লেজার ওয়েল্ডিং-এ নাইট্রোজেন বিশুদ্ধতাকে প্রভাবিত করে এমন কারকগুলি কী কী?

পরিচিতি

লেজার ওয়েল্ডিং আধুনিক উত্পাদনে একটি বিপ্লবী প্রযুক্তি হিসাবে আত্মপ্রকাশ করেছে, যা তার নির্ভুলতা, উচ্চ-গতি সম্পন্ন অপারেশন এবং সর্বনিম্ন তাপ-প্রভাবিত অঞ্চলের জন্য বিখ্যাত। এই প্রক্রিয়ায়, নাইট্রোজেন একটি সুরক্ষা গ্যাস হিসাবে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। ওয়েল্ড পুলের জারণ প্রতিরোধ, ছিদ্রতা হ্রাস এবং ওয়েল্ডের মোট গুণগত মান উন্নয়নের জন্য উচ্চ-বিশুদ্ধতা নাইট্রোজেন অপরিহার্য। যাইহোক, এই নিবন্ধে আমরা বিস্তারিতভাবে আলোচনা করবো যে, নির্দিষ্ট নাইট্রোজেন বিশুদ্ধতা অর্জন এবং বজায় রাখা কয়েকটি কারকের প্রভাবে নির্ভরশীল।

1. নাইট্রোজেনের উৎস

1.1 বায়ুমণ্ডলীয় উৎপাদন

লেজার ওয়েল্ডিং-এ সাধারণত যে নাইট্রোজেন ব্যবহৃত হয় তা বাতাস থেকে উৎপাদন করা হয়। বাতাসে প্রায় 78% নাইট্রোজেন থাকে, যার সাথে অক্সিজেন, আর্গন এবং অন্যান্য গ্যাসের অতি সামান্য পরিমাণ মিশ্রিত থাকে। বাতাস থেকে নাইট্রোজেন পেতে, প্রেশার সোয়িং অ্যাডসরপশন (পিএসএ) বা মেমব্রেন সেপারেশনের মতো পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। পিএসএ-তে, বাতাসকে সংকুচিত করে অ্যাডসরবেন্ট উপকরণের (সাধারণত জিওলাইট) একটি বিছানা দিয়ে প্রবাহিত করা হয়। এই উপকরণগুলির নাইট্রোজেনের তুলনায় অক্সিজেন এবং অন্যান্য দূষণকারী পদার্থের প্রতি আকর্ষণ বেশি থাকে। ফলে, নাইট্রোজেন গ্যাস পৃথক হয়ে যায় এবং সংগ্রহ করা হয়। তবে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা নাইট্রোজেন উৎপাদনে পিএসএ সিস্টেমের দক্ষতা অ্যাডসরবেন্টের মান, অপারেটিং চাপ এবং তাপমাত্রা, এবং আগত বাতাসের প্রবাহের হারের মতো কয়েকটি উপাদানের উপর নির্ভর করে। যদি সময়ের সাথে অ্যাডসরবেন্ট সন্তৃপ্ত বা ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে যায়, তবে নাইট্রোজেনের বিশুদ্ধতায় হ্রাস ঘটতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যদি পিএসএ ইউনিটটি ঠিকভাবে রক্ষণাবেক্ষণ না করা হয় এবং অ্যাডসরবেন্টকে কার্যকরভাবে পুনরুদ্ধার করা না হয়, তবে অক্সিজেন এবং অন্যান্য দূষণকারী পদার্থ ভেঙে পড়তে শুরু করতে পারে, যার ফলে নাইট্রোজেনের বিশুদ্ধতা নির্দিষ্ট 99.99% (বা কিছু ক্ষেত্রে তারও বেশি) থেকে কমে যায়।

