تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر کمپوزائٹس کے لیے انڈکشن ویلڈنگ ٹیکنالوجی ابھی ابتدائی مراحل میں ہے۔

تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر مرکبات کے لیے ویلڈنگ کے پانچ طریقوں کا تعارف

تھرموسیٹنگ کمپوزٹ کے برعکس، تھرمو پلاسٹک کمپوزٹ مولڈنگ کے بعد بھی پگھل سکتے ہیں۔ تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر حصوں کا تعلق ثانوی پگھلنے اور دباؤ لگانے کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے، جسے ویلڈنگ کے عمل کے طور پر شمار کیا جا سکتا ہے۔ فی الحال، تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر مرکبات کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والی ویلڈنگ کی تکنیکوں میں گرم گیس، مزاحمت، الٹراسونک، انڈکشن، اور لیزر ویلڈنگ شامل ہیں۔ ہر ویلڈنگ کے طریقے کے اپنے فوائد اور نقصانات ہوتے ہیں، اور طریقہ کا انتخاب مختلف حالات اور ضروریات پر مبنی ہونا چاہیے۔

1. گرم گیس ویلڈنگ:

تفصیل: گرم گیس ویلڈنگ گرم گیس (عام طور پر نائٹروجن) کی ایک ندی کو جوائنٹ پر تھرمو پلاسٹک مواد کو پگھلانے اور فیوز کرنے کے لیے استعمال کرتی ہے۔

عمل: مواد کی سطح کو گرم گیس سے گرم کیا جاتا ہے، اور ان کو آپس میں جوڑنے کے لیے دباؤ ڈالا جاتا ہے۔

فوائد: درجہ حرارت اور دباؤ پر قطعی کنٹرول ہے، جو اسے مختلف تھرمو پلاسٹک مرکبات کے لیے موزوں بناتا ہے۔

تحفظات: زیادہ گرم ہونے اور کاربن فائبر کو نقصان پہنچانے سے بچنے کے لیے احتیاط برتنی چاہیے۔

2. مزاحمتی ویلڈنگ:

تفصیل: مزاحمتی ویلڈنگ میں مواد کے ذریعے برقی رو گزرنا، جوائنٹ میں حرارت پیدا کرنا شامل ہے۔

عمل: دو اجزاء کو ایک ساتھ دبایا جاتا ہے، اور کرنٹ جوائنٹ کے ذریعے بہتا ہے، جس کی وجہ سے مقامی حرارت پیدا ہوتی ہے۔

فوائد: یہ عمل تیز ہے، بڑے ڈھانچے کے لیے موزوں ہے، اور خودکار ہو سکتا ہے۔

تحفظات: مواد میں کافی چالکتا ہونا ضروری ہے، اور مقامی حد سے زیادہ گرم ہونے کا خطرہ ہے۔

3. الٹراسونک ویلڈنگ:

تفصیل: الٹراسونک ویلڈنگ جوائنٹ میں گرمی پیدا کرنے کے لیے اعلی تعدد وائبریشنز کا استعمال کرتی ہے، اس طرح تھرمو پلاسٹک مواد پگھلتا اور فیوز ہوتا ہے۔

عمل: الٹراسونک وائبریشنز انٹرفیس پر لگائی جاتی ہیں، جس سے مقامی حرارتی اور بانڈنگ ہوتی ہے۔

فوائد: پروسیسنگ کی رفتار تیز ہے، جو اسے چھوٹے اور پیچیدہ حصوں کے لیے موزوں بناتی ہے، جس کے ارد گرد کے علاقوں پر کم سے کم تھرمل اثر پڑتا ہے۔

تحفظات: مناسب تعدد اور طول و عرض کی ترتیبات بہت اہم ہیں، اور یہ طریقہ تمام تھرمو پلاسٹک مرکبات کے لیے موزوں نہیں ہو سکتا۔

4. انڈکشن ویلڈنگ:

تفصیل: انڈکشن ویلڈنگ جوائنٹ پر تھرمو پلاسٹک مواد کو گرم کرنے کے لیے برقی مقناطیسی انڈکشن کا استعمال کرتی ہے۔

عمل: ایک انڈکشن کنڈلی مواد کے اندر حرارت پیدا کرتی ہے، جس سے ویلڈنگ کے لیے ایک مقامی پگھلنے والا زون بنتا ہے۔

فوائد: حرارتی نظام پر قطعی کنٹرول ہے، جو اسے آس پاس کے علاقوں پر کم سے کم اثر کے ساتھ بڑے ڈھانچے کے لیے موزوں بناتا ہے۔

تحفظات: مواد میں کافی چالکتا ہونا ضروری ہے، اور یہ طریقہ عالمی طور پر قابل اطلاق نہیں ہے۔

