welding and cutting by ebook workshop

เอกสารวิชาการ

ชางเชื่อมประสาน

กรมอูทหารเรือ (จัดพิมพเมื่อ ตุลาคม ๒๕๔๙)

สารบัญ หนา บทที่ 1 ชนิดของการเชื่อมและเครื่องเชื่อม 1.1 การจําแนกชนิดของการเชื่อมและการตัด 1.2 การเลือกเครื่องเชื่อม

1 6

บทที่ 2 การเชื่อมและตัดโลหะดวยแกส (GAS WELDING AND CUTTING) 2.1 การเชื่อมดวยแกสออกซีอเซททีลีน 2.2 การตัดดวยแกส

14 22

บทที่ 3 การเชื่อมและตัดโลหะดวยไฟฟา (ELECTRICAL WELDING AND CUTTING) 3.1 การเชื่อมไฟฟาดวยธูปเชื่อม (SMAW) 3.2 การเชื่อมโลหะดวยแกสเฉื่อยแบบ MIG (GMAW) 3.3 การเชื่อมชนิด FLUX – CORED ARC WELDING (FCAW) 3.4 การเชื่อมโลหะดวยแกสเฉื่อยแบบ TIG (GTAW) 3.5 การเชื่อมชนิด ELECTROSLAG WELDING (EW) 3.6 การเชื่อมชนิด PLASMA ARC WELDING (PAW) 3.7 การเชื่อมชนิด STUD WELDING 3.8 การเชื่อมชนิด SUBMERGED ARC WELDING (SAW) 3.9 การตัดและซองรองดวย AIR CARBON ARC PROCESS

33 53 72 78 93 98 102 105 110

บทที่ 4 การเชื่อมตัวเรือเหล็ก (STEEL HULL WELDING) 4.1 วัสดุ 4.2 ขบวนการเชื่อม 4.3 การออกแบบ 4.4 การสรางตัวเรือ

113 125 139 154

บทที่ 5 การออกแบบรอยตอในการเชื่อม (WELDING JOINT DESIGN)

176

บทที่ 6 ความปลอดภัยในการเชื่อม (WELDING SAFTY ) 6.1 อันตรายอันเกิดจากการทํางานเชื่อม 6.2 ความปลอดภัยทั่วไป 6.3 ขอควรระวังในการเคลื่อนยายทอแกส 6.4 กฎแหงความปลอดภัยในการเชื่อมแกส

194 197 198 198

บทที่ 7 ขอบกพรองในรอยเชื่อม (WELDING DEFECT AND DISCONTINUTIES) 7.1 สาเหตุที่เกิดขอบกพรองในทางการเชือ่ ม 7.2 การซอมขอบกพรองในรอยเชื่อม 7.3 ปญหาอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในการเชื่อม บทที่ 8 การควบคุมคุณภาพงานเชื่อม (WELDING QUALITY CONTROL) 8.1 มาตรฐานการปฏิบัติในการเชื่อม 8.2 การทดสอบชางเชื่อม 8.3 เทคนิคการควบคุมคุณภาพแนวเชื่อม 8.3.1 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยตาเปลา (VISUAL INSPECTION) 8.3.2 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยผงแมเหล็ก (MAGNETIC PARTICEL INSPECTION) 8.3.3 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยน้ํายาแทรกซึม (LIQUID PENETRANT INSPECTION) 8.3.4 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยเครื่อง ULTRASONIC (ULTRASONIC INSPECTION) 8.3.5 การตรวจสอบแนวเชือ่ มดวยเครื่อง X – ray (RADIOGRAPHY INSPECTION)

200 209 210 212 213 215 216 217 219 221 225

บทที่ 9 ความรูสัมพันธกับงานเชื่อม 9.1 คุณสมบัติของโลหะธรรมทั่วไปที่มีผลตอการเชื่อม 9.2 การจําแนกชนิดของโลหะดวยประกายไฟ 9.3 ขนาดของสายเคเบิ้ล 9.4 ความเขมของกระจกหนากาก

227 230 231 234

บรรณานุกรม

235

บทที่ 1 ชนิดของการเชื่อมและเครื่องเชื่อม 1.1 การจําแนกชนิดของการเชื่อมและตัด

1.2 การเลือกเครื่องเชื่อม เครื่องเชื่อมที่ใชกันในปจจุบันมีหลายแบบและหลายขนาดดวยกัน ดังนั้นผูใชจําเปนจะตองมี ความรูทางเทคนิคมากพอควร จึงจะสามารถเลือกเครื่องไดเหมาะกับงานมากที่สุด ความรูที่จะกลาวถึง ตอไปนี้เปนความรูทางเทคนิคอันเกีย่ วแกชนิดตาง ๆ ของเครื่องเชื่อมที่ใช จึงจะเปนแนวทางใหทาน สามารถตัดสินใจเลือกชนิดที่ใหประโยชนและประสิทธิภาพแกงานมากที่สุด เครื่องเชื่อมไฟฟาสามารถจําแนกออกไดหลายชนิดดวยกัน เชน เครื่องเชื่อมแบบหมุน แบบไมหมุน แบบขับดวยมอเตอรไฟฟา แบบขับดวยเครื่องยนต แบบหมอแปลง และเร็คติไฟเออร แบบจํากัดไฟฟา ทางเขา แบบแรงเคลื่อนไฟฟาคงที่ตลอดจนแบบที่ใชไดคนเดียวหรือแบบที่ใชไดหลายคนและแบบอืน่ ๆ ชนิดของเครื่องเชื่อมที่สําคัญ 2 ชนิด (Two Basic Types) เครื่องเชื่อมแบงเปนชนิดใหญ ๆ ได 2 ชนิด คือ ชนิดกระแสคงที่ (Constant Current (CC) หรือ (Conventional) และอีกชนิดหนึ่ง คือ ชนิดแรงเคลื่อนคงที่ (Constant Voltage) (CV) หรือ Modified Constant Voltage) ชนิดกระแสคงที่ (CC) นิยมใชกับการเชือ่ มธรรมดา และบางครั้งสามารถใชกับการเชือ่ ม วิธีอัตโนมัติ สวนชนิดแรงเคลื่อนคงที่จะใชกับการเชื่อมตอเนื่องซึ่งเปนวิธีอัตโนมัติเทานั้น ขอแตกตาง ของเครื่องเชื่อมทั้งสองชนิดนี้คือการเปรียบเทียบเคิรบ (Curve) ที่ไดจากความสัมพันธระหวาง กระแสไฟฟากับแรงเคลื่อนไฟฟา โดยการตอความตานทานที่เปลี่ยนคาไดเขาไปที่เครื่อง (ซึ่งจะทํา หนาที่เปน Loads) การพลอทเคิรบจะกระทําไดจากการวัดแรงเคลื่อนระหวางปลายลวดเชื่อม (Electrode) กับงาน ณ คาตาง ๆ ของกระแสที่ใช ดังแสดงในรูปที่ 5 เครื่องเชื่อมชนิดกระแสคงที่ (Constant Current (CC) Welding Machine) เครื่องเชื่อมชนิดนี้เหมาะสําหรับใชกับการเชื่อมธรรมดาดวยธูปเชื่อม (Covered (Stick) Electrode) หรือ SMAW ใชกับการเชือ่ มแกสทังสเตน (TIG) หรือ GTAW ใชกับการเชื่อมคารบอนอารค หรือ CAW สําหรับการเซาะรอง (Arc Gouging) การเชื่อมแบบ สตัด (Stud Welding) หรือ SW นอกจากนี้ยังสามารถใชในการเชื่อมดวยวิธี อัตโนมัติ (Automatic Welding) โดยใชลวด เชื่อมขนาดโตขึ้น แตจะตองใชกับหัวปอน ลวดชนิดทีไ่ วตอแรงเคลื่อนไฟฟา (Voltage Sensing Wire Feeder)

