01_Welding

การเชอ่ื มติกจ (Tungsten Inert Gas Welding : TIG) • เปนกรรมวิธกี ารเชื่อมโลหะโดยใชค วามรอ น • เกิดจากการอารคระหวา งลวดทังสเตนกับชิน้ งานเช่อื ม • มแี กสเฉอื่ ยปกคลมุ บรเิ วณเช่อื มและบอหลอมละลาย • เพื่อไมใหบรรยากาศภายนอกเขามาทําปฏิกิริยาบริเวณแนว เชื่อม การเช่ือมติกจ (ตอ) ลกั ษณะการเชอื่ มตกิ จ 101

การเช่อื มติกจ (ตอ) • จดุ หลอมเหลวของทงั สเตนอยทู ่ี 3,410 °C • ในยโุ รปจะเรียกวา “การเช่ือมวกิ จ (WIG)” • สว นใหญจ ะใชเช่ือมอลูมเิ นยี มและเหลก็ กลา ไรส นิม การเช่อื มตกิ จ (ตอ) เครือ่ งเชื่อมตกิ จ 102

การเชอ่ื มตกิ จ (ตอ) ลักษณะหวั เชอ่ื มติกจ การเชอื่ มตกิ จ (ตอ ) อุปกรณก ารเช่อื มตกิ จ 103

การเชอ่ื มตกิ จ (ตอ ) ลักษณะการเชอ่ื มตกิ จ การเช่อื มติกจ (ตอ) ลักษณะงานเชอ่ื มติกจ 104

ขอดีของการเช่อื มตกิ จ (ตอ) • ไมตองใชลวดเชอื่ ม • คณุ ภาพการเชอ่ื มสงู • ไมตอ งทําความสะอาด หรอื ทาํ เพยี งเล็กนอ ยเทา น้นั • ไมม ีสะเกด็ กระเดน็ เน่ืองจากไมใชลวดเชอื่ ม ขอเสยี ของการเชื่อมติกจ (ตอ ) • ใชเ วลาในการเชอื่ มนาน • คา ใชจา ยสูงกวาการเชือ่ มแบบอืน่ ๆ 105

การเชือ่ มพลาสมา (Plasma Arc Welding : PAW) • อุณหภมู สิ งู ถึง 20,000 ºC • มีเสนผา นศนู ยก ลางเล็ก • ความเขมขนของพลังงานสูงมาก การเชอื่ มพลาสมา (ตอ ) ลักษณะการเช่อื มพลาสมา 106

การเชื่อมพลาสมา (ตอ) เครื่องเช่ือมพลาสมา การเชือ่ มพลาสมา (ตอ ) หัวเชื่อมพลาสมา 107

การเช่ือมพลาสมา (ตอ) อปุ กรณในการเชอ่ื มพลาสมา การเช่ือมพลาสมา (ตอ) การเช่ือมพลาสมาแบบอตั โนมตั ิ 108

ขอ ดขี องการเชอ่ื มพลาสมา (ตอ) • มีความเสถยี รสงู • ใชในการตดั ไดดกี วาการเชอื่ มแกส • มคี วามเรว็ สงู • คุณภาพงานสูงมาก • ใชเชอื่ มงานไดเ กือบทุกชนิด ขอ เสียของการเชือ่ มพลาสมา (ตอ) • คาอุปกรณสงู • หัวเชือ่ มพลาสมา มีขนาดใหญก วาหัวเช่ือมแกส • การเชื่อมทม่ี ุมอับทําไดยาก 109

การเชอ่ื มจุด (Spot Welding/Resistance Welding) • ใชห วั เชอ่ื ม 2 ตัว ตรงขา มกัน • ใชแรงกดระหวา งหวั เช่อื ม • สามารถกําหนดเวลาในการเช่ือมได • มักใชในการเช่ือมประกอบช้ินสวน เชน ช้ินสวนรถยนต ตู ไฟฟา กระปอ ง ถงั นาํ้ มนั เหล็กแผน เปน ตน • ใชในการผลิตงานจํานวนมาก (Mass production) เชน รถยนต เฟอรน เิ จอร เปนตน – ตัวถงั รถยนตแนวเช่อื ม ~10,000 จดุ การเชื่อมจุด (ตอ) ลักษณะการเช่อื มจุด 110

