การเชื่อมโลหะ

การเชื่อมโลหะ (welding) หมายถึง การต่อโลหะที่ทำให้โลหะเกิดการหลอมละลายด้วยการอาร์กระหว่างลวดเชื่อมกับโลหะงานจนทำให้โลหะหลอมละลายติดเป็นเนื้อเดี่ยวกัน

เครื่องเชื่อมไฟฟ้า แบ่งได้ คือ
1. เครื่องเชื่อมไฟฟ้ากระแสตรง  (Direct Current , DC)
2. เครื่องเชื่อมไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current , AC)

เครื่องเชื่อมไฟฟ้า คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนแรงดันกระแสไฟฟ้าจากแรงดันสูงเป็นกระไฟฟ้าที่มีแรงดันต่ำ เช่น แรงดันไฟฟ้าที่ 220v 380v เป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ ประมาณ 20-100 โวลต์  หรือเรียกว่า หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) อาจเรียกว่า เครื่องเชื่อมไฟฟ้าแบบหม้อแปลง 

กรรมวิธีการเชื่อมแก๊ส

กรรมวิธีการเชื่อมแก๊ส
             เมื่อมีความประสงค์จะเชื่อมโลหะสองชิ้นให้ติดกัน  ก่อนอื่นต้องเชื่อมยึด (Tack Weld) ที่ขอบของงานทั้งสองข้างให้งานทั้งสองชิ้นติดกันเสียก่อน  แล้วจึงเริ่มเชื่อมจากทางขวาไปทางซ้ายด้วยเปลวนิวทรัล   โดยให้หัวทิพเอนทำมุมกับชิ้นงาน 45  องศา  ส่วนลวดเชื่อมที่ใช้เติมลงในรอยต่อเพิ่มเนื้อโลหะก็เอียงทำมุม  45 องศากับชิ้นงานเช่นกัน   เมื่อขอบของงานเริ่มหลอมละลายจึงเติมลวดลงไป  และเริ่มเดินหัวทิพไปทางซ้ายด้วยความเร็วสม่ำเสมอ แต่ผุ้ปฎิบัติการเชื่อมต้องรักษาระยะห่างระหว่างปลายของปลวยหัวทพิหรือแกนกรวย (Inner Cone) ให้ห่างจากบ่อหลอมละลายหรือชิ้นงาน ประมาณ 3 มิลลิเมตร(1/8 นิ้ว)

การผลิตแก๊สอะเซทิลีน

การผลิตแก๊สอะเซทิลีน

                การผลิตแก๊สอะเซทิลีน ด้วยเครื่องกำเนิดแก๊สอะเซทิลีน (Acetyline Generators) ซึ่งสามารถแบ่งเป็น 2 ประเภทได้ดังนี้คือ

1.  แบบเติมแคลเซียมคาร์ไบด์ลงน้ำ (Carbide to Water)

2.  แบบเติมน้ำลงแคลเซียมคาร์ไบด์ (Water to Carbide)

เครื่องกำเนิดแก๊สอะเซทิลีนแบบเติมแคลเซียมคาร์ไบด์ลงน้ำ

                เครื่องผลิตแก๊สอะเซทิลีน ส่วนมากาจะใช้ในการผลิตแก๊สขนาดใหญ่ ส่วนบนของถังจะมีห้องบรรจุแคลเซียมคาร์ไบด์ และมีลิ้นปิด – เปิด ควบคมการปล่อยแคลเซียมคาร์ไบด์ลงน้ำ แคลเซียมคาร์ไบด์จะทำปฏิกิริยากับน้ำได้แก๊สอะเซทิลีนลอยขึ้นข้างบนผ่านตัวกับไฟกลับและมาตรวัดความดันแล้วถูกนำออกไปใช้งาน บริเวณก้นถึงคงเหลือแต่ปูนขาวผสมกับน้ำ มีลักษณะคล้ายโคลน เมื่อนำออกมาเครื่องกำเนิดแบบนี้โดยทั่วไปจะใช้ก้อนแคลเซียมคาร์ไบด์ที่มีขนาดเล็กและขนาดเท่า ๆ กัน เพื่อการควบคุมการปล่อยลงน้ำจะกระทำได้ง่าย 

