স্টেইনলেস স্টিল ওয়েল্ডিং করার জন্য এর ধাতব গঠন এবং সংশ্লিষ্ট ভৌত ও যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য বজায় রাখতে শিল্ডিং গ্যাস নির্বাচন করা প্রয়োজন। স্টেইনলেস স্টিলের জন্য সাধারণ শিল্ডিং গ্যাস উপাদানগুলোর মধ্যে রয়েছে আর্গন, হিলিয়াম, অক্সিজেন, কার্বন ডাইঅক্সাইড, নাইট্রোজেন এবং হাইড্রোজেন (চিত্র ১ দেখুন)। বিভিন্ন ডেলিভারি মোড, তারের ধরন, বেস অ্যালয়, কাঙ্ক্ষিত বিড প্রোফাইল এবং ট্র্যাভেল স্পিডের প্রয়োজন অনুসারে এই গ্যাসগুলোকে বিভিন্ন অনুপাতে মিশ্রিত করা হয়।
স্টেইনলেস স্টিলের দুর্বল তাপ পরিবাহিতা এবং শর্ট-সার্কিট ট্রান্সফার গ্যাস মেটাল আর্ক ওয়েল্ডিং (GMAW)-এর তুলনামূলকভাবে "ঠান্ডা" প্রকৃতির কারণে, এই প্রক্রিয়ায় একটি "ট্রাই-মিক্স" গ্যাসের প্রয়োজন হয়, যা ৮৫% থেকে ৯০% হিলিয়াম (He), ১০% পর্যন্ত আর্গন (Ar) এবং ২% থেকে ৫% কার্বন ডাই অক্সাইড (CO2) দ্বারা গঠিত। একটি সাধারণ ট্রাইব্লেন্ড মিশ্রণে ৯০% He, ৭-১/২% Ar এবং ২-১/২% CO2 থাকে। হিলিয়ামের উচ্চ আয়নীকরণ ক্ষমতা শর্ট সার্কিটের পরে আর্কিংকে ত্বরান্বিত করে; এর উচ্চ তাপ পরিবাহিতার সাথে মিলিত হয়ে, He-এর ব্যবহার গলিত পুলের তরলতা বৃদ্ধি করে। ট্রাইমিক্সের Ar উপাদানটি ওয়েল্ড পুডলকে সাধারণভাবে রক্ষা করে, অন্যদিকে CO2 একটি প্রতিক্রিয়াশীল উপাদান হিসেবে আর্ককে স্থিতিশীল করতে কাজ করে (বিভিন্ন শিল্ডিং গ্যাস কীভাবে ওয়েল্ড বিড প্রোফাইলকে প্রভাবিত করে তা জানতে চিত্র ২ দেখুন)।
কিছু ত্রিমাত্রিক মিশ্রণে স্টেবিলাইজার হিসেবে অক্সিজেন ব্যবহৃত হতে পারে, আবার অন্যগুলোতে একই প্রভাব অর্জনের জন্য He/CO2/N2 মিশ্রণ ব্যবহার করা হয়। কিছু গ্যাস পরিবেশকের নিজস্ব গ্যাস মিশ্রণ থাকে যা প্রতিশ্রুত সুবিধাগুলো প্রদান করে। ডিলাররাও একই প্রভাবের জন্য অন্যান্য ট্রান্সমিশন মোডের ক্ষেত্রে এই মিশ্রণগুলোর সুপারিশ করে থাকেন।
উৎপাদকরা যে সবচেয়ে বড় ভুলটি করেন তা হলো, মাইল্ড স্টিলের জন্য ব্যবহৃত একই গ্যাস মিশ্রণ (৭৫% আর্গন/২৫% কার্বন ডাইঅক্সাইড) দিয়ে জিএমএডব্লিউ (GMAW) স্টেইনলেস স্টিল ওয়েল্ডিং করার চেষ্টা করা, সাধারণত কারণ তারা একটি অতিরিক্ত সিলিন্ডারের ব্যবস্থা করতে চান না। এই মিশ্রণে অতিরিক্ত কার্বন থাকে। প্রকৃতপক্ষে, সলিড ওয়্যারের জন্য ব্যবহৃত যেকোনো শিল্ডিং গ্যাসে সর্বোচ্চ ৫% কার্বন ডাইঅক্সাইড থাকা উচিত। এর চেয়ে বেশি পরিমাণে ব্যবহার করলে যে ধাতুবিদ্যা তৈরি হয়, তাকে আর এল-গ্রেড অ্যালয় (L-grade alloy) হিসেবে বিবেচনা করা হয় না (এল-গ্রেডে কার্বনের পরিমাণ ০.০৩%-এর নিচে থাকে)। শিল্ডিং গ্যাসে অতিরিক্ত কার্বন ক্রোমিয়াম কার্বাইড তৈরি করতে পারে, যা ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য হ্রাস করে। ওয়েল্ডের পৃষ্ঠে কালিও (soot) দেখা যেতে পারে।