วงจรในการเชื่อมจดุ (Spot Welding Cycle) ลักษณะการเชือ่ มจดุ วงจรในการเชอื่ มจุด (ตอ) การเชอื่ มจดุ มีขั้นตอน ดงั น้ี (1) นําชนิ้ งานสอดเขา ไประหวา งหัวเช่ือม (2) กดหัวเช่อื มลงมาสมั ผสั ชน้ิ งาน (3) ครบวงจรกระแสไหลผา น (4) ครบกําหนดเวลา กระแสหยุดไหล (5) ยกหวั เชอื่ มขึ้น 111

ขอดขี องการเชอื่ มจุด (ตอ) • ไมต องใชล วดเชื่อม • ใชเ วลาในการเช่ือมส้นั ๆ • อัตราการผลติ สงู • ใชทกั ษะในการเช่อื มตํ่ากวาการเชือ่ มแบบอ่นื ๆ • ความเชื่อม่นั สูง • เหมาะกับงานที่ตองการเชื่อมตําแหนงเดิมซ้ําๆ (ควรใชจิกซ ฟกเจอร) ขอ เสียของการเชื่อมจุด (ตอ) • คาเคร่อื งจักรมรี าคาสงู • ขอ จํากัดเฉพาะเชือ่ มชนิ้ งานเกยกนั • รบั แรงดึงไดน อ ย (ตอรอยเชอื่ ม 1 จุด) • เชอ่ื มไดแตงานเชื่อมเกยกัน 112

การเชอ่ื มตะเข็บ (Resistance Seam Welding) • ใชล อเชอ่ื ม 2 ตัว ตรงขา มกัน • ใชแรงกดระหวา งลอเชือ่ ม • สามารถกันการรว่ั ซึมได • สามารถกําหนดเวลาในการเช่อื มได • มักใชในอุตสาหกรรม ช้ินสวนรถยนต กระปอง ถังนํ้ามัน งานเหลก็ แผน เปน ตน • ใชใ นการผลติ งานจาํ นวนมาก (Mass production) การเชือ่ มตะเข็บ (ตอ) ลกั ษณะการเชื่อมตะเข็บ 113

การเชอื่ มตะเขบ็ (ตอ ) ลกั ษณะการเช่ือมตะเขบ็ ในแบบตา งๆ การเชื่อมดวยหุนยนต (Robotic Welding) • เคล่ือนไหวตามคําสั่งของชดุ โปรแกรม • ใชในการผลติ งานจํานวนมาก (Mass production) • มักใชในอุตสาหกรรมชิ้นสวนรถยนต อิเลกทรอนิกส เปน ตน 114

การเช่อื มดว ยหุนยนต (ตอ ) มี 2 แบบ 1. Rectilinear robots – เคลื่อนแบบแกน x y z – พ้ืนที่เช่ือมงานเปนเหมือนกลอง การเช่ือมดวยหุนยนต (ตอ ) 2. Articulating robots – เคล่ือนที่คลา ยๆ กับแขนของคน – มจี ุดหมนุ เหมือนขอมือ – ใชในพื้นที่ทาํ งานจาํ กัด 115

ส่งิ ท่ีควรพงึ ระวงั กอนนําหุน ยนตม าใชในงาน เช่อื ม • ความแมน ยํา • ความเชือ่ ม่นั • จิกซฟ กเจอร • การเขยี นโปรแกรม • การซอ มบาํ รุง • คา ใชจ าย • ปริมาณงานท่ีผลิต Q&A 116

การเชอ่ื มโลหะ (Welding) (4/4) ผูชว ยศาสตราจารย วนั ชยั ลลี ากววี งศ ภาควิชาวศิ วกรรมอุตสาหการและการจัดการ คณะวิศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยีอตุ สาหกรรม มหาวิทยาลัยศิลปากร วิทยาเขตพระราชวงั สนามจนั ทร หัวขอ ท่ีจะบรรยายวนั น้ี • ตน ทุนการเชอื่ ม • การประกอบรอยตอ • แนวการเชอื่ ม • กระแสเช่อื ม • ลวดเชอ่ื มและกระบวนการเชอ่ื ม 117