เครื่องกำเนิดแก๊สอะเซทิลีนแบบเติมน้ำลงแคลเซียมคาร์ไบด์

                เครื่องกำเนิดแก๊สอะเซทิลีนแบบนี้จะแตกต่างจากแบบเดิมแคลเซียมคาร์ไบด์ลงน้ำตรงที่จะสลับที่กันระหว่างน้ำกับแคลเซียมคาร์ไบด์ เครื่องกำเนิดแก๊สอะเซทิลีนแบบเติมลงน้ำลงแคลเซียมคาร์ไบด์จะออกแบบถังออกเป็น 2 ส่วน โดยถังบรรจุแคลเซียมคาร์ไบด์จะอยู่ด้านล่าง ส่วนถังบรรจุน้ำจะอยู่ด้านบนน้ำจากถังบรรจุนี้   นอกจากจะใช้เติมลงในถังแคลเซียมคาร์ไบด์แล้ว  ยังใช้ทำความสะอาดแก๊สอะเซทิลีนอีกด้วย  เมื่อเกิดแก๊สลอยตัวออกมาถังจะออกแบบให้ส่วนบนมีลักษณะโค้งลาดชันขึ้นไปข้างบนคล้ายระฆัง ภายในถังจะควบคุมการปล่อยน้ำลงถังแคลเซียมคาร์ไบด์โดยการใช้ลูกบอล  ซึ่งบนลูกบอลจะ มีแท่งโลหะวางขวางอยู่แท่งเหล็กบนลูกบอลนี้จะถูกควบคุมด้วยความดันของแก๊สภายในถัง  ถ้าแก๊สภายในถังมีน้อย ความกดดันภายในถังจะมีน้อย  แท่งเหล็กบนลูกบอลก็จะกดลูกบอลลง  เปิดให้น้ำเข้าไปสู่ท่อถังแคลเซียมคาร์ไบด์  แต่ถ้าแก๊สมีปริมาณมากเกิดความดันภายในถังมาก  ความดันนี้จะไปดันให้แท่งเหล็กบนลูกบอลลอยตัวขึ้นทำให้ลิ้นปิดหยุดการเติมน้ำ   ขั้นตอนี้เป็นขั้นตอนที่สำคัญผู้ปฏิบัติต้องคอยตรวจสอบอยู่เสมอเพราะถ้าหากแท่งเหล็กบนลูกบอล (Bar for Operating Valve)    ซึ่งควบคุมการปล่อยน้ำเสียปล่อยให้น้ำเข้าถังแคลเซียมคาร์ไบด์มากเกินไปจะเป็นเหตุให้อุปกรณ์อื่นชำรุดหรือถังระเบิดได้เมื่อน้ำที่ปล่อยลงไปทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์ไบด์จะเกิดแก๊สอะเซทิลีนรวมตัวกันผ่านไปตามท่อโค้งลงผ่านน้ำ  แก๊สสะอาดจะรวมตัวกันลอยขึ้นเก็บไว้ภายในถังก่อนที่จะถูกปล่อยออกไปใช้งาน

งานเชื่อมและโลหะแผ่น

รอยต่อและชนิดของรอยต่อ  ตามมาตรฐาน AWS

รอยต่อ  คือ  การประสานหรือการทำการต่อชิ้นส่วนสองชิ้นหรือมากกว่านั้นซึ่งอาจจะกระทำได้โดยการยึดด้วยสกรูหรือการเชื่อม   สามารถแบ่งได้ 5 ชนิด คือ

1.รอยต่อชน  เป็นการนำขอบชิ้นงานทั้งสองชิ้นมาวางให้ขอบชนกันซึ่งจะมีการเว้นช่องว่าง

หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับความหนาของงาน  ดังแสดงในรูป

รูปแสดงรอยต่อและแนวเชื่อมต่อชน

                       

2.รอยต่อเกย  ลักษณะการต่อเป็นการนำชิ้นงานสองชิ้นงานซ้อนเกยกันซึ่งมีข้อดีคือไม่ต้อง

เสียเวลาในการเตรียมงานมากการต่อเกยที่ดีนั้น   ควรให้ชิ้นงานทั้งสองชิ้นงานซ้อนกันแนบสนิทตลอดความยาว    ดังแสดงในรูป

รูปแสดงรอยต่อและแนวเชื่อมต่อเกย

     3. รอยต่อขอบ โดยทั่วไปออกแบบสำหรับงานเชื่อมโลหะที่บางๆ  และไม่นิยมเติมลวดเชื่อม การต่องานลักษณะนี้สามารถกระทำได้ง่ายรวดเร็วและประหยัดค่าใช้จ่ายได้มาก   ดังแสดงในรูป

รูปแสดงรอยต่อและแนวเชื่อมต่อขอบ

                                                

    4.รอยต่อมุม การต่อมุมนี้มีลักษณะการต่อคล้าย ๆ กับการเชื่อมรอยต่อตัวทีแต่แตกต่างกันตรงรอยต่อมุมนั้นวางตั้งฉากกันบริเวณของขอบชิ้นงานทั้งสอง  การเชื่อมต่อมุมนี้สามารถเชื่อมได้ทั้งรอยต่อมุมภายในและรอยต่อมุมภายนอก ดังแสดงในรูป

รูปแสดงรอยต่อและแนวเชื่อมต่อมุม

                                                 

     5. รอยต่อตัวที  ชิ้นงานตั้งฉากกันบนความกว้างของงานอีกแผ่นหนึ่งการต่อลักษณะนี้จะต้องมีการเติมลวดเชื่อมเพื่อให้ชิ้นงานเกิดความแข็งแรงจึงนิยมใช้กันมากในการเชื่อมประกอบโครงสร้างของการสร้างอาคาร  ดังแสดงในรูป