รูปที่ 5

เครื่องเชื่อมชนิดกระแสคงที่ (CC) นี้ จะใหโวลท - แอมแปร (Volt - Ampere) ทางออก ดังแสดงในรูป ที่ 5 จากเคิรบ ที่แสดงนี้จะเห็นวาเครื่องเชื่อมชนิดนี้จะใหโวลเทจทางออกสูงสุดขณะไมมีโหลด (Load) หรือขณะที่มกี ระแสไหลเปนศูนย และโวลเทจจะลดลงเมื่อมีโหลดเพิม่ ขึ้นภายใตสภาพการเชื่อมปกติ โวลเทจ (Voltage) ในวงจรจะอยูใ นระหวาง 20 ถึง 40 โวลท และโวลเทจจะอยูในระหวาง 60 ถึง 80 ขณะวงจรเปด (Open Circuit) เครื่องเชื่อมชนิดนี้มีทั้งชนิดกระแสสลับหรือกระแสตรง (AC or DC) หรือทั้งกระแสสลับและกระแสตรง (AC and DC) เครื่องเชื่อมชนิดกระแสคงที่นี้เมื่อเชื่อมกับลวดเชื่อมชนิดที่มีสารพอกหุม อารคโวลเทจ (Arc Voltage) สามารถควบคุมไดโดยผูเชื่อม (Operator) อารคโวลเทจจะเปลี่ยนแปลงสัมพันธโดยตรงกับ ระยะหางของการอารคหรือ Arc Length ถาระยะของการอารคเพิ่มขึ้น อารคโวลเทจ (Arc Voltage) จะเพิ่มขึน้ ตาม และถาระยะหางของการอารคโวลเทจลดลง อารคโวลเทจก็จะลดลงตามไปดวย จากเคิรบ แสดงใหเห็นวา ขณะที่โวลเทจเพิ่มขึ้น (Long Arc) กระแสไฟจะลดลง และเมื่ออารคโวลเทจลดลง (Short Arc) กระแสไฟจะเพิ่มขึ้น ฉะนั้นดวยเหตุนผี้ ูเชื่อมสามาถเปลี่ยนกระแสไฟขณะเชื่อมหรือ เปลี่ยนความรอนในการเชื่อม (Welding Heat) ไดโดยไมจําเปนตองตั้งกระแสที่เครื่องเชื่อม หากแต เพียงเปลี่ยนระยะหางของการอารคเทานั้น เครื่องเชื่อมชนิดกระแสคงที่มีทั้งกระแสตรงหรือกระแสสลับ (DC or AC) เครื่องมีทั้งแบบหมุน และแบบไมหมุน (Rotating or Static Machines) แบบหมุนอาจไดรบั การขับจากมอเตอรไฟฟาหรือ เครื่องยนตแกสโซลีนหรือดีเซล (Gasoline or Diesel) เครื่องยนตที่ใชอาจเปนไดทั้งชนิดหลอเย็นดวยน้ํา หรืออากาศก็ได และที่เครื่องแบบหมุนนี้มกั จะมีปลั๊กสําหรับใชกับไฟแสงสวางหรือใชกับเครื่องมือที่ ตองการกําลังไฟฟาอีกดวย เครื่องเชื่อมกระแสตรง (Generator Welding Machine) ตามปกติเครื่องเชื่อมแบบหมุนหรือแบบ Generator นี้จะมีเครื่องปรับซึ่งปรับไดทั้งกระแสไฟ และแรงเคลื่อน ดังนัน้ เคิรบที่ไดจึงสามารถเปลี่ยนได ขณะไมมีโหลด (No Load) แรงเคลื่อนไฟฟา สามารถปรับไดที่ตัวควบคุมซึ่งเรียกวา Fine Adjustment ซึ่งตัวควบคุมอันนี้จะทําหนาที่ปรับกระแส อยางละเอียดขณะเชื่อมไดดว ย สวนตัวควบคุมอีกอันหนึ่ง ใชสําหรับปรับกระแสอยางหยาบ ๆ เรียกวา Coarse Adjustment สําหรับเชื่อม จากการควบคุมดังอธิบายแลวนี้ ทําใหสามารถปรับใหการอารค เปนไปในลักษณะนิ่ม (Soft) หรืออยางรุนแรงได ถาเคิรบ ที่ไดแบนราบและมีโวลเทจต่ําขณะวงจรเปด (Open Circuit) การเปลี่ยนแปลงของโวลเทจขณะอารค (Arc Voltage) จะเปนเหตุใหเกิดการเปลี่ยนแปลง ของกระแสเชือ่ มอยางมาก จึงทําใหเหมาะสําหรับใชในการเชื่อมทอ (Pipe Welding) เพราะมีการ ละลายลึกดี แตถาเคิรบมีลักษณะชันพรอมกับมีโวลเทจสูงขณะวงจรเปด การเปลี่ยนแปลงของโวลเทจ ขณะอารค (Arc Voltage) ขนาดเทากันจะมีผลตอการเปลี่ยนแปลงของกระเชื่อมนอย และทําให การอารคนิ่ม (Soft) และเงียบ (Quiet) เหมาะสําหรับเชื่อมงานโลหะแผนบาง

เครื่องเชื่อมชนิดกระแสคงที่นี้สามารถนําไปใช กับการเชื่อมดวยวิธีอัตโนมัตไิ ด แตเครื่องปอนลวด (Wire Feeder) จะตองเปนแบบที่ไวตอการ เปลี่ยนแปลงของโวลเทจและลวดเชื่อมทีใ่ ชตองมี ขนาดโต

รูปที่ 6 เครื่องเชื่อมแบบหมอแปลง (Transformer Welding Machines) เครื่องเชื่อมแบบหมอแปลงนีเ้ ปนแบบที่ถูกที่สุด เบาที่สุดและดีที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่อง ชนิดอื่น ๆ เปนเครื่องที่ใชกระแสสลับในการเชื่อม เครื่องเชื่อมรับกําลังไฟฟาโดยตรงจากสายเมน (Main Line) กระแสไฟทางออกสามารถปรับไดโดยวิธีตา ง ๆ วิธีงาย ๆ ในการปรับกระแสเชื่อม คือ วิธีตอแทป (Tapped) ขดลวดทางออก (Secondary Coil) ของหมอแปลง วิธีนี้เปนวิธี ที่นิยมใชกันมากกับเครื่องทีจ่ ํากัดกําลังไฟฟา ทางเขา (Limited Input) ที่มีขนาดเล็ก สาย เคเบิ้ลหรือสายเชื่อม และสายดินตอกับเครื่อง โดยการเสียบหัวตอเขาไปในรูตาง ๆ(Sockets) ที่ทําไวที่เครื่องเชื่อม เพื่อเลือกเชื่อมไดตาม ตองการ เครื่องบางเครื่องอาจเลือกปรับกระแส ไฟไดโดยใช Tap Switch แทนทีจ่ ะใชเสียบ ตามรู อยางไรก็ตามการปรับกระแสแบบนี้ ไมสามารถใหคาของกระแสที่แนนอนได รูปที่ 7 เครื่องเชื่อมแบบหมอแปลงทีใ่ ชในงานอุตสาหกรรมทั่วไป มักมีเครือ่ งปรับกระแสไฟ แบบตอเนื่อง (Continuous Output Control) ซึ่งอาจเปนแบบเคลื่อนที่แกนเหล็กหรือเคลื่อนที่ขดลวดใน หมอแปลง การปรับกระแสแบบนี้เรียกวาเปนการปรับดวยวิธี Mechanical Movement ซึ่งจําเปน