প্রসঙ্গত উল্লেখ্য, ৩০০ সিরিজের বেস অ্যালয় (৩০৮, ৩০৯, ৩১৬, ৩৪৭) ব্যবহার করে শর্টিং জিএমএডব্লিউ (GMAW) ওয়েল্ডিংয়ের জন্য ধাতু নির্বাচনের সময় প্রস্তুতকারকদের এলএসআই (LSi) গ্রেড বেছে নেওয়া উচিত। এলএসআই ফিলারে কার্বনের পরিমাণ কম (০.০২%) থাকে এবং তাই আন্তঃকণা ক্ষয়ের (intergranular corrosion) ঝুঁকি থাকলে এটি বিশেষভাবে সুপারিশ করা হয়। সিলিকনের উচ্চ পরিমাণ ওয়েল্ডের বৈশিষ্ট্য, যেমন ওয়েটিং (wetting), উন্নত করে, যা ওয়েল্ডের শীর্ষভাগকে (crown) সমতল করতে এবং প্রান্তভাগে (toe) ফিউশনকে ত্বরান্বিত করতে সাহায্য করে।
শর্ট-সার্কিট ট্রান্সফার প্রক্রিয়া ব্যবহার করার সময় প্রস্তুতকারকদের সতর্কতা অবলম্বন করা উচিত। আর্ক নিভে যাওয়ার কারণে অসম্পূর্ণ ফিউশন হতে পারে, যা এই প্রক্রিয়াটিকে গুরুত্বপূর্ণ কাজের জন্য নিম্নমানের করে তোলে। অধিক পরিমাণে ওয়েল্ডিংয়ের ক্ষেত্রে, যদি উপাদানটি এর তাপ সহ্য করতে পারে (পালস স্প্রে মোড ব্যবহার করে ওয়েল্ড করা সবচেয়ে পাতলা উপাদান প্রায় ≥ ১/১৬ ইঞ্চি), তবে পালস স্প্রে ট্রান্সফার একটি ভালো বিকল্প হবে। যেখানে উপাদানের পুরুত্ব এবং ওয়েল্ডিংয়ের স্থান সহায়ক, সেখানে স্প্রে ট্রান্সফার GMAW পছন্দনীয়, কারণ এটি আরও সামঞ্জস্যপূর্ণ ফিউশন প্রদান করে।
এই উচ্চ তাপ স্থানান্তর মোডগুলির জন্য হিলিয়াম (He) শিল্ডিং গ্যাসের প্রয়োজন হয় না। ৩০০ সিরিজের অ্যালয়ের স্প্রে ট্রান্সফার ওয়েল্ডিংয়ের জন্য, সাধারণত ৯৮% আর্গন (Ar) এবং ২% সক্রিয় উপাদান, যেমন কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO2) বা অক্সিজেন (O2) ব্যবহার করা হয়। কিছু গ্যাস মিশ্রণে অল্প পরিমাণে নাইট্রোজেন (N2)-ও থাকতে পারে। নাইট্রোজেনের আয়নীকরণ বিভব এবং তাপ পরিবাহিতা বেশি, যা ওয়েটিংকে ত্বরান্বিত করে এবং দ্রুততর চলাচল বা উন্নত ভেদ্যতা প্রদান করে; এটি বিকৃতিও কমায়।
পালসড স্প্রে ট্রান্সফার জিএমএডব্লিউ (GMAW)-এর জন্য ১০০% আর্গন একটি গ্রহণযোগ্য বিকল্প হতে পারে। যেহেতু পালসড কারেন্ট আর্ককে স্থিতিশীল করে, তাই গ্যাসটিতে সবসময় সক্রিয় উপাদানের প্রয়োজন হয় না।
ফেরাইটিক স্টেইনলেস স্টিল এবং ডুপ্লেক্স স্টেইনলেস স্টিলের (ফেরাইট ও অস্টেনাইটের ৫০/৫০ অনুপাত) ক্ষেত্রে গলিত পুলটি ধীরগতির হয়। এই অ্যালয়গুলির জন্য, ~৭০% Ar/~৩০% He/২% CO2-এর মতো একটি গ্যাস মিশ্রণ ভালো ওয়েটিং-এ সাহায্য করে এবং ট্র্যাভেল স্পিড বাড়িয়ে দেয় (চিত্র ৩ দেখুন)। নিকেল অ্যালয় ওয়েল্ড করার জন্য একই ধরনের মিশ্রণ ব্যবহার করা যেতে পারে, কিন্তু এর ফলে ওয়েল্ডের পৃষ্ঠে নিকেল অক্সাইড তৈরি হবে (যেমন, ২% CO2 বা O2 যোগ করাই অক্সাইডের পরিমাণ বাড়ানোর জন্য যথেষ্ট, তাই প্রস্তুতকারকদের এগুলো এড়িয়ে চলা উচিত অথবা এগুলোর জন্য অনেক সময় ব্যয় করার জন্য প্রস্তুত থাকা উচিত)। এই অক্সাইডগুলি এতটাই শক্ত যে সাধারণত তারের ব্রাশ দিয়েও সরানো যায় না বলে এটি ঘর্ষণকারী।