অন্যদিকে মেমব্রেন পৃথকীকরণ একটি অর্ধ-ভেদ্য মেমব্রেন ব্যবহার করে। যখন সংকুচিত বায়ু এই মেমব্রেনের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন ছোট অণুর আকারের গ্যাসসমূহ (যেমন অক্সিজেন) নাইট্রোজেনের তুলনায় মেমব্রেনের মধ্য দিয়ে সহজে প্রবেশ করে। তারপরে নাইট্রোজেন-সমৃদ্ধ স্ট্রিম সংগ্রহ করা হয়। কিন্তু মেমব্রেনের অখণ্ডতা এবং মেমব্রেনের পারে চাপ পার্থক্যের মতো কারণগুলি বিশুদ্ধতাকে প্রভাবিত করতে পারে। ক্ষতিগ্রস্ত মেমব্রেন আরও বেশি দূষণ পার হওয়ার অনুমতি দিতে পারে, এতে নাইট্রোজেনের বিশুদ্ধতা হ্রাস পায়।

1.2 তরল নাইট্রোজেন

তরল নাইট্রোজেন লেজার ওয়েল্ডিংয়ের জন্য নাইট্রোজেনের আরেকটি উৎস। এটি ক্রায়োজেনিক ট্যাঙ্কে সংরক্ষিত থাকে এবং ব্যবহারের আগে বাষ্পে পরিণত করা হয়। তরল নাইট্রোজেনের সাদৃশ্য সাধারণত খুব উচ্চ হয়, প্রায়শই 99.999% এর বেশি। তবে, বাষ্পীভবনের প্রক্রিয়াকালে দূষণের ঝুঁকি থাকে। যদি বাষ্পীভবন সরঞ্জাম পরিষ্কার না হয় অথবা সরবরাহ ব্যবস্থায় কোথাও রিস থাকে, তাহলে পরিবেশ থেকে আর্দ্রতা বা অন্যান্য গ্যাস নাইট্রোজেনের সঙ্গে মিশে যেতে পারে, ফলে এর সাদৃশ্য হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ, যদি ক্রায়োজেনিক ট্যাঙ্কের ইনসুলেশন ক্ষতিগ্রস্ত হয়, তাহলে উষ্ণ বাতাস প্রবেশ করতে পারে, যার ফলে আর্দ্রতা ঘনীভূত হয় এবং বাষ্পীভূত হওয়ার সময় নাইট্রোজেনকে দূষিত করতে পারে।

2. উপকরণের ভিত্তিতে সাদৃশ্য প্রয়োজনীয়তা

2.1 স্টেইনলেস স্টীল ওয়েল্ডিং

লেজার ওয়েল্ডিং সময় স্টেইনলেস স্টিলের ক্ষেত্রে উচ্চ নাইট্রোজেন শুদ্ধতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ক্রোমিয়াম স্টেইনলেস স্টিলের একটি উপাদান যা পৃষ্ঠের উপর একটি সুরক্ষা অক্সাইড স্তর তৈরি করে। ওয়েল্ডিং এর সময়, যদি নাইট্রোজেন শুদ্ধতা অপর্যাপ্ত হয়, তখন অক্সিজেন গলিত ধাতুর সাথে বিক্রিয়া করতে পারে, এই সুরক্ষা অক্সাইড স্তর গঠন ব্যাহত করতে পারে। এটি ওয়েল্ডেড জয়েন্টের ক্ষয় প্রতিরোধের ক্ষমতা হ্রাস করতে পারে। উচ্চ মানের স্টেইনলেস স্টিল লেজার ওয়েল্ডিং এর জন্য প্রায়শই 99.995% বা তার বেশি নাইট্রোজেন শুদ্ধতার পরামর্শ দেওয়া হয়। এই শুদ্ধতা থেকে কোনও ক্ষুদ্র বিচ্যুতি ওয়েল্ড পৃষ্ঠে দৃশ্যমান জারণ ঘটাতে পারে, যা কেবলমাত্র চেহারা কে প্রভাবিত করে না বরং ওয়েল্ডেড উপাদানের দীর্ঘমেয়াদী কর্মক্ষমতা কেও প্রভাবিত করে।

