ครั้งที่-2 หลักการเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุม

หน่วยท่ี 1 หลักการเช่ือม หลักการเช่ ือมอาร์ กโลหะแก๊ สคลุม

1 ใบเน้อื หา รหัสวชิ า 2103-2006 วชิ างานเชื่อมอารก์ โลหะแกส๊ คลมุ 1 สอนครง้ั ที่ 2 ช่ือหนว่ ย หลกั การเชื่อม เวลา 1 ชวั่ โมง ชือ่ เรอ่ื ง หลกั การเช่ือมอารก์ โลหะแกส๊ คลุม 1.2 หลักการเช่ือมอาร์กโลหะแกส๊ คลมุ 1.2.1 คาศัพท์ในงานเชอ่ื มอาร์กโลหะแก๊สคลุม 1.2.1.1 Gas Metal Arc Welding คือ การเช่ือมอารก์ โลหะโดยใชแ้ ก๊สปกคลุม 1.2.1.2 Inert Gas คอื แก๊สเฉื่อย 1.2.1.3 Metal Inert Gas Welding คอื การเชื่อมโลหะโดยใช้แก๊สปกคลุม ท่ีเรียกว่า มิก (MIG) ซึ่งแยกใหเ้ หน็ ว่าเปน็ การเชอื่ มโดยใชแ้ กส๊ เฉ่ือยปกคลมุ บริเวณอาร์ก 1.2.1.4 Metal Active Gas Welding คือ การเช่ือมโลหะโดยใช้แก๊สปกคลุม ท่ีเรียกว่า มิก (MAG) ซึ่งแยกให้เห็นว่าแก๊สท่ีใช้ปกคลุมบริเวณอาร์กมีความไวต่อการเกิดปฏิกิริยา คือ แก๊สคารบ์ อนไดออกไซดห์ รือแกส๊ เฉ่ือยท่ีผสมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ 1.2.1.5 Shielding Gases คอื แกส๊ คลมุ 1.2.1.6 Semi Automatic Welding คือ การเชือ่ มแบบกึ่งอตั โนมตั ิ 1.2.1.7 Consumable Electrode คือ ลวดเช่ือมสิน้ เปลือง 1.2.1.8 Electrode wire คอื ลวดเชือ่ มแบบเสน้ ลวด 1.2.1.9 Metal Transfer คอื การส่งถา่ ยน้าโลหะ 1.2.1.10 Short Arc Transfer คอื การส่งถ่ายนา้ โลหะแบบลดั วงจร 1.2.1.11 Globular Transfer คอื การส่งถา่ ยน้าโลหะแบบเปน็ หยด 1.2.1.12 Spray Transfer คือ การส่งถ่ายน้าโลหะแบบสเปรย์ มีลกั ษณะพ่นเปน็ ฝอย 1.2.1.13 Contaminants คือ สารมลทิน เป็นธาตุท่ีรวมอยู่ในอากาศ หรือสารมลทินท่ี รวมอยู่ในแก๊สปกคลุมหรอื สารที่เกิดจากปฏิกริ ยิ าทางเคมีระหวา่ งอเิ ลคโทรดกับโลหะช้ินงาน 1.2.1.14 Wire Feed Systems คือ ระบบปอ้ นลวด เป็นการสง่ ป้อนลวดเช่ือมจากลอ้ ลวดเชอ่ื มไปส่หู วั เชอื่ ม 1.2.1.15 Push Type Wire Feed Systems คือ ระบบป้อนลวดแบบดัน 1.2.1.16 Pull Type Wire Feed Systems คอื ระบบป้อนลวดแบบดึง 1.2.1.17 Push-Pull Type Wire Feed Systems คือ ระบบป้อนลวดแบบดงึ และดนั 1.2.1.18 Contact Tip, Contact Tube หรือ Guide Tube คือ ท่อน้าลวด ที่อยู่ส่วน ปลายของหวั เช่อื ม บางตา้ ราเรียกว่าท่อสัมผสั กระแส

