் முடிவைத் தடுத்து நிறுத்துகிறது.

தடிமனுக்குப் பதிலாக மின்னோட்டத்தை உள்ளிட முடியுமா? ஆம். மின்னோட்டத்தை உள்ளிட்டால், அதற்கு ஏற்ற தடிமனை கணிப்பான் மதிப்பிட்டு, பின்னர் அதிலிருந்து மின்னழுத்தம், நகர்வு வேகம் மற்றும் வெப்ப உள்ளீட்டைக் கணக்கிடும்.

இந்தச் சூத்திரங்கள் அலுமினியத்திற்குப் பொருந்துமா? இந்தச் சூத்திரங்கள் எஃகு வெல்டிங் நடைமுறையை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. எஃகைவிட அலுமினியம் வெப்பத்தை வேகமாக வெளியேற்றுகிறது; எனவே அதே தடிமனுள்ள எஃகுடன் ஒப்பிடும்போது பொதுவாக சுமார் 30% அதிக மின்னோட்டமும், தூய ஆர்கன் அல்லது ஆர்கன்-ஹீலியம் பாதுகாப்பு வாயுவும் தேவைப்படும்.

இது வெல்டிங் செயல்முறை விவரக்குறிப்புக்கு (WPS) மாற்றாக இருக்குமா? இல்லை. விதிமுறை கட்டுப்பாட்டில் உள்ள பணிகளுக்கு, குறிப்பிட்ட இணைப்பு மற்றும் பொருளுக்காகச் சோதிக்கப்பட்டு ஆவணப்படுத்தப்பட்ட தகுதி பெற்ற WPS-க்கே முன்னுரிமை உண்டு. கணிப்பான் ஆரம்ப அமைப்பிற்கான தொடக்கப் புள்ளியை வழங்குகிறது; சான்றளிக்கப்பட்ட செயல்முறையை அல்ல.

குறிப்புகள்

1. American Welding Society. AWS D1.1/D1.1M Structural Welding Code — Steel.
2. International Organization for Standardization. EN ISO 1011-1, Recommendations for welding of metallic materials.
3. Jeffus, L. Welding: Principles and Applications, 8-ஆம் பதிப்பு. Cengage Learning, 2021.
4. TWI Ltd. “Calculating Heat Input.” twi-global.com.