2.2 অ্যালুমিনিয়াম এবং এর সংকর ধাতু

অ্যালুমিনিয়াম এবং এর সংকর ধাতুগুলি অক্সিজেনের প্রতি খুব বেশি সক্রিয়। এই উপকরণগুলির লেজার ওয়েল্ডিংয়ে, নাইট্রোজেন গলিত পুলের জারণ প্রতিরোধে একটি আবরণ হিসাবে কাজ করে। যাইহোক, বিভিন্ন অ্যালুমিনিয়াম সংকর নাইট্রোজেনের বিশুদ্ধতার প্রতি বিভিন্ন সংবেদনশীলতা দেখাতে পারে। উদাহরণ হিসাবে, বিমান প্রযুক্তি প্রয়োগে ব্যবহৃত কিছু উচ্চ-শক্তি সম্পন্ন অ্যালুমিনিয়াম সংকরগুলি প্রায়শই 99.999% বিশুদ্ধ নাইট্রোজেনের প্রয়োজন হয়। কম বিশুদ্ধতা সম্পন্ন নাইট্রোজেন ওয়েল্ডে অশুদ্ধি প্রবর্তন করতে পারে, যা থেকে ছিদ্রতা তৈরি হতে পারে অথবা যৌথের যান্ত্রিক শক্তি হ্রাস পেতে পারে। অন্যদিকে, কম গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগে ব্যবহৃত কিছু সাধারণ অ্যালুমিনিয়াম সংকরের ক্ষেত্রে 99.99% বিশুদ্ধতা সম্পন্ন নাইট্রোজেন গ্রহণযোগ্য হতে পারে, তবুও যেকোনো উল্লেখযোগ্য বিচ্যুতি ওয়েল্ডে ত্রুটি সৃষ্টি করতে পারে।

3. সরঞ্জাম - সংক্রান্ত কারক

3.1 গ্যাস সরবরাহ পদ্ধতি

লেজার ওয়েল্ডিং সেটআপে গ্যাস ডেলিভারি সিস্টেমে পাইপ, ভালভ এবং ফ্লো মিটার অন্তর্ভুক্ত থাকে। যদি এই উপাদানগুলি পরিষ্কার না হয় বা এমন উপকরণ দিয়ে তৈরি হয় যা নাইট্রোজেন বা বাতাসের দূষণের সাথে বিক্রিয়া করতে পারে, তবে তা নাইট্রোজেনের পরিশুদ্ধতাকে প্রভাবিত করতে পারে। উদাহরণ হিসাবে বলা যায়, যদি পাইপগুলি মরিচা ধরা হয়, তবে লোহা অক্সাইডের কণা নাইট্রোজেনের স্রোতের মধ্যে চলে যেতে পারে। যেসব ভালভ ঠিকভাবে সিল করা হয় না, সেগুলি বাতাসকে সিস্টেমে ফুটো হওয়ার অনুমতি দিতে পারে, নাইট্রোজেনকে দুর্বল করে দিতে পারে এবং এর পরিশুদ্ধতা কমিয়ে দিতে পারে। ফ্লো মিটারগুলি সঠিকভাবে ক্যালিব্রেট করা দরকার। প্রবাহের হার ভুল হলে ওয়েল্ডিং এলাকায় নাইট্রোজেন এবং চারপাশের বাতাসের মধ্যে অনুপযুক্ত ভারসাম্য তৈরি হতে পারে। যদি নাইট্রোজেনের প্রবাহের হার খুব কম হয়, তবে এটি ওয়েল্ড পুলকে কার্যকরভাবে আবরণ করতে পারবে না, অক্সিজেনকে প্রবেশের অনুমতি দিতে পারে এবং কার্যকর এলাকায় নাইট্রোজেনের পরিশুদ্ধতা কমিয়ে দিতে পারে।