2 1.2.1.19 Nozzle คือ อปุ กรณ์ควบคุมแก๊สป้องกันบริเวณอารก์ 1.2.1.20 Travel Angle คอื มุมเดินลวด เปน็ การเอยี งมมุ ของแกนลวดเช่ือมให้ปลายลวด ชไ้ี ปในทิศทางเดยี วหรอื สวนทางกนั กับทศิ ทางของการเดนิ แนวเช่ือม 1.2.1.21 Work Angle คือ มุมงาน เป็นมุมท่ีอยู่ระหว่างแกนลวดเชื่อมกับผิวหน้าท่ีต้ัง ฉากชนิ้ งาน 1.2.1.22 Feed Control คือ ตัวป้อนลวด ซึ่งเป็นชุดเฟืองลอ้ ขับ 1.2.1.23 Control System คือ ระบบควบคมุ 1.2.1.24 Wire feed conduit คือ ท่อสง่ ลวด ท่ีอยู่ภายในสายเชือ่ มมลี กั ษณะเปน็ ขด สปริง ใหล้ วดเชอ่ื มถกู ส่งป้อนไปยังหวั เชอื่ ม 1.2.1.25 Welding machine คอื เคร่ืองเช่อื ม 1.2.1.26 Welding Current คอื กระแสเชอ่ื ม 1.2.1.27 Voltage คอื แรงดันไฟฟา้ 1.2.1.28 Solenoids คอื อุปกรณ์ไฟฟ้า มีหนา้ ทป่ี ิด-เปดิ แกส๊ 1.2.1.29 Torch คือ หัวเช่ือม บางต้าราเรยี กวา่ ปืนเช่อื ม Welding gun 1.2.1.30 Air Cooled คอื ระบายความร้อนดว้ ยอากาศ 1.2.1.31 Electrode wire คือ ลวดเชื่อมแบบเสน้ ลวด 1.2.1.32 Wire Extention หรือ Stick out คือ ระยะย่ีนของลวดเช่ือม เป็นความยาว ปลายลวดเช่ือมที่โผล่ออกไปจาก Contact Tip บางต้าราใช้ Electrode Stick Out หรือ Wire Stick Out 1.2.1.33 TIP- To –Work คอื ระยะจากท่อน้าลวดถงึ ช้ินงาน 1.2.1.35 Gas duct คอื ท่อสง่ แกส๊ 1.2.1.36 Argon คือ แกส๊ อาร์กอน 1.2.1.37 Helium คือ แกส๊ ฮเี ลียม 1.2.1.38 Carbondioxide คอื แก๊สคารบ์ อนไดออกไซด์ 1.2.2 ความเป็นมาการเชอ่ื มอาร์กโลหะแกส๊ คลมุ การเชื่อมโลหะ เกิดข้ึนมาต้ังแต่ยุคท่ีมนุษย์รู้จักการน้าโลหะมาประยุกต์เป็นเครื่องมือ เครื่องใช้กระบวนการเช่ือมได้วิวัฒนาการและพัฒนาการมาเป็นล้าดับ การเช่ือมได้ถูกคิดค้น กระบวนการเชื่อมใหม่ๆ เพิ่มขึ้นมากมาย โดยอาศัยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชั้นสูงสมัยใหม่ ประกอบกับประสบการณ์ ได้ปรับปรุงเพ่ิมเติมพัฒนากระบวนการเช่ือมท่ีมีอยู่ก่อน เพ่ือให้เหมาะสม กับสภาพงาน ตรงตามความตอ้ งการของผู้ใช้และลักษณะงาน

3 การเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมเป็นกระบวนการเช่ือมอาร์กด้วย ไฟฟ้าอีกวิธีหนึ่งซ่ึงได้มี การพัฒนามาจากการเช่ือมไฟฟ้าด้วยลวดเชื่อมที่มีสารพอกหุ้ม เดิมการเชื่อมโดยทั่วไปก็คือการเชื่อม อาร์กด้วยลวดเชื่อมท่ีมีสารพอกหุ้ม ตัวสารพอกหุ้มท่ีอยู่รอบแกนลวดเมื่อหลอมเหลวก็จะมีแก๊สเกิด ขนึ้ มา เปน็ แกส๊ ปกคลุมบรเิ วณการอาร์ก จนเมื่อได้มีการพัฒนาการเชื่อมโดยใช้ลวดเชื่อมแบบไม่มีสาร พอกหุ้มและใช้แก๊สจากแหล่งภายนอกเข้ามาปกคลุม ซึ่งเรียกกันว่าแก๊สเฉื่อย ได้เร่ิมเกิดข้ึนเมื่อปี ค.ศ. 1948 (พ.