จะตองพิจารณาถึงระยะทีจ่ ะเคลื่อนและปรับไดสูงสุด วิธีที่ดีกวาในการปรับกระแสไฟในการเชื่อมอีก แบบหนึ่ง คือ วิธีการปรับโดยอาศัยอุปกรณไฟฟา (Electrical Means) วิธีนี้แกนเหล็กของหมอแปลง หรือ Reactor ถูกทําใหอิ่มตัวโดยวงจรชวย (Auxiliary Electric Circuit) ซึ่งจะควบคุมปริมาณของ กระแสใหไหลไปทางขั้วทางออก โดยเพียงแตปรับปุมหมุน (Knob) เล็ก ๆ ก็จะสามารถทําใหควบคุม กระแสไดตั้งแต คาต่ําสุดจนถึงคาสูงสุด ถึงแมวาเครื่องเชื่อมแบบหมอแปลงจะเปนเครื่องที่ใหคุณสมบัติท่ีตองการหลายประการก็ตาม แตก็มีขีดจํากัดอยูไมนอยเชนเดียวกัน เครื่องเชื่อมแบบหมอแปลงนี้ตองการกําลังไฟฟาในระบบเฟสเดียว (Single Phase System) ความไมสมดุลยภายในสายอาจเกิดขึ้นได นอกจากนีเ้ ครื่องยังมี Power Factor ต่ํา จําเปนตองมีการปรับ Power Factor โดยการตอคอนเดนเซอร (Capacitor) เขาไปในวงจรดวย เครื่องเชื่อมแบบหมอแปลงเปนเครื่องที่มีตนทุนการผลิตต่ํา คาใชจายสําหรับผูใชนอย ตองการ เนื้อที่นอย เดินเงียบ ลดการเกิด Arc Blow ไดดี แตไมสามารถเปลี่ยนแปลงการใชงานไดกวางเทาแบบ Generator หรือแบบหมุนซึ่งมีเครื่องควบคุมถึงสองอัน เครื่องเชื่อมแบบผสมหมอแปลง - เรคติไฟเออร (Transtfomer-Rectifier Welding Machines) จากที่กลาวมาแลวขางบน เครื่องเชื่อมเปน เครื่องกระแสสลับ (AC) แบบหมอแปลง เนื่องจาก ลวดเชื่อมบางแบบ จะใหคณ ุ ภาพที่ดีตอ แนวเชื่อมก็ ตอเมื่อเชื่อมดวยไฟฟากระแสตรง (DC) ดังนัน้ วิธี ผลิตกระแสตรง ที่นอกเหนือไปจากการใชเครื่อง แบบหมุนหรือ Generator แลวยังมีอกี วิธหี นึ่ง คือ การใช เรคติไฟเออร (Rectirier) ซึ่งเปนอุปกรณ ไฟฟาอยางหนึง่ สําหรับทําหนาที่เปลี่ยนไฟฟา กระแสสลับ (AC) เปนไฟฟากระแสตรง (DC) เครื่องเชื่อมแบบเรคติไฟเออร อาจทําไดทั้งใชกับ ไฟระบบสามเฟส (Three Phase) หรือระบบเฟส เดียว (Single Phase) แบบสามเฟสจะใหผลดีกวา รูปที่ 8 แบบเฟสเดียว ในเรื่องของการไมสมดุลตอการไหล ของกระแสไฟในสาย ดังไดกลาวมาแลว ในกรณีที่ตองการกระแสไฟทั้งชนิด AC และ DC ในการเชื่อม ก็สามารถทําไดโดยการใชสวิทช ตอไปยังเรคติไฟเออรเพื่อใหกระแสไฟเชือ่ มเปน DC ดังนั้นผูเชื่อมจะสามารถเลือกใชไดทั้งกระแสตรง หรือกระแสสลับ เลือกใชขั้วบวกหรือขัว้ ลบ (Reverse of Straight Polarity) ไดตามตองการ ในเครื่องเชื่อม AC – DC บางชนิดยังประกอบเขาดวย เครื่องทําความถี่สูง (High Frequency Oscillator) ลิ้นควบคุม

การไหลของน้าํ และแกส ทั้งนี้เพื่อใหเหมาะสําหรับใชในการเชื่อมแบบทังสเตนอินเนิรทแกส (Tungsten Inert Gas Welding ) (TIG) เครื่องเชื่อมแบบหมอแปลง – เรคติไฟเออร มีหลายขนาด มีทั้งระบบสามเฟส และเฟสเดียว (Three Phase and Single Phase) ใชกับไฟไดหลายขนาด และมีประสิทธิภาพทางไฟฟาดีกวาแบบ Generator นอกจากนี้ยังไมมเี สียงดังขณะใชงานอีกดวย ระบบการเชื่อมหลายคน (Multiple Operator Welding System) ระบบการเชือ่ มแบบนีใ้ ชเครือ่ งเชื่อมขนาดใหญที่ใหกระแสไฟ และโวลเทจสูง ทั้งนี้เพื่อใหเพียง พอที่จะสงปอนไปยังผูเชื่อมตามจุดตาง ๆ ณ ที่เชื่อมแตละแหงจะมีเครื่องปรับกระแสไฟซึ่งเปน แบบความตานทานที่เปลี่ยนคาได (Variable Resistance) เพื่อปรับกระแสใหไดตามตองการ คุณลักษณะของกระแสไฟที่ไดรับแตละแหง (Station) จะคลายกับกระแสที่ไดจากเครื่องเชื่อมแบบ ธรรมดา ดังไดกลาวมาแลว แตเครื่องเชื่อมแบบนี้จะใหคาของโวลเทจคงที่ (Constant Voltage Output) ดังจะไดอธิบายในหัวขอตอไป ขนาดของเครื่องเชื่อม จํานวนสถานียอย ตลอดจนขนาดของ เครื่องควบคุมกระแสในแตละแหงจะตองสมดุลยกันหรือเขากันไดอยางมีประสิทธิภาพ เครื่องเชื่อมชนิดแรงเคลื่อนคงที่ (Constant Voltage (CV) Welding Machines) เครื่องเชื่อมชนิดนี้ เปนเครื่องที่ใหแรงเคลื่อนไฟฟาหรือโวลเทจคงที่ตลอดเวลาไมวากระแส ในการเชื่อมจะเปลี่ยนไปในชวงใดก็ตาม คุณลักษณะของเคิรบจากเครื่องชนิดนี้จะศึกษาไดจากเคิรบ โวลท – แอมแปร (Volt – Ampere) ในรูปที่ 9 เครื่องเชื่อมแบบนี้เหมาะสําหรับใชกับการเชื่อมโดยวิธี อัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติไดดี (Automatic or Semiautomatic Arc Welding) โดยการใชลวดเชือ่ ม ชนิดปอนตอเนื่อง (Continuous Fed Electrode Wire) ยิ่งไปกวานัน้ เครื่องชนิดนี้สรางขึ้นเพื่อผลิต กระแสไฟตรงเทานั้น ในการเชื่อมโดยใชลวดเชื่อมชนิดปอนตอเนื่อง อัตราการละลายของลวดแตละชนิดและขนาด จะเปน สัดสวนสัมพันธกับกระแสไฟที่ใช หรืออาจพูดไดวา ขณะกระแสไฟในการเชื่อมเพิ่มขึ้น ประมาณการละลาย ของลวดเชื่อมก็จะเพิ่มขึ้นเปนสัดสวนซึ่งกันและกัน ดัง แสดงในเคิรบในรูปที่ 10 ดังนั้นจะเห็นวาถาลวดเชื่อม ถูกปอนดวยอัตราเร็วอันหนึง่ มันก็จะดึงเอากระแส จํานวนหนึ่งออกจากเครื่องโดยอัตโนมัติ เพื่อละลายตัว มันเอง เครื่องเชื่อมชนิดโวลเทจคงที่นี้ จะจายปริมาณ รูปที่ 9 ของกระแสออกมา ตามแตความตองการของโหลด (Load) ที่ใสเขาไป ดวยเหตุนี้เครื่องควบคุมการเชื่อมดวยวิธีอัตโนมัตแิ บบงาย ๆ จึงถูกนํามาใช ลวดถูก ปอนเขาไปในการอารคโดยเครื่องปอนที่ใชมอเตอรไฟฟา ที่มีความเร็วคงที่และเครือ่ งปอนนี้สามารถ