3.2 লেজার ওয়েল্ডিং মেশিনের ডিজাইন

লেজার ওয়েল্ডিং মেশিনের নিজস্ব ডিজাইন নাইট্রোজেনের পরিশোধনের উপর প্রভাব ফেলতে পারে। কিছু লেজার ওয়েল্ডিং মেশিনে ওয়েল্ডিং এলাকার চারপাশে ভালো সিলযুক্ত কক্ষ থাকে, যা উচ্চ-পরিশোধিত নাইট্রোজেন পরিবেশ বজায় রাখতে সাহায্য করে। খারাপ মানের সিলযুক্ত মেশিনে বাতাস ওয়েল্ডিং অঞ্চলে প্রবেশ করতে পারে, যার ফলে নাইট্রোজেন দূষিত হয়। অতিরিক্তভাবে, নাইট্রোজেন সরবরাহকারী গ্যাস নজেলগুলির অবস্থান এবং অভিমুখিতা গুরুত্বপূর্ণ। যদি নজেলগুলি সঠিকভাবে ডিজাইন বা অবস্থান করা না হয়, তবে ওয়েল্ড পুলের চারপাশে নাইট্রোজেন সমানভাবে ছড়িয়ে পড়বে না। এর ফলে এমন অঞ্চল তৈরি হতে পারে যেখানে নাইট্রোজেনের ঘনত্ব কম থাকে, যা কার্যত সেই গুরুত্বপূর্ণ অঞ্চলগুলিতে পরিশোধন হ্রাস করে।

4. পরিবেশগত উপাদান

4.1 আদ্রতা

চারপাশের পরিবেশে আর্দ্রতা নাইট্রোজেনের বিশুদ্ধতাকে প্রভাবিত করতে পারে। বাতাসের আর্দ্রতা নাইট্রোজেনের স্রোতে প্রবেশ করতে পারে, বিশেষ করে যদি গ্যাস সরবরাহ ব্যবস্থায় কোথাও রিসেক থাকে অথবা নাইট্রোজেন উৎপাদন প্রক্রিয়াকালীন এমনটি ঘটে। পানির বাষ্প যখন ধাতুর সাথে প্রতিক্রিয়া করে তখন হাইড্রোজেন উৎপন্ন হয়, যা ওয়েল্ডে ছিদ্র সৃষ্টির কারণ হতে পারে। উচ্চ আর্দ্রতা সম্পন্ন পরিবেশে বিশেষ সতর্কতা অবলম্বন করা প্রয়োজন, যেমন নাইট্রোজেন সরবরাহ লাইনে আর্দ্রতা অপসারণের জন্য শোষক শুষ্ককারী ব্যবহার করা। নাইট্রোজেনে পানির বাষ্পের ক্ষুদ্র পরিমাণও ওয়েল্ডের গুণগত মানের উপর খারাপ প্রভাব ফেলতে পারে, তাই উচ্চ মানের লেজার ওয়েল্ড অর্জনের জন্য নাইট্রোজেনে কম আর্দ্রতা বজায় রাখা আবশ্যিক।

4.2 তাপমাত্রা

তাপমাত্রার পরিবর্তন নাইট্রোজেনের বিশুদ্ধতাকেও প্রভাবিত করতে পারে। PSA এর মতো কিছু নাইট্রোজেন উৎপাদন পদ্ধতিতে, তাপমাত্রা অ্যাডসর্বেন্ট উপকরণগুলির অ্যাডসর্পশন ক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে। উচ্চ তাপমাত্রা বাতাস থেকে দূষণ অপসারণে অ্যাডসর্বেন্টের দক্ষতা হ্রাস করতে পারে, যার ফলে কম বিশুদ্ধতা নাইট্রোজেন উৎপন্ন হয়। এছাড়াও, গ্যাস সরবরাহ সিস্টেমে, তাপমাত্রার পরিবর্তন পাইপ এবং ভালভগুলির প্রসারণ বা সংকোচন ঘটাতে পারে। যদি এই উপাদানগুলি এমনভাবে ডিজাইন করা না হয় যেগুলি এই তাপমাত্রা-প্ররোচিত পরিবর্তনগুলি সহ্য করতে পারে, তবে বাতাস প্রবেশের অনুমতি দিয়ে নাইট্রোজেনের বিশুদ্ধতা হ্রাস করে এমন ফুটো তৈরি হতে পারে।

5। সাধারণ প্রশ্ন এবং উত্তর

প্রশ্ন ১: লেজার ওয়েল্ডিংয়ের জন্য আমি উচ্চ বিশুদ্ধতার নাইট্রোজেনের পরিবর্তে নিয়মিত সংকুচিত বায়ু ব্যবহার করতে পারি?