নির্মাতারা আউট-অফ-সিটু ওয়েল্ডিংয়ের জন্য ফ্লাক্স-কোরড স্টেইনলেস স্টিল ওয়্যার ব্যবহার করেন, কারণ এই ওয়্যারগুলিতে থাকা স্ল্যাগ সিস্টেম একটি "শেলফ" বা আবরণ তৈরি করে যা ওয়েল্ড পুলকে জমাট বাঁধার সময় ধরে রাখে। যেহেতু ফ্লাক্সের গঠন CO2-এর প্রভাব প্রশমিত করে, তাই ফ্লাক্স-কোরড স্টেইনলেস স্টিল ওয়্যার ৭৫% Ar/২৫% CO2 এবং/অথবা ১০০% CO2 গ্যাস মিশ্রণের সাথে ব্যবহারের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। যদিও ফ্লাক্স-কোরড ওয়্যারের দাম প্রতি পাউন্ডে বেশি হতে পারে, তবে এটি লক্ষণীয় যে উচ্চতর অল-পজিশন ওয়েল্ডিং স্পিড এবং ডিপোজিশন রেট সামগ্রিক ওয়েল্ডিং খরচ কমাতে পারে। এছাড়াও, ফ্লাক্স-কোরড ওয়্যার একটি প্রচলিত কনস্ট্যান্ট ভোল্টেজ ডিসি আউটপুট ব্যবহার করে, যা পালসড জিএমএডব্লিউ সিস্টেমের তুলনায় বেসিক ওয়েল্ডিং সিস্টেমকে কম ব্যয়বহুল এবং কম জটিল করে তোলে।
৩০০ এবং ৪০০ সিরিজের অ্যালয়গুলির জন্য, গ্যাস টাংস্টেন আর্ক ওয়েল্ডিং (GTAW)-এ ১০০% আর্গনই আদর্শ পছন্দ হিসেবে বিবেচিত হয়। কিছু নিকেল অ্যালয়ের GTAW চলাকালীন, বিশেষ করে যান্ত্রিক প্রক্রিয়ায়, ট্র্যাভেল স্পিড বাড়ানোর জন্য অল্প পরিমাণে হাইড্রোজেন (৫% পর্যন্ত) যোগ করা যেতে পারে (উল্লেখ্য যে, কার্বন স্টিলের মতো নিকেল অ্যালয়গুলিতে হাইড্রোজেন ক্র্যাকিং হওয়ার প্রবণতা নেই)।
সুপারডুপ্লেক্স এবং সুপারডুপ্লেক্স স্টেইনলেস স্টিল ওয়েল্ডিং করার জন্য যথাক্রমে ৯৮% Ar/২% N2 এবং ৯৮% Ar/৩% N2 ভালো বিকল্প। ওয়েটাবিলিটি প্রায় ৩০% উন্নত করার জন্য হিলিয়ামও যোগ করা যেতে পারে। সুপারডুপ্লেক্স বা সুপারডুপ্লেক্স স্টেইনলেস স্টিল ওয়েল্ডিং করার সময়, লক্ষ্য হলো প্রায় ৫০% ফেরাইট এবং ৫০% অস্টেনাইটের একটি সুষম মাইক্রোস্ট্রাকচার সহ একটি জয়েন্ট তৈরি করা। যেহেতু মাইক্রোস্ট্রাকচারের গঠন শীতল হওয়ার হারের উপর নির্ভর করে এবং TIG ওয়েল্ড পুল দ্রুত ঠান্ডা হয়, তাই ১০০% Ar ব্যবহার করলে অতিরিক্ত ফেরাইট থেকে যায়। যখন N2 যুক্ত গ্যাসের মিশ্রণ ব্যবহার করা হয়, তখন N2 গলিত পুলে মিশে যায় এবং অস্টেনাইট গঠনে সহায়তা করে।
সর্বোচ্চ ক্ষয়রোধী ক্ষমতাসম্পন্ন একটি নিখুঁত ঝালাই তৈরি করতে স্টেইনলেস স্টিলকে জোড়ের উভয় দিক রক্ষা করতে হয়। পেছনের দিক রক্ষা করতে ব্যর্থ হলে ‘স্যাকারিফিকেশন’ বা ব্যাপক জারণ ঘটতে পারে, যা সোল্ডার নষ্ট করে দিতে পারে।
