ইলেকট্রন বিম ওয়েল্ডিং

ফিউশন: ভ্যাকুয়ামে একটি ইলেকট্রন রশ্মি খুব পুরু ধাতু ওয়েল্ড করে

ইলেকট্রন বিম ওয়েল্ডিং ভ্যাকুয়াম চেম্বারের ভেতরে উচ্চ গতিতে ছোড়া ইলেকট্রনের ফোকাস করা স্রোত দিয়ে জোড় গলায়। এটি সব ফিউশন ওয়েল্ডের মধ্যে সবচেয়ে গভীর, সরু ও পরিচ্ছন্ন ওয়েল্ড বানায়, এক পাসে 10 cm-এর বেশি পুরু ইস্পাত ভেদ করে। বিমানের ইঞ্জিন, রকেটের অংশ ও পার্টিকল অ্যাক্সেলেরেটর এর ওপর নির্ভর করে।

ছবি: Zobac, CC0, সূত্র: Wikimedia Commons

ইলেকট্রন বিম ওয়েল্ডিং · ভ্যাকুয়াম চেম্বারের ভেতরে গান, রশ্মি ও কিহোলবৃত্তাকার সংখ্যাগুলো নিচের ধাপের সঙ্গে মেলে; গানের মাথা থেকে অংশ পর্যন্ত রশ্মিকে অনুসরণ করুন।

যেভাবে কাজ করে

ইলেকট্রন মুক্ত করুন। একটি টাংস্টেন ক্যাথোড (ঋণাত্মক ইলেকট্রোড) গরম করা হয় যতক্ষণ না তা ইলেকট্রন ছাড়ে, অনেকটা পুরনো বাল্বের ফিলামেন্টের মতো।
তাদের ত্বরান্বিত করুন। উচ্চ ভোল্টেজ, সাধারণত প্রায় 30–150 kV, ইলেকট্রনগুলোকে অ্যানোডের (ধনাত্মক প্লেট) একটি ছিদ্রের মধ্য দিয়ে টেনে নেয়। তারা আলোর গতির একটি বড় ভগ্নাংশ গতিতে বেরোয়।
ফোকাস করুন ও চালনা করুন। চৌম্বক কয়েল লেন্সের মতো কাজ করে: রশ্মিকে এক মিলিমিটারের অনেক কম বিন্দুতে চেপে আনে এবং ওয়েল্ডের আকার দিতে তাকে দোলাতে পারে।
জোড়ে আঘাত করুন। ইলেকট্রন ধাতুতে আঘাত করলে তাদের গতিশক্তি প্রায় তাৎক্ষণিকভাবে তাপে পরিণত হয়। ভ্যাকুয়াম (বাতাসের চাপ স্বাভাবিকের মোটামুটি দশ লাখ ভাগের এক ভাগ বা তারও কম) বাতাসের অণুকে রশ্মি ছড়াতে দেয় না।
একটি কিহোল ড্রিল করুন। লেজার ওয়েল্ডিংয়ের মতো, ধাতু গলে এবং আংশিক ফোটে, ফলে পুরো পুরুত্ব জুড়ে পৌঁছানো একটি সরু বাষ্প-নালা খোলে।
এগোন ও জমতে দিন। টেবিল স্থির রশ্মির নিচ দিয়ে অংশটি সরায়। কিহোলের পেছনে গলিত ধাতু বন্ধ হয়ে জমে যায় এবং এমন একটি সিম তৈরি করে যা প্রস্থের প্রায় 20 গুণ গভীর হতে পারে।

ভ্যাকুয়াম কেন গুরুত্বপূর্ণ। এটি একই সঙ্গে শক্তি ও দুর্বলতা। বাতাস না থাকা মানে জারণ নেই, শিল্ডিং গ্যাসও নেই, যা টাইটানিয়ামের মতো বিক্রিয়াশীল ধাতুর জন্য উপযোগী। কিন্তু প্রতিটি ব্যাচকে চেম্বার পাম্প-ডাউন হওয়া পর্যন্ত অপেক্ষা করতে হয়, প্রায়ই কয়েক মিনিট।

মূল তথ্য

উপাদান: ইস্পাত, স্টেইনলেস ইস্পাত, টাইটানিয়াম, নিকেল সুপারঅ্যালয়, তামা, নায়োবিয়াম ও ট্যান্টালামের মতো রিফ্র্যাক্টরি ধাতু; অনেক ভিন্ন ধাতুর জোড়া
সাধারণ অংশ: জেট-ইঞ্জিনের রোটর ও গিয়ার, রকেট ও স্যাটেলাইটের অংশ, ট্রান্সমিশন গিয়ার, অ্যাক্সেলেরেটর ক্যাভিটি, পারমাণবিক উপাদান
অংশের আকার: ক্ষুদ্র সেন্সর থেকে কয়েক মিটার লম্বা অংশ পর্যন্ত; সীমা ঠিক করে চেম্বার
নির্ভুলতা: খুব কম বিকৃতি; অংশ প্রায়ই চূড়ান্ত আকারের কাছাকাছি, প্রায় ±0.1 mm-এর মধ্যে ওয়েল্ড করা যায়
পৃষ্ঠের মান: সম্পূর্ণ ভেদ হলে দুই পিঠেই সরু, মসৃণ সিম; স্প্যাটার সামান্য বা নেই
কোন ব্যাচ আকারে মানানসই: উচ্চ-মূল্যের অংশের ছোট থেকে মাঝারি ব্যাচ; কিছু গাড়ির গিয়ার কারখানা বেশি পরিমাণে চালায়
টুলিং ও মেশিনের খরচ: মোটামুটি কয়েক লাখ থেকে কয়েক কোটি ডলার, সঙ্গে ফিক্সচার
গতি: দ্রুত ওয়েল্ডিং, প্রায়ই মিনিটে প্রায় 1 m, কিন্তু প্রতিটি চেম্বার লোডের জন্য কয়েক মিনিটের পাম্প-ডাউন