উত্তরঃ নিয়মিত সংকুচিত বাতাসে উল্লেখযোগ্য পরিমাণ অক্সিজেন (প্রায় ২১%) থাকে। লেজার ওয়েল্ডিংয়ের সময়, অক্সিজেন গলিত ধাতুর সাথে প্রতিক্রিয়া দেখাবে, যা অক্সিডেশন, ছিদ্রযুক্ততা এবং ওয়েল্ডের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য হ্রাস করবে। উচ্চ বিশুদ্ধ নাইট্রোজেন ব্যবহার করা হয় যা ওয়েল্ডিং পুলের চারপাশে একটি নিষ্ক্রিয় পরিবেশ তৈরি করে, এই সমস্যাগুলি প্রতিরোধ করে। তাই লেজার ওয়েল্ডিংয়ের জন্য নিয়মিত চাপযুক্ত বাতাস ব্যবহার করা ভালো নয়।

প্রশ্ন ২ঃ আমার লেজার ওয়েল্ডিং সেটআপে নাইট্রোজেনের বিশুদ্ধতা কতবার পরীক্ষা করা উচিত?

উত্তরঃ নাইট্রোজেন বিশুদ্ধতা পরীক্ষা করার পরামর্শ দেওয়া হয় দিনে অন্তত একবার, বিশেষ করে যদি লেজার ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া অবিচ্ছিন্ন হয়। তবে, যদি খারাপ সোল্ডার মানের কোন লক্ষণ থাকে, যেমন অত্যধিক porosity বা অক্সিডেশন, নাইট্রোজেন বিশুদ্ধতা অবিলম্বে পরীক্ষা করা উচিত। এছাড়াও, যদি নাইট্রোজেন উত্পাদন সিস্টেম, গ্যাস সরবরাহ সিস্টেম বা পরিবেশের কোনও পরিবর্তন ঘটে থাকে তবে ধ্রুবতা পরীক্ষা করা অবিচ্ছিন্ন জোড়ের গুণমান নিশ্চিত করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

প্রশ্ন 3: আমি যদি আমার লেজার ওয়েল্ডিং সেটআপের নাইট্রোজেন বিশুদ্ধতা প্রয়োজনীয়ের চেয়ে কম খুঁজে পাই তবে আমি কী করতে পারি?

উত্তর: প্রথমে নাইট্রোজেন উৎপাদন সিস্টেম পরীক্ষা করুন। যদি এটি একটি PSA সিস্টেম হয়, তাহলে নিশ্চিত করুন যে শোষকটি সঠিকভাবে পুনর্জীবিত হয়েছে এবং সংতৃপ্ত হয়নি। মেমব্রেন পৃথকীকরণ সিস্টেমের ক্ষেত্রে, মেমব্রেনে কোনও ক্ষতি হয়েছে কিনা পরীক্ষা করুন। গ্যাস সরবরাহ সিস্টেমে, পাইপ, ভালভ এবং সংযোগগুলিতে কোনও ক্ষতি হয়েছে কিনা পরীক্ষা করুন। ময়লা উপাদানগুলি পরিষ্কার করুন। যদি তরল নাইট্রোজেন ব্যবহার করা হয়, তাহলে নিশ্চিত করুন যে বাষ্পীভবন সরঞ্জামটি পরিষ্কার এবং সরবরাহ লাইনগুলি দূষণমুক্ত। যদি সমস্যাটি অব্যাহত থাকে, তবে একজন পেশাদার প্রযুক্তিবিদ বা নাইট্রোজেন-সংক্রান্ত সরঞ্জাম প্রস্তুতকারকের সাথে পরামর্শ করুন।