ปรับความเร็วในการปอนลวดใหเพิ่มขึน้ หรือลดลงได ถาลวดถูกปอนดวยความเร็วสูง กระแสจะเพิ่มสูง ตามและถาลวดถูกปอนดวยความเร็วต่ํากระแสไฟก็จะลดลงตามโดยอัตโนมัติ ดังนัน้ กระแสไฟที่ใชใน การเชื่อมสามารถปรับใหมากนอยไดโดยการปรับที่ความเร็วของมอเตอรปอนลวดเชือ่ ม โวลเทจของ เครื่องสามารถควบคุมไดดว ยตัว Ouput Control ที่อยูบนเครื่อง ดังนั้นเครือ่ งเชื่อมชนิดแรงเคลื่อนคงที่นี้ จะมีที่ควบคุมอยูสองอันคือตัวควบคุมโวลเทจและตัวควบคุมกระแส ซึ่งควบคุมที่ความเร็วของการ ปอนลวดเชื่อม คุณลักษณะของเคิรบของเครื่องเชื่อมชนิดโวลเทจคงที่นี้จะต่ําลงเล็กนอยตรงสวน ปลาย แตสามารถที่จะทําใหเคิรบเอียงขึ้นไดหลายวิธีดวยกัน เชน โดยการแทป (Tap) หรือการควบคุม เพื่อใหไดเคิรบ เอียงขึ้นในขนาด ตาง ๆ กัน การเลือกลักษณะการเอียง (Slope) ของเคิรบ เปนขอสําคัญ อันหนึ่งตอวิธกี ารเชื่อมและตองานที่ จะถูกเชื่อม เครื่องเชื่อมชนิดโวลเทจ คงที่ (Constant Voltage) มีทั้งแบบ Generator และแบบ Transformer/ Rectifier แบบ Generator เปนได ทั้งแบบขับดวยมอเตอร หรือดวย เครื่องยนต รูปที่ 10 เครื่องเชื่อมแบบผสม (Combination CV – CC Welding Machines) เครื่องเชื่อมแบบนี้เปนแบบทีแ่ ปรคุณลักษณะของ Volt – Amp Curve ไดมากที่สุด ให กระแสไฟตรงที่มีคุณลักษณะของเคิรบ Volt – Amp เอียงต่ําลง (Drooping) หรือแบนราบ (Flat) โดย วิธีการแทปขัว้ หรือการปรับดวยสวิทช เครื่องแบบนี้เปนแบบผสมที่นิยมใชกันมากที่สุด เพราะทําให สามารถนําไปเชื่อมดวยวิธีการเชื่อมชนิดตาง ๆ ได เครื่องเชื่อมแบบผสมเปนไดทั้งแบบ Generator หรือ Transformer เกณฑการพิจารณาเลือกเครื่องเชื่อม (Specifying A welding Machine) การเลือกเครื่องเชื่อมใหยึดหลักดังตอไปนี้ 1. วิธีการเชื่อมทีจ่ ะใช 2. ปริมาณของกระแสที่ตองการใช 3. กําลังไฟฟาที่จะใช และ 4. ความสะดวกตาง ๆ และการประหยัด

ดังไดกลาวมาแลววาวิธีการเชื่อมแบบตาง ๆ จะเปนตัวกําหนดแบบของเครือ่ งเชื่อมที่ใชขนาด ของเครื่องเชื่อมยอมขึ้นอยูก บั กระแสเชื่อมกับเปอรเซ็นต Duty Cycle ที่ตองการ จากการวิเคราะหงาน ที่จะเชื่อมแนวตอ ขนาดของแนวเชื่อมและจากการศึกษาจาก Procedure Tables ทําใหสามารถเลือก ขนาดของเครื่องเชื่อมได และในที่สุดสภาพของงาน ตัวบุคคลตลอดจนการพิจารณาทางเศรษฐกิจ จะ ทําใหการเลือกเครื่องเชื่อมงายเขา ขณะเดียวกันผูขายที่อยูในทองถิ่นนัน้ ๆ ควรจะเปนผูที่ใหคําปรึกษา ในการเลือกนีด้ วย การที่จะสั่งซื้อเครื่องเชื่อมไดอยางถูกตอง ควรกระทําดังตอไปนี้ 1. บอกแบบของเครื่องหรือแคตล็อคนัมเบอร (Catalog Number) 2. บอกโมเดล (Model) ของเครื่อง 3. บอกโวลเทจทางออกที่โหลด (Load) ตาง ๆ 4. บอกชนิดของกระแสไฟเชื่อมทางออก 5. บอกเปอรเซ็นต Duty Cycle 6. บอกโวลเทจทางเขา 7. บอกขนาดความถี่ไฟฟา (Frequency of Power Supply) 8. บอกจํานวนเฟส (Phase) ที่ใช Duty Cycle ของเครื่องเชื่อม Duty Cycle หมายถึงอัตราสวนของเวลาที่ทําการอารคกับเวลาทั้งหมด สําหรับเครื่องเชื่อม เราถือ ระยะเวลา 10 นาที เปนเวลาทั้งหมด ดังนัน้ เครื่องเชื่อมที่มี Duty Cycle 60% หมายถึงเครื่องเชื่อมนั้น สามารถเชื่อมตอเนื่องกันเปนระยะเวลา 6 นาที แลวพักอีก 4 นาที เครื่องที่ใชในโรงงานอุตสาหกรรม ที่เปนชนิดกระแสคงที่ (Constant Current – Droop) สวนมากจะมี Duty Cycle 60% สวนแบบโวลเทจ คงที่ (Constant Voltage – Flat) ที่ใชกับการเชื่อมโดยอัตโนมัติจะมี Duty Cycle 100%