ศ. 2491) ได้มีการน้ามาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะใช้เช่ือมอะลูมิเนียมและ นา้ ไปใช้เช่ือมโลหะได้หลายชนดิ รูปท่ี 1.15 วงจรการเชื่อมอาร์กโลหะแกส๊ คลมุ 1.2.3 หลกั การเชอ่ื มอาร์กโลหะแกส๊ คลุม การเช่ือมอาร์กโลหะแก๊สคลุมเป็นกระบวนการเช่ือมอาร์กวิธีหนึ่งท่ีได้รับความร้อน จากการอาร์ก ระหว่างลวดเชื่อมกับช้ินงาน ลวดเช่ือมเป็นแบบลวดเช่ือมเปลือย ไม่มีสารพอกหุ้ม ถูกส่งป้อนอย่างต่อเนื่องจากวงล้อม้วนลวดเช่ือมไปยังบริเวณอาร์ก ลวดเช่ือมเป็นชนิดส้ินเปลือง (consumable electrode) ท้าหน้าท่ีเป็นลวดเติมลงไปยังบ่อหลอมเหลวอีกด้วย บริเวณอาร์กจะถูก ปกคลมุ ด้วยแกส๊ เฉื่อยท่ีถกู สง่ มาจากท่อบรรจุแกส๊ เพ่ือป้องกนั บรเิ วณอาร์กไมใ่ หร้ วมตัวกบั อากาศ รูปท่ี 1.16 การเช่ือมอาร์กโลหะแก๊สคลุม

4 การเชื่อมอารก์ โลหะแก๊สคลุม ในระยะแรกๆ ได้น้าแก๊สอาร์กอน (Argon) และแก๊สฮีเลียม (Helium) ซ่ึงเป็นแก๊สเฉื่อย (Inert gas) เป็นแก๊สปกคลุมส้าหรับเช่ือมอะลูมิเนียม ซึ่งเป็นโลหะนอก กลมุ่ เหล็ก ต่อมาได้น้าแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และออกซิเจน (O2) ใช้ปกคลุมส้าหรับการเชื่อม เหล็กคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่้า สมาคมการเช่ือมแห่งสหรัฐอเมริกา (American Society Welding อักษรย่อว่า AWS) เรียกกระบวนการเช่ือมนี้ว่า Gas Metal Arc Welding (GMAW) กระบวนการเช่ือมน้ี มีชอื่ เรียกโดยอา้ งอิงตามชนิดของแกส๊ ปกคลมุ ดังน้ี 1.2.3.1 มิก (MIG) มาจากค้าว่า Metal Inert Gas คือ การเช่ือมโดยใช้แก๊สเฉ่ือย (Inert Gas) ปกคลุม ได้แก่ แก๊สอาร์กอน (Argon) แก๊สฮีเลียม (Helium) หรือแก๊สอาร์กอนผสมแก๊ส ฮเี ลยี ม ใช้ส้าหรบั เช่อื มโลหะนอกกลมุ่ เหล็ก เช่น อะลมู ิเนยี ม แม็กนเี ซยี ม 1.2.3.2 แม็ก (MAG) มาจากค้าว่า Metal Active Gas คือ การเชื่อมโดยใช้แก๊สที่มี ความไวต่อการเกิดปฏิกิริยาเมื่อผ่านบริเวณอาร์ก แก๊สดังกล่าวคือ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) หรอื แกส๊ ปกคลมุ ใดๆ เมอ่ื ผสมกบั แก๊สคารบ์ อนไดออกไซด์ ก็จะเรยี กการเชื่อมนั้นว่า “แม็ก” ใช้ส้าหรับ เชอื่ มเหลก็ กล้าคารบ์ อนและเหล็กกลา้ ผสมต่้า 1.2.4 ขอ้ ดีและขอ้ จากดั ของการเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลมุ 1.2.4.1 ขอ้ ดี 1) การเช่ือมอาร์กโลหะแก๊สคลุมสามารถเชื่อมงานได้ทุกต้าแหน่งท่าเช่ือม แม้กระท่ัง ต้าแหน่งท่าเหนือศีรษะท่ีจัดว่าเป็นท่าเช่ือมท้าได้ยากก็สามารถควบคุมการเช่ือมได้สะดวก