ครั้งที่-4 การส่งถ่ายน้ำโลหะ

หน่วยท่ี 1 หลักการเช่ือม การส่งถ่ายนา้ โลหะ

1 ใบเนือ้ หา รหัสวิชา 2103-2006 วชิ างานเชื่อมอารก์ โลหะแกส๊ คลมุ 1 สอนคร้ังท่ี 4 ช่อื หน่วย หลักการเชอ่ื ม เวลา 1 ช่ัวโมง ชอื่ เรื่อง การส่งถ่ายน้าโลหะ 1.4 การส่งถา่ ยน้าโลหะ 1.4.1 ความหมายของการส่งถา่ ยน้าโลหะ (Metal Transfer) การที่ลวดเชื่อมถูกส่งป้อนไปยังช้ินงานแล้วเกิดการอาร์กขึ้น แล้วปลายลวดเช่ือมจะถูก หลอมละลาย ท้าให้เกิดการผลักดันน้าโลหะท่ีเกิดจากลวดเช่ือมไปสู่ชิ้นงานกลายเป็นแนวเช่ือม ลักษณะการเกิดแบบนเ้ี รยี กว่า “การส่งถ่ายนา้ โลหะ” การส่งถ่ายน้าโลหะ (Metal Transfer) มีอยู่ด้วยกันหลายแบบ แต่ละแบบจะเกิดข้ึน แตกต่างกันข้ึนอยู่กับกระแสไฟ แรงดันไฟฟ้าในการอาร์ก ขนาดลวด ชนิดของแก๊สปกคลุมและชนิด ของเครือ่ งเชอื่ ม 1.4.2 ชนดิ ของการส่งถ่ายน้าโลหะ 1.4.2.1 การส่งถ่ายน้าโลหะแบบลัดวงจร (Short Circuit Transfer) การส่งถ่ายน้าโลหะ แบบลัดวงจร บางคร้ังเรียกว่าแบบจุ่ม (Dip Transfer) ใช้ส้าหรับการเช่ือมด้วยลวดท่ีมี เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 0.6-1.2 มม. โดยใช้แรงดันไฟฟ้าและกระแสเชื่อมต่้า แนวเชื่อมท่ีได้จาก การส่งถ่ายน้าโลหะแบบลัดวงจรจะเย็นตัวเร็ว แนวเช่ือมเล็ก และความเร็วในการส่งถ่ายน้าโลหะ ประมาณ 20-200 ครั้งต่อวินาที การส่งถ่ายน้าโลหะจะเกิดขึ้นในช่วงท่ีลวดเชื่อมสัมผัสกับบ่อหลอม ละลาย ในขณะที่ลวดเช่ือมยังไม่สัมผัสกับบ่อหลอมละลาย ปลายลวดเชื่อมจะหลอมเป็นก้อนเล็ก ๆ และจะไม่สามารถส่งถ่ายน้าโลหะลงสู่บ่อหลอมละลายได้ ถ้าปลายลวดไม่สัมผัสกับโลหะชิ้นงาน (Base Metal) กอ่ น รปู ท่ี 1.36 วงจรการสง่ ถ่ายน้าโลหะแบบลดั วงจร (Short Circuit Transfer) (ทีม่ า : สมบรู ณ์ เต็งหงษเ์ จรญิ )