      รูปแสดงรอยต่อและแนวเชื่อมต่อตัวที

                                                        

ตำแหน่งท่าเชื่อมและลักษณะรอยต่องานเชื่อม

ในการเชื่อมไม่ว่าจะเป็นการเชื่อมแก๊ส หรือเชื่อมไฟฟ้าท่าเชื่อมที่สามารถทำการเชื่อมได้ง่าย  และมีประสิทธิภาพมากที่สุดนั่นคือ การเชื่อมท่าราบ แต่ในสภาวะจริงการปฏิบัติงานไม่สามารถเลือกท่าเชื่อมที่ถนัดได้ ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพของงานที่ทำอยู่ สำหรับท่าเชื่อมหรือตำแหน่งการเชื่อมทั้งเชื่อมแก๊สและเชื่อมไฟฟ้า นั้น  แบ่งลักษณะท่าเชื่อมได้  4  ท่าเชื่อม ตามมาตรฐานอเมริกา (AWS) 
1.การเชื่อมท่าราบ 
เป็นท่าที่เชื่อมง่ายเพราะสามารถควบคุมบ่อหลอมละลายได้ง่าย  ดังแสดงในรูป

รูปแสดงการเชื่อมท่าราบ

  

2. การเชื่อมท่าขนานนอน

 เป็นท่าที่เหมาะสำหรับผู้ฝึกเชื่อมใหม่ ๆ ต่อจากการเชื่อมท่าราบ  ดังแสดงในรูป

รูปแสดงการเชื่อมท่าขนานนอน

                                                   

 3. การเชื่อมท่าตั้ง

    การเชื่อมท่านี้รอยเชื่อมจะอยู่ในแนวดิ่งซึ่งมีอยู่ด้วยกัน 2 วิธี  
คือการเชื่อมจากข้างล่างขึ้นไปข้างบน เรียกว่า การเชื่อมท่าตั้ง(เชื่อมขึ้น)การเชื่อมจากข้างบนลงมาข้างล่าง เรียกว่า การเชื่อมท่าตั้ง(เชื่อมลง) ดังแสดงในรูป

                                      

รูปแสดงการเชื่อมท่าตัั้ง

4.  การเชื่อมท่าเหนือศีรษะ
 เป็นการเชื่อมที่แนวเชื่อมอยู่ด้านล่างของรอยต่อและชุดหัวเชื่อมจะอยู่ใต้ชิ้นงานที่จะเชื่อมเป็นท่าเชื่อมที่ยากที่สุดที่จะทำให้เกิดการซึมลึกที่ดีได้  ดังแสดงในรูป

                    
          

รูปแสดงการเชื่อมท่าเหนือศีรษะ

การเริ่มต้นอาร์ก

การอาร์กสำหรับงานเชื่อมด้วยลวดเชื่อมหุ้มฟลั๊กซ์  โดยทั่วไปนิยมใช้กัน  2 วิธี คือ

1.  แบบแตะสัมผัส (Tapping  Method) ผู้ที่มีความชำนาญแล้วจะใช้วิธีนี้ เพราะวิธีการเริ่มต้นอาร์กแบบนี้สามารถจะกระทำได้โดยตำแหน่งที่เราต้องการเชื่อมนั่นคือ  ใช้ลวดเชื่อมแตะลงบนผิวหน้าของชิ้นงานเพียงเบา ๆ ตรงตำแหน่งที่เราต้องการแล้วยกขึ้นเพื่อให้เกิดการอาร์กจากนั้นจึงกดลวดเชื่อมลงมาเพื่อหาระยะอาร์กที่ถูกต้อง ดังแสดงในรูป

รูปแสดงเทคนิควิธีการเริ่มต้นอาร์กแบบแตะสัมผัส

      

2.  แบบเขี่ยสัมผัส (Scratch Method) ผู้เริ่มต้นฝึกงานเชื่อมควรใช้วิธีนี้เพราะการเขี่ยแบบนี้โอกาสลวดเชื่อมดูดติดกับชิ้นงานมีน้อยเพราะเป็นการลากเขี่ยแล้วยกขึ้นเพื่อให้เกิดการอาร์ก หลังจากนั้นจึงรักษาระยะอาร์กให้ถูกต้องและคงที่ การเริ่มต้นอาร์กแบบนี้ทำให้การอาร์กอยู่ไกลจากตำแหน่งที่เริ่มต้น บางครั้งอาจเกิดหลอมละลายของลวดเชื่อมหยดลงระหว่างทาง  หรืออาจหาจุด ต้นเชื่อมไม่พบทำให้แนวเชื่อมไม่สมบูรณ์ได้ ดังแสดงในรูป

รูปแสดงเทคนิควิธีการเริ่มต้นอาร์กแบบเขี่ยสัมผัส