ชารท (Chart) ที่เห็นนีแ้ สดงความสัมพันธระหวางเปอรเซ็นต Duty Cycle กับ Load ที่ใช % Duty Cycle =

Rated Current 2 Load Current 2

= Rated Duty Cycle

แทนที่จะใชสตู รนี้ เราอาจใชชารทขางบนนี้ก็ได โดยการลากเสนใหขนานกับเสนเอียง ผานจุดซึ่งมี คาเทากับ Rated Current Rated และ Duty Cycle ของเครื่องใด ๆ ที่ตองการทราบ ตัวอยางเชน : อยากทราบวาเครื่องเชื่อมขนาด 400 แอมแปร 60% Duty Cycle จะสามารถนํามาใชเชื่อมดวยวิธี อัตโนมัติในชวงเวลา 10 นาที ตอเนื่องกันโดยใชกระแส 300 แอมแปร ไดหรือไม จากชารทขางบน ที่เสน A จะเห็นวาใชได และจากชารทแสดงใหเห็นวาสามารถใชไดเกินกวา 300 แอมแปร เล็กนอย โดยยังมีเปอรเซ็นต Duty Cycle 100% ที่เสน C จะเห็นวาเครื่องขนาด 200 แอมแปร 60% Duty Cycle สามารถใชเชื่อมดวยกระแส 250 แอมแปร โดยใหเปอรเซ็นต Duty Cycle ไมเกิน 40 % (หรือเชื่อม 4 นาที ใน 10 นาที) ชารทขางบนนี้สามารถนําไปใชกับเครื่องอืน่ ๆ ไดดว ย

บทที่ 2 การเชื่อมและตัดโลหะดวยแกส (GAS WELDING AND CUTTING) 2.1 การเชื่อมดวยแกสออกซีอเซททีลิน คือ การเชื่อมโลหะดวยการหลอมละลาย ซึ่งไดรับความรอนจากเปลวแกสหรือเปลวของออกซิเจน และอเซททีลี น ลวดเชื่ อม (Filler Metal) อาจถู ก นํามาใชก็ ไ ด ดูรูปที่ 1 อุ ณ หภูมิสู ง จากเปลว ออกซิอเซททีลีนนี้เกิดขึ้น โดยการเผาไหมของแกสอเซททีลีนและแกสอออซิเจนรวมกับออกซิเจน จากบรรยากาศดวย อุณหภูมิที่ไดจะสูงถึง 6,300°F ซึ่งสามารถละลายโลหะชิ้นงานและลวดเชื่อมให หลอมละลายเชื่อมติดกันได แกสออกซิเจนและแกสอเซนทีลิน ตางก็บรรจุอยูใ นภาชนะหรือทอที่แยก จากกันแกสทัง้ สองจะถูกปลอยไปตาม สายยางไปยังทอรชเชื่อม (Welding Torch) ซึ่งเปนที่ที่แกสทั้งสองรวมกัน แลว จึงไหลผานออกไปที่หัวเชื่อม (Welding Tip) เพื่อทําใหเกิดการเผา ไหมตอไป รูปที่ 1 เปลวไฟที่ไดจากแกสออกซีอเซททีลีน แบงออกไดเปนสามชนิดตามสวนผสมของแกสออกซิเจน และอเซททีลีน ไดแก เปลว Neutral, Carburizing และ Oxidizing เปลว Neutral เปนเปลวที่เหมาะ สําหรับใชกับการเชื่อม เปลวในลักษณะใส เปนเปลวที่สวนผสมของแกสทั้งสองมีการเผาไหมอยาง หมดจดที่สุด เปลว Carburizing เปนเปลวที่มีสวนเกินของอเซททีลีนจากการเผาไหม เปลวกลาง จะลอมรอบไวดวยเปลวชั้นนอกอีกทีหนึง่ เปลวชนิดนีจ้ ะใหคารบอนแกแนวเชื่อม สวนเปลว Oxidizing เปนเปลวที่มีสว นเกินของแกสออกซิเจน เปลวในสั้นมีลกั ษณะใส จะใหออกไซดแกแนวเชื่อม เหมาะ สําหรับการเชื่อมโลหะเฉพาะบางชนิด การตัดดวยเปลวออกซีอเซททีลีนจะมีหวั ฉีดออกซิเจนเพิม่ ขึ้น เพื่อชวยทําใหโลหะที่จะถูกตัดเกิดการเผาไหม “BURN”

การใชงาน (Application) คุณลักษณะทัว่ ไป (1) เคลื่อนยายไดงาย (2) ใชงาย (3) บอหลอมละลายมองเห็นไดงาย (4) เชื่อมไดทุกทาเชื่อม (5) เครื่องมือและอุปกรณราคาถูก (6) สามารถนําไปใชกับการเชื่อม การตัด การเชื่อมประสานและการบัดกรี เหมาะอยางยิ่ง สําหรับเชื่อมโลหะบางชนิดตาง ๆ (ความหนาถึง 1/4 นิว้ ) เชน เหล็ก ทองเหลือง บรอนซ ทองแดง และทองแดงผสม นอกจากนีก้ ารเชื่อมดวยออกซีอเซททีลีนยังสามารถใชกับการเชื่อมพอกดวย บรอนซเพื่อวัตถุประสงคตาง ๆ เหมาะสําหรับใชกับงานอุตสาหกรรมซึ่งสวนมากเปนงานทีเ่ กีย่ วกับ การระวังรักษา การซอมแซมทั่วไป

รูปที่ 2 เครื่องมือและอุปกรณที่ใช (Equipment) เครื่องมือและอุปกรณสําหรับใชกับการเชือ่ มชนิดออกซีอเซททีลีน ประกอบดวย (1) ทอรชเชื่อมและหัวเชื่อมพรอมดวยอุปกรณประกอบสําหรับใชกับการตัด (2) สายยาง (3) หัวปรับความดันแกส (Prssure Regulators) (4) ทอแกส (Cylinders) (5) บางทีประกอบดวยรถเข็น (ดูรูปที่ 2)

