Maven Laser Popular Science | 10 วิธีการเชื่อมโลหะที่ใช้กันทั่วไป

1. การเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้าแบบอาร์คหุ้มฉนวน (SMAW)

    

   การเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้าแบบมีฉนวนหุ้มเป็นหนึ่งในทักษะพื้นฐานที่สุดที่ช่างเชื่อมต้องเชี่ยวชาญ หากขาดความเชี่ยวชาญในทักษะนี้จะส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องต่างๆ ในรอยเชื่อม

    
2. การเชื่อมแบบจุ่มอาร์ค (SAW)

    

   การเชื่อมแบบจุ่มอาร์ค (Submerged arc welding) เป็นวิธีการเชื่อมที่ใช้อาร์คไฟฟ้าเป็นแหล่งความร้อน มีคุณสมบัติเด่นคือการแทรกซึมลึก ผลผลิตสูง และคุณภาพการเชื่อมที่ดีเยี่ยม เนื่องจากโลหะหลอมเหลวถูกแยกออกจากอากาศด้วยชั้นสแลก และกระบวนการทำงานเป็นระบบอัตโนมัติสูง ทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมรอยต่อยาวของโครงสร้างแผ่นโลหะขนาดกลางและหนา

    
3. การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW/TIG)

    

   ต่อไปนี้คือข้อควรระวังที่สำคัญบางประการสำหรับ GTAW:

    

   (1) ควรลับปลายอิเล็กโทรดทังสเตนให้แหลมคมอยู่เสมอ อิเล็กโทรดที่ทื่อจะทำให้กระแสไฟฟ้ากระจัดกระจายและอาร์คไม่เสถียร ซึ่งจะทำให้รอยเชื่อมเสียหาย

    

   (2) ถ้าอิเล็กโทรดทังสเตนอยู่ใกล้รอยเชื่อมมากเกินไป มันจะติดกับชิ้นงาน ถ้าอยู่ห่างเกินไป อาร์คจะกระจาย ทำให้รอยเชื่อมดำ อิเล็กโทรดสึกหรอเร็ว และช่างเชื่อมจะได้รับรังสีมากขึ้น ควรวางให้ใกล้ที่สุดเท่าที่จะทำได้

    

   (3) การควบคุมไกปืนเป็นทักษะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแผ่นบาง—ให้เชื่อมจุดเป็นช่วงสั้นๆ เท่านั้น ต่างจากเครื่องเชื่อมอัตโนมัติที่มีระบบป้อนลวดและการเคลื่อนที่อัตโนมัติ การเชื่อมอย่างต่อเนื่องจะทำให้ชิ้นงานไหม้ได้

    

   (4) การป้อนลวดด้วยมือต้องอาศัยความรู้สึกที่ดี ลวดเชื่อมคุณภาพสูงสามารถตัดจากแผ่นสแตนเลส 304 ด้วยเครื่องตัดแทนการซื้อลวดที่ม้วนไว้ล่วงหน้า ซึ่งแน่นอนว่าลวดที่ม้วนไว้ล่วงหน้าคุณภาพดีมีจำหน่ายที่ซัพพลายเออร์ขายส่ง

    

   (5) ควรทำงานในบริเวณที่มีการระบายอากาศดีเสมอ และควรสวมถุงมือหนัง เสื้อผ้ากันไฟ และหมวกนิรภัยสำหรับงานเชื่อมแบบปรับความมืดอัตโนมัติ

    

   (6) ใช้หัวฉีดเซรามิกของหัวเชื่อมเพื่อบังแสงอาร์ค—โดยเฉพาะ ให้หันด้านหลังของหัวเชื่อมเข้าหาใบหน้าให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

    

   (7) ช่างเชื่อมฝีมือดีมีสัญชาตญาณและลางสังหรณ์เกี่ยวกับอุณหภูมิของบ่อหลอม ขนาด และการทำงานของไกปืนเชื่อม

    

   (8) ให้ความสำคัญกับการใช้อิเล็กโทรดทังสเตนที่มีเครื่องหมายสีเหลืองหรือสีขาว เนื่องจากต้องใช้ทักษะการเชื่อมที่สูงกว่า

    
4. การเชื่อมด้วยแก๊สออกซิเจน (OFW)

    

   การเชื่อมด้วยแก๊สออกซิเจนใช้เปลวไฟในการให้ความร้อนแก่โลหะพื้นฐานและลวดเชื่อมบริเวณรอยต่อของชิ้นงานโลหะ ทำให้โลหะหลอมละลายและเกิดการเชื่อม แก๊สเชื้อเพลิงที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ อะเซทิลีน ก๊าซปิโตรเลียมเหลว และไฮโดรเจน โดยมีออกซิเจนเป็นตัวออกซิไดซ์หลัก

    
5. การเชื่อมด้วยเลเซอร์

    

   การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำสูง โดยใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงเป็นแหล่งความร้อน และเป็นการประยุกต์ใช้ที่สำคัญของเทคโนโลยีการแปรรูปวัสดุด้วยเลเซอร์ ในช่วงทศวรรษ 1970 การเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเชื่อมวัสดุผนังบางและการเชื่อมความเร็วต่ำ กระบวนการเชื่อมถูกควบคุมด้วยการนำความร้อน: รังสีเลเซอร์จะให้ความร้อนแก่พื้นผิวชิ้นงาน และความร้อนจากพื้นผิวจะแพร่กระจายเข้าไปด้านในผ่านการนำความร้อน โดยการควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความกว้างของพัลส์เลเซอร์ พลังงาน กำลังสูงสุด และอัตราการทำซ้ำ ชิ้นงานจะหลอมละลายเพื่อสร้างบ่อหลอมเหลวที่เฉพาะเจาะจง