5. لیزر ویلڈنگ:

تفصیل: لیزر ویلڈنگ جوائنٹ پر موجود مواد کو گرم کرنے اور پگھلانے کے لیے ایک انتہائی فوکس شدہ لیزر بیم کا استعمال کرتی ہے، جو ٹھنڈا ہوتے ہی ایک بانڈ بناتی ہے۔

عمل: لیزر بیم انٹرفیس کی طرف جاتا ہے، تھرمو پلاسٹک مواد کو تیزی سے گرم کرتا ہے۔ اس کے بعد اجزاء کو ایک ساتھ دبایا جاتا ہے، ایک ویلڈ بناتا ہے جب یہ مضبوط ہوتا ہے۔

فوائد: لیزر ویلڈنگ تھرمل ان پٹ پر زیادہ درستگی اور کنٹرول فراہم کرتی ہے، ویلڈنگ کی نسبتاً تیز رفتار، اور بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے موزوں ہے۔ یہ کم سے کم گرمی سے متاثرہ زون بناتا ہے، مادی خصوصیات کو محفوظ رکھتا ہے، اور آلودگی کا کم خطرہ لاحق ہوتا ہے۔

تحفظات: نقصان سے بچنے کے لیے کاربن فائبر کو زیادہ گرم ہونے سے بچانے کے لیے لیزر ویلڈنگ کے دوران احتیاط برتنی چاہیے۔

تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر کے لیے بالغ انڈکشن ویلڈنگ ٹیکنالوجی ایرو اسپیس انڈسٹری کو فائدہ پہنچاتی ہے

انڈکشن ویلڈنگ ٹیکنالوجی خاص طور پر کاربن فائبر ری انفورسڈ تھرمو پلاسٹک کمپوزٹ ڈھانچے میں شامل ہونے کے لیے موزوں ہے۔ چونکہ کاربن فائبر کنڈکٹیو ہے اور متبادل مقناطیسی فیلڈ کے تابع ہونے پر ایڈی کرنٹ پیدا کر سکتا ہے، اس لیے کاربن فائبر سے تقویت یافتہ تھرمو پلاسٹک کمپوزٹ کو ویلڈنگ کرتے وقت اضافی انڈکشن میٹریل متعارف کرانے کی ضرورت نہیں ہے۔

جیسے جیسے ایرو اسپیس تھرموپلاسٹک کمپوزٹ کے لیے مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی پختہ ہوتی جارہی ہے اور پیداواری لاگت کم ہوتی جارہی ہے، ایرو اسپیس مینوفیکچرنگ میں ان کا اطلاق نمایاں طور پر بڑھے گا۔ مزید برآں، ایرو اسپیس اجزاء کی پیچیدہ ساخت کے لیے کنکشن ٹیکنالوجیز کے ذریعے سادہ پرزوں کو مکمل طور پر جمع کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہٰذا، ایرو اسپیس تھرمو پلاسٹک کمپوزٹ کے لیے ویلڈنگ ٹیکنالوجیز کو تیار کرنا، بشمول انڈکشن ویلڈنگ، جدید طیارہ سازی کی تحقیق میں ایک فوری ضرورت بن گئی ہے، اور یہ مستقبل میں ایک طویل مدتی کام رہے گا۔

فی الحال، تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر کے لیے انڈکشن ویلڈنگ ٹیکنالوجی کو چیلنجز کا سامنا ہے جیسے کہ کم پختگی اور حقیقت یہ ہے کہ یہ ابھی تک انجینئرنگ پروٹو ٹائپ اور عملی مصنوعات کے استعمال کے مراحل میں داخل نہیں ہوئی ہے۔ تاہم، سول ہوائی جہاز کے لیے تھرمو پلاسٹک کمپوزٹ کی انڈکشن ویلڈنگ پر تحقیق بیرون ملک اب بھی اپنے ابتدائی مراحل میں ہے، مختلف کلیدی ٹیکنالوجیز میں پیش رفت باقی ہے۔ ممالک کے درمیان تکنیکی خلا زیادہ واضح نہیں ہے۔ لہذا، چین کو اس علاقے میں ترقی اور استعمال کی کوششوں کو تیز کرنا چاہیے تاکہ ہوائی جہاز کے لیے غیر ملکی جدید مواد اور مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجیز کے ساتھ خلا کو کم کیا جا سکے۔ صرف بنیادی ٹیکنالوجیز میں مہارت حاصل کرکے ہی ہم ملکی ایرو اسپیس انڈسٹری کو فائدہ پہنچا سکتے ہیں۔