2 จากรปู แสดงให้เห็นต้าแหน่ง A, B, C และ D ที่ปลายลวดเช่ือมสัมผัสกับเน้ือโลหะ กระแสไฟ เชื่อมจะเพ่ิมสูงข้ึน และในจังหวะต่อมา ต้าแหน่ง D และ E มีโลหะหลอมเป็นต่ิงท่ีปลายลวดเชื่อม จะเรม่ิ ปล่อยโลหะหลอมใหห้ ลุดจากปลายลวดและเร่ิมต้นเกิดเปลวอาร์กขึ้นใหม่ แสดงตามต้าแหน่ง F และ G และเมือ่ เปลวอารก์ น่ิง สม่้าเสมอ โลหะหลอมเริ่มเกิดข้ึนที่ปลายลวด ดูต้าแหน่ง H ลวดจะถูก ป้อนให้เกิดการส่งถ่ายน้าโลหะแบบลัดวงจรและสามารถให้หยดน้าโลหะได้ประมาณ 70 หยด ตอ่ วนิ าที a) b) c) a) ปลายลวดเช่ือมจะหลอมเป็นกอ้ นเล็ก ๆ b) เมอ่ื เข้าใกลช้ น้ิ งานลวดเช่อื มจะหลอมเป็นก้อนโตมากขึน้ c) เมื่อปลายลวดเชอื่ มสมั ผสั กบั ชิ้นงานหรือบอ่ หลอมละลายจะเกดิ การอารก์ ข้ึน ลวดเชอ่ื มจะถูกสง่ ถา่ ยนา้ โลหะกลายเปน็ แนวเชือ่ ม รปู ที่ 1.37 ลักษณะการส่งถ่ายนา้ โลหะแบบลัดวงจร (Short Circuit Transfer) การเกดิ การสง่ ถา่ ยนา้ โลหะแบบลัดวงจร 1. เกิดทก่ี ระแสไฟต่้า 2. การก่อแนวเชอ่ื มเกิดโดยปลายลวดเชอ่ื มพงุ่ ชนช้นิ งานและเกิดขึ้นซ้าๆ 20 – 200 รอบต่อวนิ าที 3. น้าโลหะกระเดน็ เล็กนอ้ ย เกดิ บอ่ หลอมละลายแคบและงา่ ยตอ่ การควบคมุ 4. ขนาดลวดเชือ่ ม กระแสไฟและแรงดันไฟฟา้ ท่ีอย่ใู นชว่ งท่จี ะท้าใหเ้ กดิ การส่งถา่ ยน้าโลหะ แบบลดั วงจร (Short Circuit Transfer) ดังตารางที่ 1.2 ตารางท่ี 1.2 แสดงขนาดลวดเชื่อม กระแสไฟและแรงดันไฟฟ้า ในช่วงท่ีจะท้าให้เกิดการส่งถ่ายน้า โลหะแบบลัดวงจร ขนาดลวดเชือ่ ม (ø มม.) กระแสไฟฟา้ (แอมแปร)์ แรงดันไฟฟ้า(โวลท์) 0.8 50 - 130 15 - 18 1.0 70 - 160 16 - 19 1.2 120 - 200 17 - 20 1.6 150 - 200 18 - 22

3 ข้อดี 1. ใชเ้ ช่ือมโลหะบางๆ ได้ 2. ความรอ้ นต้่าลดการบิดงอไดด้ ี 3. ได้ประสิทธภิ าพจากลวดเชือ่ มมากว่า 93% 4. สามารถเชอื่ มไดท้ ุกท่าเช่ือม 5. ง่ายตอ่ การควบคุม ขอ้ จา้ กัด 1. เกดิ น้าโลหะกระเดน็ (Spatter) เสยี เวลาก้าจัด 2. การหลอมละลายไมส่ มบูรณ์ 3. เกดิ บอ่ หลอมละลายแคบ 4. อารก์ สะดดุ จากการ Shot Circuit 1.4.2.2 การส่งถ่ายนา้ โลหะแบบหยด (Globular Transfer) การส่งถ่ายน้าโลหะแบบหยด จะเกิดข้ึนโดยที่ปลายลวดเช่ือมเกิดการหลอมรวมเป็นก้อน โตกวา่ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของลวดเชื่อม แต่เนื่องจากความร้อนท่ีหลอมละลายลวดเช่ือมนั้นต้่า จึง ไม่สามารถท้าให้น้าโลหะหลอมละลายที่ปลายลวดเช่ือมน้ันปล่อยออกสู่ชิ้นงานได้ จึงเพียงแต่หลอม รวมตัวอยู่ที่ปลายลวดเช่ือมและอาศัยน้าหนักของมันเองตกลงสู่บ่อหลอมละลายของงานเชื่อม การสง่ ถ่ายน้าโลหะแบบหยดลวดเชือ่ มจะมีโอกาสสมั ผสั กับชิ้นงานไดเ้ ฉพาะการอาร์กคร้ังแรกเทา่ นนั้ การเกดิ การส่งถา่ ยนา้ โลหะแบบนี้ กระแสไฟจะสูงกว่าการส่งถ่ายน้าโลหะแบบลัดวงจร จะได้ แนวเช่ือมออกมาไม่สวยนักและมีสะเก็ดเช่ือมค่อนข้างมาก เหมาะกับการเชื่อมงานหนา ส่วนแก๊สปก คลมุ แนวเชอ่ื มนิยมใชค้ าร์บอนไดออกไซด์และแกส๊ ชนิดอ่ืน ๆ ก็สามารถใชไ้ ดเ้ ช่นกัน a) b) c) a) ปลายลวดเชอื่ มจะหลอมรวมเป็นก้อนโตกวา่ ลวดเช่ือม b) เมื่อเขา้ ใกล้ชิ้นงานลวดเชื่อมจะหลอมรวมเป็นก้อนโตมากข้นึ ลักษณะเหมือนหยดน้า c) กอ้ นน้าโลหะก็จะหยดลงสูช่ นิ้ งานหรือบ่อหลอมละลายขณะเดียวกันจะเกิดก้อนใหม่ขึ้นมา รูปท่ี 1.38 ลักษณะการส่งถ่ายน้าโลหะแบบลดั วงจร (Short Circuit Transfer)