যেসব টাইট বাট ফিটিং-এর ফিট ধারাবাহিকভাবে চমৎকার হয় অথবা ফিটিং-এর পেছনের অংশে টাইট কন্টেইনমেন্ট থাকে, সেগুলোর জন্য সাপোর্ট গ্যাসের প্রয়োজন নাও হতে পারে। এক্ষেত্রে মূল বিষয় হলো অক্সাইড জমার কারণে তাপ-প্রভাবিত অঞ্চলের অতিরিক্ত বিবর্ণতা রোধ করা, যা পরে যান্ত্রিকভাবে অপসারণের প্রয়োজন হয়। প্রযুক্তিগতভাবে, যদি পেছনের দিকের তাপমাত্রা ৫০০ ডিগ্রি ফারেনহাইট অতিক্রম করে, তবে একটি শিল্ডিং গ্যাসের প্রয়োজন হয়। তবে, আরও সতর্কতামূলক একটি পদ্ধতি হলো ৩০০ ডিগ্রি ফারেনহাইটকে থ্রেশহোল্ড হিসেবে ব্যবহার করা। আদর্শগতভাবে, পেছনের দিকে O2-এর পরিমাণ ৩০ PPM-এর নিচে থাকা উচিত। এর ব্যতিক্রম হলো যদি একটি ফুল পেনিট্রেশন ওয়েল্ড অর্জনের জন্য ওয়েল্ডের পেছনের অংশ গাউজিং, গ্রাইন্ডিং এবং ওয়েল্ডিং করা হয়।
দুটি পছন্দের সহায়ক গ্যাস হলো N2 (সবচেয়ে সস্তা) এবং Ar (বেশি দামী)। ছোট অ্যাসেম্বলির জন্য অথবা যখন Ar-এর উৎস সহজেই পাওয়া যায়, তখন এই গ্যাসটি ব্যবহার করা বেশি সুবিধাজনক হতে পারে এবং N2-এর সাশ্রয়ের জন্য এটি ব্যবহার করা লাভজনক নাও হতে পারে। জারণ কমাতে ৫% পর্যন্ত হাইড্রোজেন যোগ করা যেতে পারে। বিভিন্ন ধরনের বাণিজ্যিক বিকল্প পাওয়া যায়, তবে ঘরে তৈরি সাপোর্ট এবং পিউরিফিকেশন ড্যাম বেশ প্রচলিত।
১০.৫% বা তার বেশি ক্রোমিয়াম যোগ করার ফলেই স্টেইনলেস স্টিল তার মরিচারোধী বৈশিষ্ট্য লাভ করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলো বজায় রাখার জন্য সঠিক ওয়েল্ডিং শিল্ডিং গ্যাস নির্বাচন এবং জোড়ের পেছনের অংশকে সুরক্ষিত রাখার ক্ষেত্রে ভালো কৌশল প্রয়োজন। স্টেইনলেস স্টিল ব্যয়বহুল, এবং এটি ব্যবহার করার যথেষ্ট কারণও রয়েছে। এর জন্য শিল্ডিং গ্যাস বা ফিলার মেটাল বেছে নেওয়ার ক্ষেত্রে কোনো রকম ছাড় দেওয়ার চেষ্টা করার কোনো মানে হয় না। অতএব, স্টেইনলেস স্টিল ওয়েল্ডিংয়ের জন্য গ্যাস এবং ফিলার মেটাল বেছে নেওয়ার সময় একজন অভিজ্ঞ গ্যাস পরিবেশক এবং ফিলার মেটাল বিশেষজ্ঞের সাথে কাজ করাই সর্বদা যুক্তিযুক্ত।
বিশেষভাবে কানাডিয়ান প্রস্তুতকারকদের জন্য লেখা আমাদের দুটি মাসিক নিউজলেটারের মাধ্যমে সকল ধাতু বিষয়ক সর্বশেষ খবর, ঘটনাবলী এবং প্রযুক্তি সম্পর্কে অবগত থাকুন!
এখন কানাডিয়ান মেটালওয়ার্কিং-এর ডিজিটাল সংস্করণে সম্পূর্ণ অ্যাক্সেসের মাধ্যমে শিল্পের মূল্যবান রিসোর্সগুলিতে সহজে প্রবেশাধিকার পান।
এখন ‘মেড ইন কানাডা’ এবং ‘ওয়েল্ডিং’-এর ডিজিটাল সংস্করণে সম্পূর্ণ অ্যাক্সেসের মাধ্যমে শিল্পের মূল্যবান রিসোর্সগুলিতে সহজে প্রবেশাধিকার পান।