ตนทนุ การเช่ือม ตนทุนการเชอื่ มเปน องคประกอบสาํ คัญตอ • การออกแบบการเชื่อม • การเลือกกระบวนการเช่ือม • ดงั นัน้ ควรหลกี เล่ียงอยาใหม ีรอยตอ จํานวนมากเกินไป • การเช่ือมชิ้นงานมากๆ ควรเลือกใชอุปกรณจิกซฟกเจอรให เหมาะสม • เพอ่ื ใหง านออกมามมี าตรฐานเดยี วกัน • ตนทุนการเชื่อมตํา่ ท่สี ุด ตนทนุ การเช่ือม (ตอ ) องคป ระกอบที่มผี ลกระทบตอ ตน ทุนการเชื่อมมีดงั นี้ • การประกอบรอยตอ • แนวการเชอื่ ม • ตาํ แหนงรอยตองานเช่ือม (ทาเชือ่ ม) • กระแสเช่ือม • ลวดเชอ่ื มและกระบวนการเชือ่ ม 118

การประกอบรอยตอ • ควรทําใหถ กู ตองตามมาตรฐาน เชน DIN JIS มอก. • การประกอบแผน งานเชอ่ื มควรมีระยะเวน 1.5 – 2 มม. • ระยะเวนรอยตอจะสง ผลตอ อัตราเร็วการเชื่อม การประกอบรอยตอ ∝ ตนทนุ การเช่ือม การประกอบรอยตอ (ตอ) • ตนทนุ การเช่ือมควรมีการควบคมุ ใหอยใู นเกณฑดงั น้ี 119

แนวการเชอื่ ม • งานเชื่อมตอ ชนควรใหเนื้อโลหะสูงจากงานเชอ่ื ม 1.5 มม. • ถา แนวเชอื่ มสงู มากข้ึนย่ิงจะทาํ ใหต นทนุ สงู มากขนึ้ ไปอกี • ทําใหอัตราเร็วการเชอ่ื มลดลงอีกดวย การเชอ่ื ม ∝ ตนทนุ การเช่ือม กระแสเช่อื ม • มที ั้งกระแสเชือ่ มตรงและสลับ • ใชเคร่ืองกระแสสลับแบบหมอแปลงจะประหยัดตนทุนคา ซือ้ เคร่ืองมากกวาแบบเจเนอเรเตอร • การเชื่อมโลหะดวยกระแสตรงจะทําไดรวดเร็วกวา กระแสสลบั ประมาณ 28% 120

ลวดเชือ่ มและกระบวนการเช่อื ม • ลวดเชอ่ื ม – ขนาด – ชนดิ ลวดเช่ือม • กระบวนการเช่อื มจะมีผลกระทบตอ – เวลาในการเช่อื ม เวลาในการเชอ่ื ม ∝ ตน ทุนการเช่อื ม การประมาณตนทุนการเช่อื ม • แบง องคป ระกอบ ไดดงั น้ี 1. ตนทนุ วสั ดุ 2. ตนทนุ ประกอบงานเชอ่ื ม 2.1 คา แรงงาน 2.2 คาไฟฟา 3. ตนทนุ หลงั การเช่อื ม 4. ตนทุนอื่นๆ 121

การประมาณตนทุนการเชอ่ื ม (ตอ ) 1. ตนทุนวัสดุ (บ.) = เวลาเชือ่ ม (ชม.) x อตั ราเร็วปอนลวดเช่ือม (ม./ชม.) x นา้ํ หนักลวดตอหนว ยความยาว (กก./ม.) x ราคาลวดเชือ่ ม (บ./กก.) 2. ตน ทุนประกอบงานเช่อื ม 2.1 คา แรงงาน (บ.) = ความยาวแนวเชื่อม (ม.) x อตั ราคา แรง (บ./ชม.) x นา้ํ หนกั เนอ้ื โลหะเตมิ งานเชอื่ ม (กก./ม.) อตั ราการเตมิ เนอ้ื โลหะ (กก./ชม.) x ตวั ประกอบดาํ เนินการ (%) หรือ = เวลาการเชอ่ื มรวม (ชม.) x อตั ราคาแรงงาน (บ./ชม.) การประมาณตน ทนุ การเช่อื ม (ตอ) • คา ตัวประกอบดาํ เนินการแบงตามวิธกี ารเชอ่ื ม วธิ ีการเชื่อม 10 20 ตวั ประกอบดําเนนิ การ (%) 90 100 30 40 50 60 70 80 มอื ก่ึงอัตโนมัติ เครื่องกลไก อัตโนมัติ 122