ทอรชเชื่อมมาตรฐาน (Standard Torch) สามารถใชกับการเชื่อม การตัดและการเชื่อมประสาน ทอรชเชื่อมเปนที่ ๆ แกสทั้งสองไหล มาผสมกันโดยมีลิ้นปดเปดใหแกสแตละชนิดไหลมารวมกันในปริมาณที่พอเหมาะ อุปกรณการตัด ประกอบดวยคันกดลิ้นออกซิเจนใหไหลพุงออกไปสูปลายหัวตัด (Cutting Tip) ทอรชหนึ่ง ๆ ประกอบดวยหัวเชื่อมหรือหัวตัดหลายขนาด (Welding & Cutting Tips) เพื่อใหพอดีกับการใชงานตาง ๆ ในการเชื่อม การตัด การเชื่อมประสาน และ การบัดกรี ตามปกติชุดเชื่อมแกสชุดหนึ่ง ๆ จะ ประกอบดวยหัวเชื่อมหรือหัวตัดตั้งแตสามขนาดขึ้นไป หัวเชื่อมที่มีขนาดเล็กเกินไป อาจตองการ เวลานานมากในการที่จะเผาโลหะชิ้นงานใหเกิดการหลอมละลายได และหัวเชื่อมที่โตเกินไปอาจเปน เหตุใหชิ้นงานรอนเกินไปจนละลายทะลุได ดังนั้นผูผลิตจึงไดกําหนดขนาดของหัวเชื่อมและหัวตัด เอาไวตามชนิดและขนาดความหนาของโลหะที่ถูกเชื่อม ขนาดของทอรชเชื่อม หัวเชือ่ มและขนาดลวดเชื่อมยอมขึ้นอยูกับ (1) ชนิดของโลหะที่ถูกเชื่อม หรือเชื่อมประสาน (ความรอนจําเพาะและสื่อการนําความรอน) (2) ความหนาของชิ้นงาน และ (3) ขนาดของแนวเชื่อมที่จะเชือ่ มใหดูชารท “Oxyacetylene Welding of Steels” เปนความรูพื้นฐาน และ ดูชารท “Properties of Common Metals” สําหรับการเชื่อมโลหะที่เปนสื่อการนําความรอนสูง เชน ทองแดง อะลูมิเนียม (ตามปกติขนาดของหัวเชื่อมจะเพิม่ ขึ้นหนึ่งหรือสองเบอร) สายยาง (Gas Hoses) อาจเปนชนิดสายคูติดกันหรือสายแยกจากกันก็ได สายสีเขียว (หรือสีน้ําเงิน) เปนสายที่ใช สําหรับแกสออกซิเจน สวนสายสีแดง (หรือสีสม) เปนสายสําหรับใชกับแกสอเซททีลีน หัวตอสาย ของแกสทั้งสองจะถูกกําหนดใหมีความแตกตางกันโดยจะใชสลับกันไมได คือหัวตอสายของแกส ออกซิเจนจะมีเกลียวเปนเกลียวขวา และของอเซททีลีนจะมีเกลียวเปนเกลียวซาย หัวปรับความดันแกส (Gas Regulators) เปนตัวบังคับหรือควบคุมใหความดนของแกสที่สงออกไปใชงานคงที่ตลอดเวลา ทั้งนี้เพื่อให ปริมาณของแกสและเปลวไฟคงที่ขณะใชงาน หัวปรับความดันแกสโดยทั่วไปเปนแบบผสมคือ มีเกจ (Gauge) 2 อัน ในหัวปรับความดันชุดหนึ่ง ๆ อันหนึง่ บอกคาความดันของแกสภายในทอ สวนอีกอันหนึ่ง บอกคาความดันของแกสที่สงออกไปตามสายยาง แกสที่ใช (Gases) แกสที่ใชโดยทั่วไป คือ แกสออกซิเจนกับแกสอเซททีลีน ยังมีแกสอื่น ๆ อีกที่ใชกับวิธกี ารเฉพาะ เชน แกสไฮโดรเจน แกสจากธรรมชาติ แกสหุงตมตาง ๆ เชน แกสมีเทน แกสโปรเพน แตเปลวไฟที่ ใหอุณหภูมิถึง 6,300°F คือ เปลวที่ไดจากการเผาไหมของแกสออกซิเจนกับแกสอเซททีลีน แกส อเซททีลีนเปนแกสที่ไมมีสี แตมีกลิ่นแรง

ทอแกส (Gas Gylinders) ภายในทอแกสอเซททีลีน จะบรรจุไวดวยเศษวัสดุที่ดดู ซึมอาซีโตน (Acetone) เอาไว เนื่องจาก แกสอเซททีลนี จะอยูใ นสภาพที่ปลอดภัยไมไดถาความกดดันระหวางตัวมันเองสูงเกิดกวา 15 PSI ดังนั้น การแทรกซึมของแกสอเซททีลีนเขาไปในอาซีโตน (Acetone) จะทําใหแกสอเซททีลีนสามารถบรรจุ อยูในทอภายใตความดันถึง 250 PSI ได เนือ่ งจากแกสอเซททีลีนถูกดูดซึมไวดว ยอาซีโตนนี่เอง เกจวัด ความดันจึงไมสามารถบอกปริมาณที่แนนอนของแกสอเซททีลีนภายในทอได แตจะบอกปริมาณ โดยประมาณของแกสภายในทอเทานั้น วิธีการหาปริมาณของแกสอเซททีลีนภายในทออยางแนนอน สามารถหาไดโดยการนําทอไปชั่งดู ทั้งในขณะที่ทอบรรจุเต็มและขณะที่ทอเปลา แลวคํานวณหาน้ําหนัก ของแกสภายในทอซึ่งจะพบวา น้ําหนักของแกสภายในทอ 1 ปอนด จะมีแกสอเซททีลีนอยูเทากับ 14.5 Cu. Ft. สวนทอออกซิเจนมีขนาดความจุตั้งแต 60 ถึง 300 Cu. Ft. และมีความดันของแกสภายในทอได ถึง 2,400 PSI ตามปกติแลวที่ทอแกสจะมีตัวเลขบอกขนาดจํากัดของความดันภายในทอเอาไว เกจวัด แกสออกซิเจนจะบอกปริมาณของแกสทีแ่ นนอนได รถเข็น (The Cylinder Cart) นอกจากจะทําใหการเคลื่อนยายทอแกสทั้งสองไดโดยสะดวกแลว ยังชวยปองกันมิใหทอแกส ลมได โดยเฉพาะอยางยิ่งทอแกสอเซททีลีนที่มีอาซีโตน (Acetone) บรรจุอยูภายในจะตองตั้งตรงอยู ตลอดเวลา ความปลอดภัยและขอควรระมัดระวัง (Safety Precautions) ในกรณีที่ของสามสิ่งมาเกี่ยวพันธกนั คือ สิ่งที่มีการอัดตัวสูง แกสออกซิเจนและเปลวไฟ เมื่อ สามอยางมารวมกันเขา การระมัดระวังเกีย่ วกับความปลอดภัยจะตองมีการพิจารณาปฏิบัติกันเปนพิเศษ

สถานภาพการเชื่อมดวยแกสออกซีอเซททีลีน (OXYACEETYLENE (GAS) WELDING CONDITIONS)

(1) - จําแนกโดยสมาคมการเชื่อมของอเมริกัน (American Welding Society Filler Metal Classification) (2) – เปลวReducing และ Carburizing มีความหมายเหมือนกันคือมีสวนผสมของอเซททีลีนมาก เปลว Oxidizing คือ เปลวที่มีสวนเกินของออกซิเจน (3) – ดูการเชื่อมเหล็กดวยแกสออกซีอเซททีลีน (4) – สําหรับโลหะสเตนเลสสใช Stabilized Filler Rod โดยตรวจดูสวนผสมของโลหะชิ้นงานกอน แลวจึงเลือก ลวดเชื่อมใหถูกตอง

สถานภาพการเชื่อมประสานดวยแกสออกซีอเซททีลีน (OXYACETYLENE (GAS TORCH) BRAZING (1) CONDITIONS)

(1) Braze หมายถึงการทําใหโลหะยึดติดกันโดยใชตัวประสาน (Filler Metal) เปนตัวละลายดวยอุณหภูมิไมต่ํากวา 800 °F แตจะตองไมสูงถึงกับทําใหโลหะชิ้นงานเกิดการหลอมละลาย ตัวประสานจะละลายยึดผิวงานทั้งสองดวย ลักษณะที่เรียกวา “Capillary Attraction” (2) ตัวประสานชนิดตาง ๆ ถูกนํามาใชในกรณีตาง ๆ ดูไดจากตารางขางบนนี้ (3) ดู AWS Brazing Manual AWS RA 5.8 Specification for Brazing Filler Metal.