4 การเกดิ การสง่ ถา่ ยน้าโลหะแบบหยด 1. การเกิดการส่งถ่ายนา้ โลหะแบบหยด อยรู่ ะหวา่ งการเกิดการสง่ ถ่ายแบบลัดวงจรกบั แบบ สเปรยก์ ระแสระหว่าง 165 – 240 แอมแปร์ 2. เกดิ จากการใชแ้ ก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และอาร์กอน 3. ปลายลวดเชือ่ มหลอมเหลวเป็นหยดที่มีขนาดโตกวา่ ขนาดลวดเช่ือมแล้วตกลงส่ชู ้ินงาน 4. ขนาดลวดเชอ่ื ม กระแสไฟและแรงดันไฟฟ้า ท่ีอยใู่ นช่วงทจี่ ะท้าให้เกดิ การส่งถ่ายน้าโลหะ แบบหยด (Globular Transfer) ดังตารางที่ 1.3 ตารางที่ 1.3 แสดงขนาดลวดเช่ือม กระแสไฟและแรงดันไฟฟ้า ในช่วงที่จะท้าให้เกิดการส่งถา่ ยนา้ โลหะแบบหยด ขนาดลวดเชือ่ ม (ø มม.) กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์) แรงดันไฟฟ้า(โวลท)์ 0.8 110 - 150 18 - 22 1.0 130 - 200 18 - 24 1.2 170 - 250 19 - 26 1.6 200 - 300 22 - 28 ขอ้ ดี 1. เหมาะส้าหรับเชอื่ มเติมร่อง 2. ใชแ้ ก๊สคารบ์ อนไดออกไซด์ ราคาถูก 3. เดนิ แนวเชอื่ มได้เร็ว 4. ใชเ้ ช่ือมพอกผิว ขอ้ จา้ กัด 1. เกิดเมด็ โลหะเกาะขา้ งแนวเช่ือมมาก 2. การซมึ ลึกน้อย 3. การหลอมละลายไมส่ มบรู ณ์ 4. แนวเชื่อมนูนมาก 5. ไดป้ ระสิทธิภาพจากลวดเช่อื มต่า้ (ประมาณ 87-93%) 1.4.2.3 การสง่ ถา่ ยนา้ โลหะแบบสเปรย์ (Spray Arc Transfer) การส่งถ่ายน้าโลหะแบบสเปรย์ เป็นการส่งถ่ายน้าโลหะจากปลายลวดเชื่อมสู่ช้ินงานด้วย แรงแมเ่ หล็กไฟฟ้า การส่งถ่ายน้าโลหะนี้ใช้กระแสเชื่อมและแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแบบอื่นทั้งหมด ซ่ึงน้า โลหะจากปลายลวดเชื่อมจะกลายเป็นเม็ดเล็ก จะเกิดเสียงดังแซ่ๆ การที่ลวดเช่ือมหลอมละลายเป็น เมด็ เล็กๆ นัน้ ปลายลวดเชอ่ื มกับชิ้นงานจะไมม่ ีโอกาสสมั ผสั กนั เลย เพราะความร้อนท่ีได้รับสูงพอท่ีจะ หลอมละลายลวดเชือ่ มได้ทันที การส่งถ่ายนา้ โลหะแบบนี้จงึ เรยี บและเหมาะส้าหรับเช่ือมงานที่มีอัตรา