การประมาณตน ทุนการเชือ่ ม (ตอ) 2.2. คาไฟฟา (บ.) = กระแสเช่ือม (แอมป) x แรงดันเชอ่ื ม (โวลท) x เวลาเชอ่ื ม (ชม.) x อัตราคาไฟฟา (บ./กว. - ชม.) คาตวั ประกอบดาํ เนนิ การ (%) 3. ตน ทุนหลังการเชอื่ ม (บ.) = คา แตงผวิ งาน + คาอปุ กรณแ ละเครอ่ื งมือ 4  ื่ ( ) การประมาณตน ทุนการเชือ่ ม (ตอ) • อายุการใชงานของอุปกรณและเคร่ืองมือท่ีใชในการ เชอ่อื ุปมกรณ เคร่ืองมือ อายโุ ดยเฉลี่ย (ชม.) หนากาก 2,400 กระจกเช่อื ม 2,400 กระจกใส 8.5 ถงุ มอื 400 คอนเคาะสแลก 600 แปรงลวด 200 หัวจับลวดเชื่อม 2,400 สายเช่ือม 2,400 สายไฟเชอื่ ม 3,600 123

ตนทุนเช่ือมการประมาณตนทุนการเช่ือม (ตอ ) • สรปุ ตน ทุนเช่อื ม ตนทุนวสั ดุ คาแรงงาน ตนทุนประกอบงานเช่อื ม คา ไฟฟา ตนทนุ หลงั การเช่อื ม ตน ทนุ อืน่ Q&A 124

ลาํ ดับการตรวจสอบงานเชอ่ื ม 1. การรับรองการใชม าตรฐาน 2. การรบั รองขอบเขตของการตรวจสอบ 3. การรบั รองกาํ หนดการของงานการตรวจสอบ 4. การรับรองสภาพแวดลอมของการตรวจสอบ 5. การรับรองคุณวฒุ ิของบุคลากรตรวจสอบงานเชอ่ื ม 6. การจําลองงานจรงิ เพอ่ื การซกั ซอมงานการตรวจสอบ 7. การกําหนดและรับรองสมรรถนะเครอื่ งมือและอุปกรณต รวจสอบ 8. การเตรยี มสภาพชน้ิ งานสําหรับการตรวจสอบ 9. การประชุมพิจารณารว มกันกับบุคคลคณะตา ง ๆ ทเ่ี ก่ียวขอ ง 10.ขอ กําหนดปลีกยอย ขั้นตอนการตรวจสอบงานเชื่อม 1. การตรวจสอบกอนการเช่ือม 2. การตรวจสอบระหวางปฏบิ ัติงานการเชือ่ ม 3. การตรวจสอบภายหลงั การเชอ่ื ม 125

การตรวจสอบงานเชอื่ ม • วธิ ที ดสอบทจี่ ะแสดงถงึ คณุ ภาพของงานเชื่อม • แบงออกเปน 3 พวกใหญ 1) การทดสอบทไี่ มท ําลาย >> การทดสอบทไ่ี มส รางความ เสียหายใหแ กงานเชอื่ มหรือผลติ ภัณฑส าํ เรจ็ 2) การทดสอบท่ที าํ ลาย >> การทดสอบทางกล ซงึ่ ตดั มาจาก ผลติ ภณั ฑตัวอยาง 3) การตรวจสอบดว ยสายตา >> การสังเกตท่ผี วิ รอยเช่ือม / การสังเกตถงึ ความไมสมบูรณดวยสายตา การทดสอบท่ไี มทําลาย (Nondestructive Testing) • การทดสอบดวยอนภุ าคแมเหล็ก (Magnetic Particle Testing) • การตรวจสอบเรดิโอกราฟฟก (Radiographic) • การตรวจสอบการแทรกซมึ (Penetrant Inspection) • การแทรกซึมโดยยอมสีแดง (Red Dye Penetrant) • การตรวจสอบดว ยคลน่ื เหนอื เสยี ง (Ultrasonic Inspecton) • การทดสอบกระแสเอ็ดดี้ (Eddy Current Testing) • การทดสอบจุดรว่ั (Leak Testing) • การทดสอบความแข็ง (Hardness Testing) 126

ตัวอยาง รูปแบบเอกสารขอกําหนดรายละเอยี ดการเขอ่ื ม (WPS) 127

หนังสืออา งอิง • สมชยั เถาสมบตั ,ิ “เทคโนโลยี การเช่ือมและการประสาน”, สํานักพิมพยไู นเตด็ ทบ คุ ส, 2529 • เชดิ เชลง ชิตชวนกจิ และคณะ, “วิศวกรรมการเชอ่ื ม”,สมาคม สง เสริมความรูดานเทคนคิ ระหวางประเทศ,2524 End of Welding 128