การเชื่อมเหล็กดวยออกซีอเซททีลีน (OXYACETYLENE WELDING OF STEEL)

การเชื่อมเหล็กทั่วไป (Steels) ใชเปลว Neutral และฟลักซไมจําเปนสําหรับการเชื่อมโลหะชนิดนี้ (1) เนื่องจากไมมีมาตรฐานที่แนนอนเกี่ยวกับขนาดของหัวเชื่อมหรือหัวตัด (Tip Size) ดังนั้นตารางนี้จึงให ขนาดทิป (Tip) ตามขนาดดอกสวาน (Drill Size) ชนิดใชนัมเบอร (2) ใหใชชองวางนี้กรอกขนาดหัว Tip ที่ทางบริษัทผูผลิตแตละบริษัทเปนผูกําหนด (3) สําหรับทอรชที่เปนแบบ Medium Pressure หรือ Equal Pressure หรือ Positive Type (4) ดู “Oxyacetylene Gas Welding Conditions”

การตัดเหล็กดวยแกสออกซีอเซททีลีน (OXYACETYLENE FLAME CUTTING OF STEEL (1))

(1) สําหรับเหล็กเหนียว (Mild Steel) ที่สะอาด – ไมตอง Preheat (2) ความดันแกสและความเร็วในการตัดในตารางขางบนนี้ เปนคาโดยประมาณ (3) เนื่องจากไมมีมาตรฐานที่แนนอนเกี่ยวกับขนาดของหัวเชื่อมหรือหัวตัด (Tip Size) ดังนั้น ตารางนี้ จึงใหขนาดทิป (Tips) ตามดอกสวาน (Drill Size) ชนิดใชนัมเบอร (4) ใหใชชองวางนี้กรอกขนาดหัว Tip ที่ทางบริษัทผูผลิตแตละบริษัทเปนผูกําหนด หมายเหตุ ในการใชหัวตัด (Cutting Tip) ชนิดความเร็วสูงตัดดวยเครื่องตัด (Cutting Mtachine) ความเร็วในการตัด สามารถเพิ่มขึ้นไดอีกประมาณ 5 ถึง 25%

2.2 การตัดดวยแกส การตัดดวยเปลวแกสซึ่งเกิดจากปฏิกริ ิยาทางเคมีและฟสิกส ทําใหวสั ดุเกิดการเผาไหมและ หลอมเหลว การเริ่มเผา เผาจนถึงอุณหภูมจิ ุดลุกไหม ใชเปลวเผาของแกสเชื้อเพลิงกับแกสออกซิเจน วัสดุชิ้นงานจะทําปฏิกิริยากับออกซิเจนบริสุทธิ์ประมาณ 99.5 เปอรเซ็นต เกิดการเผาไหมกลายเปน เหล็กออกไซด (FeO) ในสภาพหลอมเหลว ใชออกซิเจนอีกสวนหนึง่ ที่เหลืออยูเปาน้ําโลหะออกจาก รอยตัด น้ําโลหะเหลวบางสวนจะกลายเปนเฟอรัสออกไซด (Fe2O3) และเกิดออกซิเดชั่นตอไป คุณสมบัตขิ องเปลวแกสตัดทีด่ ี ตองมีคุณลักษณะดังตอไปนี้ 1. จุดเกิดประกายลุกไหมของวัสดุต่ํากวาจุดหลอมตัวของมัน 2. จุดหลอมตัวของตะกรันเหลวจากการตัดต่าํ กวาจุดหลอมตัวของวัสดุ คุณสมบัติดังกลาว ควรจะเกิดขึน้ กับเหล็กไมผสมและเหล็กผสมต่ํา การตัดดวยเปลวแกส การตัดดวยเปลวแกสทีน่ ิยมกันมากในปจจุบันคือ การตัดดวยชุดหัวตัดใช เปลวแกส ชุดหัวตัดดวยเปลวแกสประกอบดวยชุดหัวเผา ภายในประกอบดวยนมหนูเผาและนมหนูตัด ซึ่งมีลักษณะเปนทอทรงกระบอกเพื่อใหออ กซิเจนที่ใชพงุ เปนลําแสงอยูตรงกลาง เปลวรูปวงแหวน หรือเปลาเผาเปนลําแสงเล็ก ๆ เปนรูตะแกรงโดยรอบ เปลวเผาเปนเปลวลุกไหมทเี่ กิดจากแกสเชื้อเพลิง กับออกซิเจน ใชเปลวเผาเผาชิ้นงานใหรอ นแดงคงที่สม่ําเสมอจนรอนถึงจุดหลอมเหลว จากนัน้ ใช ออกซิเจนพนเปาเปนลําแสงสม่ําเสมอตลอดความยาวของรอยตัด ทําใหเกิดความรอนที่วัสดุรอบขาง รอยตัดและบริเวณใกลเคียง ความรอนที่เกิดขึ้นเปนการใหความรอนเผานํา (preheat) ทําใหการตัดดวย ออกซิเจนขั้นตอนตอไปงายขึ้น เปลวเผาตองนํากอนใชเปลวตัดเสมอ ความรอนที่ใชเผาประมาณครึ่งหนึ่ง ของปริมาณความรอนที่ใชทั้งหมด เปลวเผาตองเผานําใหเพียงพอจนถึงจุดเริ่มตัด และเมื่อทําการตัด ไดแลวก็ยังปดเปลวเผาไมไดใชควบคูกนั ไป เพราะความรอนจากการตัดไมเพียงพอที่จะใหปริมาณ ความรอนที่จะใชตัดตลอดความยาวชิ้นงานได การตัดดวยเปลวแกสสามารถตัดไดหนาถึง 3,000 มิลลิเมตร ความเร็วตัดขึ้นอยูกบั ความหนา ของชิ้นงาน ซึ่งเราสามารถเปรียบเทียบเวลาที่ควรใชในการตัดอยางเหมาะสมไดจากกราฟที่แสดงใน รูปที่ 3 เชน ความหนาของชิ้นงานหนา 5 มิลลิเมตร จะใชความเร็วตัดประมาณ 700 มิลลิเมตร/นาที สวนชิ้นงานหนา 2,000 มิลลิเมตร ใชความเร็วตัดไมเกิน 25 มิลลิเมตร/นาที รอยตัดมีความกวาง 3 – 25 มิลลิเมตร การตัดชิ้นงานหนา ๆ ขอบรอยตัดจะมีขอบโคงที่รอยตัดดานบน รองตัดเปนแนวขนาน เปนรองลึกตลอดความหนา