শক্তি ও সীমাবদ্ধতা

শক্তির দিক

যেকোনো প্রক্রিয়ার মধ্যে সবচেয়ে গভীর এক-পাস ওয়েল্ড
খুব সরু ওয়েল্ড, তাই বিকৃতি সামান্য
ভ্যাকুয়াম বিক্রিয়াশীল ধাতুকে নিখুঁতভাবে পরিচ্ছন্ন রাখে
ওয়েল্ড করা কঠিন ও ভিন্ন ধাতু জোড়ে

সীমাবদ্ধতা

ভ্যাকুয়াম চেম্বার লাগে, যা অংশের আকার সীমিত করে এবং পাম্প-ডাউনের সময় বাড়ায়
অত্যন্ত দামি মেশিন ও দক্ষ অপারেটর
এক্স-রে তৈরি করে, তাই চেম্বারে শিল্ডিং দিতে হয়
অংশগুলো আঁটসাঁট ফিট করতে হবে এবং চুম্বকত্ব-মুক্ত হতে হবে, নইলে রশ্মি সরে যায়

কোথায় ব্যবহৃত হয়

মহাকাশজেট-ইঞ্জিনের কম্প্রেসার রোটর, টাইটানিয়াম কাঠামো, রকেট নজল
মহাকাশস্যাটেলাইটের জ্বালানি ট্যাংক ও থ্রাস্টারের অংশ
অটোমোটিভট্রান্সমিশন গিয়ার ও গিয়ার ক্লাস্টার
বিজ্ঞান ও জ্বালানিপার্টিকল-অ্যাক্সেলেরেটর ক্যাভিটি, পারমাণবিক রিঅ্যাক্টরের অংশ
চিকিৎসা ও ইলেকট্রনিক্সসেন্সর ও সিল করা যন্ত্রের হাউজিং

কীভাবে চিনবেন

অত্যন্ত সরু, সোজা সিম, পুরু অংশেও প্রায়ই 1–2 mm-এর কম চওড়া।
একই সরু সিম পেছনের তলেও দেখা যায় (সম্পূর্ণ ভেদ)।
সিমের পাশে উজ্জ্বল, অক্সাইড-মুক্ত ধাতু, তাপের রং ছাড়া, এমনকি টাইটানিয়ামেও।

তুলনা করুন

লেজার ওয়েল্ডিং7.4ইলেকট্রনের বদলে আলো দিয়ে একই কিহোল ধারণা; এটি খোলা বাতাসে কাজ করে কিন্তু কম গভীরে পৌঁছায়।আর্ক ওয়েল্ডিং7.1পুরু প্লেটে খাঁজ ও অনেক পাস লাগে, যা তাপ ও বিকৃতি বাড়ায়, ইলেকট্রন বিম ওয়েল্ডিং যা এড়ায়।ফ্রিকশন স্টির ওয়েল্ডিং7.6উচ্চ-মানের ওয়েল্ড বানানোর আরেক উপায়, কিন্তু না গলিয়ে এবং কেবল অ্যালুমিনিয়ামের মতো নরম ধাতুতে।

দেখুন

Cambridge Vacuum Engineering · গান, রশ্মি ও কিহোল, অ্যানিমেশনে

Aluminium Guide Videos · প্রক্রিয়ার সহজ ভাষায় সংক্ষিপ্ত পরিচিতি

TWI Ltd · একটি গবেষণাগারে আসল মেশিন ও চেম্বার

TWI Ltd · খুব বড় অংশ কীভাবে বিশাল ভ্যাকুয়াম চেম্বারে বসে

আসল ছবি দেখুন

উইকিপিডিয়া: Electron-beam welding — নীতি, গান ও চেম্বারের চিত্র, ছবির লিংকসহ
Wikimedia Commons-এ ছবি খোঁজা

মনে রাখুন

উচ্চ ভোল্টেজে ছোড়া ইলেকট্রন এত শক্তি বহন করে যে খুব পুরু ধাতুর ভেতর দিয়ে কিহোল খুলে দেয়।
ভ্যাকুয়াম রশ্মিকে ফোকাসে রাখে এবং ওয়েল্ডকে নিখুঁতভাবে পরিচ্ছন্ন রাখে।
এটি সবচেয়ে গভীর, সরু ওয়েল্ড দেয়, তবে বিনিময়ে চেম্বার, পাম্প-ডাউনের সময় ও উচ্চ দাম লাগে।