5 การผลิตสูง ๆ ขนาดของเม็ดโลหะท่ีส่งถ่ายจะมีขนาดโตใกล้เคียงกับเส้นผ่าศูนย์กลางของลวดเช่ือม แนวเชื่อมทไ่ี ด้จึงสวยแต่การส่งถ่ายน้าโลหะแบบน้ีมีข้อจ้ากัด คือ เชื่อมได้ดีเฉพาะท่าราบเท่าน้ันแต่ถ้า จะใช้เชอื่ มทา่ อืน่ ๆ ตอ้ งควบคุมบ่อหลอมละลายให้เลก็ รปู ท่ี 1.39 ลกั ษณะการสง่ ถ่ายนา้ โลหะแบบสเปรย์ (Spray Arc Transfer) (ทม่ี า : https://www.google.co.th/search?q=spray+transfer&source) การเกิดการสง่ ถ่ายน้าโลหะแบบสเปรย์ 1. เกิดการสง่ ถา่ ยน้าโลหะแบบสเปรย์ที่กระแสเชอ่ื มสงู 2. ใช้แก๊สอาร์กอนปกคลุมหรือแก๊สผสมท่ีมีอาร์กอนเป็นหลัก เช่น อาร์กอนผสมออกซิเจน 1 – 5% ขอ้ ดี 1. แนวเช่อื มมปี ระสทิ ธภิ าพสงู 2. อัตราการเตมิ เนือ้ เชื่อมสูง 3. การอารก์ เรยี บผวิ แนวเชอื่ มสวยงาม 4. ประสิทธิภาพการเตมิ ลวดเชือ่ มมากกว่า 98% 5. ใช้เชอ่ื มโลหะแผ่นหนาไดด้ ี เพราะกระแสเช่อื มสงู 6. เม็ดนา้ โลหะกระเด็นน้อย 7. ใหก้ ารหลอมละลายที่สงู ทสี่ ุด ข้อจา้ กดั 1. เหมาะส้าหรับการเชอ่ื มทา่ ราบและทา่ ระดับไดด้ ี 2. การอารก์ มไี อโลหะและควันมาก 3. มกี ารแผ่รังสมี าก แสงอารก์ สว่างมากเป็นอันตรายต่อผปู้ ฏิบัติงานเชื่อม 4. แกส๊ คลมุ ราคาแพง

6 การส่งถ่ายน้าโลหะอีกรูปแบบหน่ึงท่ีตั้งใจให้เกิดโดยการผลิตเคร่ืองเช่ือมออกมาให้มีระบบ การตั้งคา่ กระแสเช่อื มในช่วงเวลาการอารก์ มกี ารเปล่ียนแปลงกระแสไฟสูงและต่า้ สลับกนั ไป คือการส่ง ถ่ายน้าโลหะแบบพัลส์ (Pulsed Transfer) ซ่ึงได้น้าเอาข้อดีของแบบลัดวงจรกับแบบสเปรย์ จะได้ กระแสเช่ือมที่อยู่ระหว่างช่วงสูงและช่วงต่้า กระแสในช่วงต้่าจะมีค่าต่้ากว่า Transition Current ในขณะท่ีกระแสระดับสูงจะสูงกว่า Transition Current และยังเป็นช่วงเกิดการส่งถ่ายน้าโลหะจาก ปลายลวดเช่ือมสู่บ่อหลอมละลายส้าหรับกระแสช่วงต่้าเป็นกระแสท่ีรักษาการอาร์กให้คงอยู่จึงท้าให้ การสง่ ถ่ายนา้ โลหะแบบพลั สส์ ม้า่ เสมอเหมือนกบั แบบสเปรย์ การเชื่อมด้วยระบบพัลส์จะต้องใช้เคร่ือง เช่อื มท่ีออกแบบให้สามารถเช่อื มแบบพลั สไ์ ด้ การส่งถ่ายนา้ โลหะของการเช่ือม Flux Core Wire การส่งถ่ายน้าโลหะของการเชื่อม Flux Core Wire โดยทั่วไปจะเป็นแบบหยด (Globular) แต่ถ้าแกนลวดท่ีมีฟลักซ์ผสมอยู่ต้่า การส่งถ่ายน้าโลหะจะเป็นแบบลัดวงจรคล้ายกับการเช่ือมมิก ลวดเช่ือม Flux Core Wire จะหลอมละลายจากโลหะท่อลวดเช่ือม และน้าโลหะท่ีเกิดจากปลอก โลหะจะหยดเติมลงในแนวเชื่อม ส่วนฟลักซ์ท่ีอยู่แกนกลางลวดเช่ือมจะแยกออกอยู่บนผิวหน้าบ่อ หลอมละลาย กระแสไฟเช่อื มตา้่ จะใหน้ ้าโลหะท่สี ง่ ผา่ นอาร์กโตกวา่ กระแสไฟเช่ือมสูง