    
6. การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (GMAW/MIG/MAG)

    

   ช่างเชื่อมหลายคนมองว่าการเชื่อม GMAW เป็นวิธีการเชื่อมที่ง่ายที่สุด เนื่องจากมีอุปสรรคในการเริ่มต้นต่ำและเรียนรู้ได้ง่าย โดยทั่วไปแล้ว ผู้เริ่มต้นที่ไม่มีประสบการณ์การเชื่อมมาก่อนสามารถทำการเชื่อมในตำแหน่งพื้นฐานได้หลังจากได้รับการสอนจากผู้เชี่ยวชาญเพียง 2-3 ชั่วโมงเท่านั้น

    

   จุดสำคัญในการเรียนรู้การเชื่อม GMAW ได้แก่ การรักษามือให้มั่นคง การปรับกระแสและแรงดันให้เชี่ยวชาญ การควบคุมความเร็วในการเชื่อม และการเรียนรู้ท่าทางมือที่ถูกต้อง (ซึ่งสามารถเรียนรู้ได้ง่ายๆ โดยการดูวิดีโอสอน) การเชี่ยวชาญลำดับขั้นตอนการเชื่อมจะช่วยให้คุณสามารถรับมือกับงานเชื่อมส่วนใหญ่ได้

    
7. การเชื่อมแบบเสียดทาน

    

   การเชื่อมแบบเสียดทานเป็นวิธีการที่ใช้ความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานที่พื้นผิวสัมผัสของชิ้นงานเป็นแหล่งความร้อน ทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกของชิ้นงานภายใต้แรงกดจนเกิดการเชื่อม

    

   ภายใต้แรงกดและแรงบิดที่คงที่หรือเพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างหน้าสัมผัสการเชื่อมจะสร้างความร้อนจากการเสียดสีและความร้อนจากการเสียรูปพลาสติกบนและใกล้พื้นผิวเสียดสี ทำให้บริเวณนั้นมีอุณหภูมิสูงขึ้นจนเกือบถึงจุดหลอมเหลว แต่โดยทั่วไปจะต่ำกว่าจุดหลอมเหลว ซึ่งจะลดความต้านทานต่อการเสียรูปของวัสดุ เพิ่มความยืดหยุ่น และทำลายฟิล์มออกไซด์ที่บริเวณรอยต่อ ภายใต้แรงกดอัด ควบคู่กับการเสียรูปพลาสติกและการไหลของวัสดุ การเชื่อมจะเกิดขึ้นได้ผ่านการแพร่กระจายระหว่างโมเลกุลและการตกผลึกใหม่ที่บริเวณรอยต่อ ทำให้เป็นวิธีการเชื่อมแบบของแข็ง

    

   การเชื่อมแบบเสียดทานโดยทั่วไปประกอบด้วยสี่ขั้นตอน: (1) การแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานความร้อน (2) การเสียรูปพลาสติกของวัสดุ (3) แรงดันอัดภายใต้สภาวะเทอร์โมพลาสติก (4) การแพร่กระจายระหว่างโมเลกุลและการตกผลึกใหม่

    
8. การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิค

    

   การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิคจะส่งคลื่นสั่นสะเทือนความถี่สูงไปยังพื้นผิวของชิ้นงานสองชิ้นที่จะเชื่อม ภายใต้แรงดัน พื้นผิวทั้งสองจะเสียดสีกันจนเกิดการหลอมรวมในระดับโมเลกุล ระบบการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิคที่สมบูรณ์ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดคลื่นอัลตราโซนิค ตัวแปลงสัญญาณ หัวเชื่อม ชุดหัวเชื่อม แม่พิมพ์ และโครงสร้างหลัก

    
9. การบัดกรีแบบอ่อน

    

   การเชื่อมประสานและการเชื่อมบัดกรีใช้โลหะตัวเติมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าโลหะพื้นฐาน ชิ้นงานและโลหะตัวเติมจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะตัวเติม แต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะพื้นฐาน โลหะตัวเติมที่หลอมเหลวจะเปียกโลหะพื้นฐาน เติมเต็มช่องว่างของรอยต่อ และแพร่กระจายไปกับโลหะพื้นฐานเพื่อให้ชิ้นงานเชื่อมต่อกัน การเชื่อมประสานและการเชื่อมบัดกรีมีลักษณะการเสียรูปน้อยที่สุดและรอยต่อที่เรียบสวยงาม ทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนและชุดประกอบที่มีความแม่นยำและซับซ้อนซึ่งทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน (เช่น แผงรังผึ้ง ใบพัดกังหัน เครื่องมือตัดคาร์ไบด์ซีเมนต์ และแผงวงจรพิมพ์) โดยพิจารณาจากอุณหภูมิการเชื่อม การเชื่อมประสานและการเชื่อมบัดกรีแบ่งออกเป็นสองประเภท: กระบวนการที่มีอุณหภูมิการเชื่อมต่ำกว่า 450℃ เรียกว่า การเชื่อมบัดกรีอ่อน และกระบวนการที่มีอุณหภูมิการเชื่อมสูงกว่า 450℃ เรียกว่า การเชื่อมประสานแข็ง

    
10. การเชื่อมประสานแบบแข็ง