กระบวนการเชื่อม พื้นฐานและประเภทของการเชื่อม

การเชื่อม (Welding) คือกระบวนการที่ใช้ความร้อนหรือแรงกดในการรวมวัสดุสองชิ้นให้ติดกัน โดยทั่วไปจะใช้กับวัสดุโลหะ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม ทองแดง หรือสแตนเลส เพื่อสร้างรอยเชื่อมที่แข็งแรงและทนทาน กระบวนการเชื่อมถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรม เช่น การก่อสร้าง การผลิตยานยนต์ การผลิตเครื่องจักร และงานซ่อมบำรุง

พื้นฐานของการเชื่อม

กระบวนการเชื่อมสามารถอธิบายได้ในแง่ของหลักการทำงานเบื้องต้น ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบหลักดังนี้:

1. ความร้อน

กระบวนการเชื่อมจำเป็นต้องใช้ ความร้อนสูง เพื่อทำให้โลหะทั้งสองชิ้นที่ต้องการเชื่อมละลายและเชื่อมเข้าด้วยกัน ความร้อนที่สูงจะเกิดจากแหล่งพลังงานต่าง ๆ เช่น เปลวไฟจากแก๊ส อาร์กไฟฟ้า หรือเลเซอร์ เป็นต้น

2. วัสดุเชื่อม

วัสดุเชื่อมคือ วัสดุเสริม ที่ใช้ในการช่วยหลอมโลหะให้ติดกัน บางครั้งวัสดุเชื่อมจะเป็น ลวดเชื่อม หรือ ฟลักซ์ ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้เกิดออกซิเดชันในระหว่างกระบวนการเชื่อม และเพิ่มความแข็งแรงให้กับรอยเชื่อม

3. การหลอมและเชื่อม

วัสดุทั้งสองชิ้นจะถูกทำให้ หลอมละลาย จากการได้รับความร้อน จากนั้นเมื่อเย็นลง วัสดุทั้งสองจะเย็นตัวและรวมตัวกันกลายเป็นรอยเชื่อมที่แข็งแรงและทนทาน

4. การควบคุมสภาพแวดล้อม

บางกระบวนการเชื่อมต้องมีการควบคุมสภาพแวดล้อม เช่น การใช้แก๊สอาร์กอนหรือคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อป้องกันการออกซิเดชัน (การเกิดสนิม) และช่วยให้รอยเชื่อมมีความแข็งแรงมากยิ่งขึ้น

5. แรงกด

ในบางประเภทของการเชื่อม อาจมีการใช้ แรงกด เพื่อช่วยในการเชื่อมวัสดุเข้าด้วยกัน เช่น การเชื่อมด้วยแรงกด (Forge welding) หรือการเชื่อมด้วยเครื่องมือที่มีแรงดัน (เช่น การเชื่อมแบบเครื่องมือกด)

ประเภทของกระบวนการเชื่อม

กระบวนการเชื่อมมีหลายประเภท โดยแบ่งตามวิธีการให้ความร้อน การใช้วัสดุเชื่อม หรือการใช้อุปกรณ์ในการเชื่อมหลัก ๆ ได้แก่:

1. การเชื่อมด้วยแก๊ส (Oxy-Acetylene Welding, OAW)

• ใช้ แก๊สออกซิเจน และ แก๊สอะเซทิลีน ในการจุดไฟเพื่อสร้างเปลวไฟร้อนสูง ซึ่งจะทำให้โลหะทั้งสองชิ้นละลายและเชื่อมเข้าด้วยกัน

• กระบวนการนี้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความสะอาดสูง เช่น การเชื่อมโลหะบาง ๆ หรือการทำงานที่ต้องการการควบคุมอย่างแม่นยำ

• มักใช้ในการซ่อมแซมเครื่องจักรหรืองานศิลปะที่ทำจากโลหะ

2. การเชื่อมด้วยอาร์กไฟฟ้า (Arc Welding)

• การเชื่อมประเภทนี้ใช้ กระแสไฟฟ้า เพื่อสร้างอาร์กไฟฟ้าที่มีความร้อนสูงระหว่าง ลวดเชื่อม และวัสดุโลหะที่ต้องการเชื่อม

• มีหลายประเภท เช่น:

• MMA (Manual Metal Arc Welding) หรือ Stick Welding: ใช้ลวดเชื่อมที่มีฟลักซ์เคลือบอยู่ ซึ่งช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชัน

• TIG (Tungsten Inert Gas Welding): ใช้ลวดทังสเตนในการจุดอาร์กและใช้แก๊สอาร์กอนเพื่อป้องกันออกซิเดชัน

• MIG (Metal Inert Gas Welding): ใช้ลวดเชื่อมที่มีแก๊สอาร์กอนหรือคาร์บอนไดออกไซด์ในการป้องกันการออกซิเดชันระหว่างการเชื่อม

• SMAW (Shielded Metal Arc Welding): ใช้ลวดที่มีฟลักซ์ในตัวเพื่อลดการเกิดสนิม

3. การเชื่อมด้วยเลเซอร์ (Laser Welding)

• ใช้ ลำแสงเลเซอร์ ที่มีพลังงานสูงในการสร้างความร้อนหลอมละลายโลหะให้ติดกัน

• กระบวนการนี้มักใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น การผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ หรือชิ้นส่วนยานยนต์ขนาดเล็กที่มีความซับซ้อน

4. การเชื่อมด้วยพลาสม่า (Plasma Arc Welding)

• ใช้ พลาสม่า ซึ่งเป็นแก๊สที่มีอุณหภูมิสูงมาก เพื่อทำการเชื่อมวัสดุ

• การเชื่อมประเภทนี้มีความแม่นยำสูงและสามารถใช้ในการเชื่อมวัสดุที่มีความหนาได้ดี

5. การเชื่อมด้วยฟลักซ์ (Flux-Cored Arc Welding, FCAW)

• ใช้ ลวดเชื่อมที่มีฟลักซ์ในตัว ซึ่งจะช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชัน

• เป็นกระบวนการที่ใช้ในงานหนัก เช่น การเชื่อมเหล็กหนา หรือการเชื่อมวัสดุที่ต้องการความแข็งแรงสูง

6. การเชื่อมด้วยแรงกด (Forge Welding)

• ใช้ แรงกด และ ความร้อน ในการเชื่อมวัสดุ โลหะทั้งสองจะถูกทำให้ร้อนจนถึงจุดหลอมละลายและเชื่อมเข้าด้วยกัน

• นิยมใช้ในการเชื่อมวัสดุที่ต้องการความแข็งแรงสูงหรือการผลิตชิ้นส่วนในงานเหล็กดัด