چین میں تھرمو پلاسٹک CF/PPS کمپوزٹ کی انڈکشن ویلڈنگ پر تحقیقی پیشرفت

کچھ تحقیقی ٹیموں نے اسپاٹ ویلڈنگ اپروچ کا استعمال کرتے ہوئے لیپ شیئر طاقت (LSS) پر ویلڈنگ کی طاقت اور وقت کے اثرات کا مطالعہ کیا ہے۔ انہوں نے CF/PPS تھرمو پلاسٹک کمپوزائٹس کی انڈکشن ویلڈنگ کے لیے مختلف امپلانٹڈ پرتوں کی فزیبلٹی کا بھی جائزہ لیا۔ تحقیق سے پتا چلا کہ ویلڈنگ کی ضرورت سے زیادہ طاقت یا ویلڈنگ کا طویل وقت نمونوں کو زیادہ گرم کرنے کا باعث بن سکتا ہے، جس کے نتیجے میں کیمیائی رد عمل جیسے کراس لنکنگ، آکسیڈیشن، اور رال میٹرکس کا انحطاط ہوتا ہے، جو ویلڈڈ جوڑوں کی میکانکی خصوصیات کو نمایاں طور پر کم کر دیتا ہے اور یہاں تک کہ کمپوزٹ کی اندرونی خصوصیات

1. CF/PPS کمپوزٹ کی انڈکشن ویلڈنگ کے لیے زیادہ سے زیادہ وقت کا ڈیٹا

تجرباتی نتائج بتاتے ہیں کہ جب رشتہ دار طاقت 400 سے 800 کی حد کے اندر ہوتی ہے تو درمیانی تہہ درجہ حرارت میں اضافے کی بلند ترین شرح کو ظاہر کرتی ہے۔ جیسا کہ رشتہ دار طاقت میں اضافہ ہوتا ہے، درجہ حرارت میں اضافے کی شرح تیز ہوتی جاتی ہے، اور تمباکو نوشی کا وقت پہلے ہوتا ہے۔ جب ویلڈنگ کا وقت ایک خاص قدر سے زیادہ ہو جاتا ہے تو، تمباکو نوشی لامحالہ پینل کے وسط میں ظاہر ہوگی۔ تمباکو نوشی کی موجودگی بنیادی طور پر رال کے انحطاط یا بقایا چھوٹے مالیکیولز کے اتار چڑھاؤ کی وجہ سے ہوتی ہے، یہ دونوں ہی ویلڈنگ کے معیار اور دونوں پینلز کے درمیان بانڈنگ کی کارکردگی کو بری طرح متاثر کر سکتے ہیں۔ اس لیے اس صورتحال سے بچنا ضروری ہے۔

2. ویلڈنگ کی طاقت اور قینچ کی طاقت پر وقت کے اثرات (LSS)

اسپاٹ ویلڈنگ کا طریقہ استعمال کرتے ہوئے دو CF/PPS مرکب مواد پر انڈکشن ویلڈنگ کی گئی، جس کے بعد ہیٹنگ کے بعد رولرس کے ساتھ دباؤ ڈالا گیا۔ نتیجے میں لیپ شیئر طاقت (LSS) کا تجربہ کیا گیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ انڈکشن ویلڈنگ کے عمل کے دوران، ویلڈنگ کے نسبتاً کم وقت کی وجہ سے، رال کا اخراج شدید نہیں ہوتا ہے، جس سے ویلڈ کی سطح ایک خاص مقدار میں رال کو برقرار رکھ سکتی ہے۔ 500 کی رشتہ دار طاقت پر، قینچ کی طاقت (LSS) کی قدر 65 سیکنڈ کے حرارتی وقت پر اپنی زیادہ سے زیادہ تک پہنچ جاتی ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ حرارتی وقت نہ تو بہت چھوٹا ہونا چاہیے اور نہ ہی بہت طویل۔

3. قینچ کی طاقت (LSS) پر امپلانٹ لیئر کا اثر

دو CF/PPS مرکب مواد کا استعمال کرتے ہوئے، ایک CF/PPS prepreg کے ساتھ جس کی وہی وضاحتیں ہیں (ایک ہی خام مال، تانے بانے کی شکل، فائبر والیوم کا مواد، وغیرہ) کمپوزٹ کے طور پر، ایک امپلانٹ پرت کو اسپاٹ ویلڈنگ کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ نتائج بتاتے ہیں کہ امپلانٹ پرت کا اضافہ عام طور پر قینچ کی طاقت (LSS) میں کمی کا باعث بنتا ہے، جس کی وجہ امپلانٹ پرت کو گرمی کی پیداوار اور ترسیل کو محدود کرنے سے منسوب کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، زیادہ سے زیادہ LSS اب بھی 24.8 MPa تک پہنچ گیا۔