คุณภาพ แนวเช่ือมดี 2) แนวเชอื่ มไม่มีสแลกปกคลุมเน่ืองจากเป็นลวดเช่ือมเปลือย จึงไม่เกิดสแลกจากการ เชอ่ื ม ไมต่ ้องเสียเวลาในการก้าจัดสแลก 3) ด้วยเหตุผลทใี่ ช้ลวดเช่อื มไส้ตันทไ่ี ม่มสี ารพอกหุ้ม จึงไม่เกิดเขม่าและควันอันเป็นผล มาจากสารพอกห้มุ แตจ่ ะเกิดเขมา่ และควนั เกดิ ขน้ึ เลก็ น้อยจากชนิดของวสั ดทุ ีน่ ้ามาเชอ่ื ม 4) ในขณะท้าการเชื่อมสามารถมองเห็นลักษณะการอาร์ก การหลอมเหลวได้สะดวก ดีกว่ากระบวนการเชอื่ มอนื่ 5) การเช่ือมกระท้าได้เรว็ สามารถเช่ือมได้แนวยาวตามต้องการโดยไม่เสียเวลาในการ เรมิ่ ต้นและการเปลี่ยนลวดเช่ือมใหม่ จึงประหยัดเวลาในการเชื่อม 6) จากกรณีการท้าการเชื่อมได้เร็ว มีผลท้าให้ช้ินงานได้รับความร้อนต่้า ท้าให้บริเวณ HAZ แคบ ซึง่ มผี ลให้ช่วยลดการบิดเบีย้ ว (Distortion) ภายในช้นิ งานได้ดี การบดิ งอเสยี รปู น้อย 7) กระบวนการเชื่อมน้ีสามารถให้ประสิทธิภาพอัตราการหลอมลวด (Deposition Efficiency) ได้สูงถงึ 98% ของการหลอมลวดเช่อื ม และแนวเชอ่ื มมีคุณภาพสูง

5 8) สามารถเชือ่ มงานท่ีมีระยะรอยต่อหา่ งๆ และโลหะบาง ๆ ได้ดี 9) ลวดเชื่อมเปน็ มว้ นยาวสามารถเชื่อมได้ต่อเนื่อง จึงไม่ส้ินเปลืองในการต้องท้ิงปลาย ลวดเชอ่ื มทงิ้ เหมือนกับการเชื่อมดว้ ยลวดเช่อื มทีม่ ีสารพอกหุ้ม 1.2.4.2 ขอ้ จากัด 1) เคร่ืองเชอื่ มและอปุ กรณป์ ระกอบด้วยหลายส่วน ไมส่ ะดวกต่อการเคล่อื นย้าย 2) ไมส่ ามารถเชอื่ มงานที่อยู่ ในชอ่ งแคบได้ เพราะหัวเชื่อมมขี นาดใหญ่ 3) อุปกรณ์มีราคาแพง และยุ่งยากในการปรับใช้มากกว่าอุปกรณ์ของการเชื่อมด้วย ลวดเช่อื มที่มีสารพอกหุ้ม 4) ถา้ เชือ่ มเหลก็ ที่มคี วามสามารถในการชบุ แข็ง อาจท้าให้แนวเชอื่ มแตกเนื่องจากไม่มี สแลกปกคลมุ แนวเชือ่ มเพือ่ ช่วยลดอตั ราการเยน็ ตวั 5) ไมเ่ หมาะกบั งานเช่อื มภายนอกอาคาร เน่ืองจากต้องใช้แก๊สคลุม เมื่อมีลมพัดจะพัด พาแกส๊ คลุมหนไี ป ถา้ จ้าเปน็ ต้องเช่อื มภายนอกอาคาร ควรมที ี่ก้าบังลม 1.2.5 การนาไปใชง้ าน การเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมสามารถเช่ือมโลหะได้เกือบทุกชนิด เช่น เหล็ก (Steel), เหล็กเหนียว (mild steel), สแตนเลส (Stainless steel), อะลูมิเนียม (Aluminum), ทองแดง (Copper) เป็นต้น โดยเฉพาะเช่ือมเหล็กได้มีการน้ามาใช้กันอย่างแพร่หลาย ด้วยเหตุที่เป็น กระบวนการเช่อื มท่แี นวเช่อื มมีคุณภาพสูงและสามารถเช่ือมได้เร็วกว่าการเช่ือมด้วยลวดเชื่อมท่ีมีสาร พอกหมุ้ ถงึ 5 เทา่