รูปที่ 3 ความเร็วตัดดวยหัวตัดแกสเมื่อตัดอัตโนมัติ (A) และตัดดวยมือ (B) แนวดิ่งแสดงคาความเร็วตัดคาแนนอน แสดงความหนาชิ้นงาน อุปกรณตัดดวยแกส (cutting attachment) การทําหนาที่ตัดรวมกันระหวางเปลวตัดของออกซิเจน และเปลวเผาของชุดหัวตัดแตละชนิดแตกตางกันตามชนิดและบริษัทผูผ ลิต ชุดหัวตัดแกสบางชนิด เปนแบบหัวฉีด (injector type) ตัดหัวออกแบบคลาย ๆ หัวเชื่อมแกส จึงมีการหยิบใชงานผิดหรือสับ กันบอย ๆ ลักษณะสรางของชุดหัวตัดดวยแกส (Flame cutting burners) ชุดหัวตัดแกสจําแนกไดเปน 2 ชนิด คือ ชุดหัวตัดแกสดวยมือและชุดหัวตัดแกสดวยเครื่องจักร ชุดหัวตัดดวยมือจําแนกไดเปนชุดหัวตัดเฉพาะ และชุดหัวตัดที่ใชงานรวมกับชุดหัวเชื่อมแกส ชุดหัวตัดแกสดวยเครื่องจักรใชระบบควบคุมอัตโนมัติ สามารถตัดตรง ตัดโคง ตัดเลี้ยวตามแบบ ตัดทอ สายทอสงจายออกซิเจนเพื่อนํามาใชตัดสามารถ สงจาย 2 ทอ หรือ 3 ทอ ระบบสงจาย 2 ทอ ใชกับชุดหัวตัดแกสตัดงานบาง ๆ สวนระบบจาย 3 ทอ ใช ตัดงานหนา รูปที่ 4 แสดงชุดหัวตัดแกสดวยมือทั้งชนิดปลายนมหนูตดั สั้น และปลายนมหนูตัดยาว

รูปที่ 4 ชุดหัวตัดแกสดวยมือ

ระบบสงจาย 2 ทอ ทอหนึ่งสําหรับแกสผสมเพื่อใชกับเปลวเผา อีกทอหนึ่งสําหรับออกซิเจน เพื่อใชกับเปลวตัดซึ่งอยูรวมกันภายในชุดมือตัดเดียวกัน ชุดหัวตัดแกสสําหรับตัดงานหนา ๆ ใชระบบ จาย 3 ทอ เนือ่ งจากมีขอดีคอื เมื่อใชแกสออกซิเจนจํานวนมากเพื่อตัดและเผางาน การแยกทอจากกัน เปนการแยกแรงดันใชงานทําใหมีแรงดันเพียงพอที่จะตัดชิน้ งานหนา ๆ ได การปรับเปลวเผาจะแยกวาลว สําหรับแกสเชื้อเพลิงและออกซิเจนที่มือจับของชุดหัวตัดแกสหรือที่มือจับของชุดตัดขับดวยเครื่อง สวนวาลวปดเปดออกซิเจนเพื่อใชตดั จะมีอกี ตัวหนึ่ง ใชคันกระเดื่องมีสปริงบังคับชวยปดเปดอยางรวดเร็ว ในขณะทําการตัด การผสมของแกสเชื้อเพลิงกับแกสออกซิเจนเพื่อจุดลุกไหมใหเกิดเปลวเผา จะผสมใหหวั เผา (ผสมภายใน) หรือเกิดภายนอกหัวเผา (ผสมภายนอก) ก็ได การผสมภายนอกจะใชกับชุดหัวตัดแกส สําหรับตัดงานหนาเพื่อปองกันการเกิดไฟกลับ การผสมภายใน แกสผสมในหองผสมของชุดหัวตัด อาศัยหลักการของอินเจ็คเตอร ตัวอินเจ็คเตอรจะอยูใ นตําแหนงตรงกลางของชุดหัวตัดแกสหรือสวน ปลายดานหลังของทอผสมหรืออยูตอจากปลายนมหนูตัดเพื่อใชตัด รูปที่ 5 แสดงชุดหัวตัดแกสดวยมือ ลักษณะตาง ๆ

รูปที่ 5 ชุดหัวตัดแกสดวยมือลักษณะตาง ๆ แสดงคุณลักษณะเปนภาษาอังกฤษ

รูปที่ 5 (ตอ) ชุดหัวตัดแกสดวยมือลักษณะตาง ๆ แสดงคุณลักษณะเปนภาษาอังกฤษ นมหนูตัดชนิดตาง ๆ (Flame cutting nozzles) การทํางานรวมกันของเปลวเผาและลําแสงตัดของ ออกซิเจน ใชนมหนูตดั ชนิด 1 ชิ้น หรือ 2 ชิ้น มีโครงสรางลักษณะหัวตัดและประโยชนใชงานแสดง เปรียบเทียบดัง รูปที่ 6 ซึ่งเปรียบเทียบลักษณะนมหนูตดั ดวยเปลวแกสลักษณะตาง ๆ

รูปที่ 6 ลักษณะปลายนมหนูของชุดหัวตัดแกสลักษณะตาง ๆ ชุดหัวตัดแกส ที่นมหนูตดั ดวยเปลวแกสของหัวเผาและหัวตัดแกสแยกกัน ตัวนมหนูสําหรับ ออกซิเจนเพื่อใชเปนตัวพนตัดจะอยูเรียงลําดับตอจากหัวนมหนูเผา ตัดชิ้นงานตามทิศทางที่ทําการตัด หัวนมหนูเผา (heating nozzles) จะอยูในตําแหนงสูงกวาหัวนมหนูตดั เล็กนอย ทั้งนี้เพื่อใหมีระยะของ เปลวเผายาวเพียงพอ ชนิดหัวตัดแบบนี้บางทีก็เรียกชุดหัวตัดแกสแบบ 2 หัว หรือ 2 ตอน ใชตดั ตรง และตัดโคงรัศมีโต ๆ ตัดแผนงานบางกวา 5 มิลลิเมตร และสามารถตัดในทิศทางเดียวเรียงลําดับหัวเผา และหัวตัดทานั้น ดูรูปที่ 5 ชุดหัวตัดแกสที่นมหนูตดั อยูต รงกลาง ตัวหัวเผาและหัวตัดจะสวมอยูด วยกัน รูสําหรับให ลําเปลวของออกซิเจนที่ใชตดั จะอยูตรงกลาง สวนรูสําหรับแกสผสมออกซิเจนกับแกสเชื้อเพลิงเพื่อใช เผาไหมใหเกิดเปลวเผาอยูโดยรอบ มีอยูดวยกันหลายลักษณะ เชน เปนวงแหวน เปนรูตะแกรงรูปวงแหวน เปนรองผาหรือเปนรูนมหนูวงแหวนโดยรอบ ทั้งรูแกสตัดและรูแกสเผาจะไดตําแหนงศูนยกลางตอกัน ชองวางรูปวงแหวนที่ปลายนมหนูตดั แบบวงแหวนจะเกิดเปลวเผาโดยรอบเปลวตัด เปน เปลวเผาเล็ก ๆ สั้น ๆ ทําใหเกิดไฟกลับได สังเกตจากมีเสียงระเบิดบอย ๆ ถาเปนแบบมีรูหรือรองผาจะ ทําใหไดเปลวเผายาว ไมทําใหเกิดเปลวสั้นบางสวน เมื่อใชงานไปนาน ๆ ทําใหปลายนมหนูสกปรก เพราะน้ําเม็ดโลหะกระเด็นเกาะปลายปดรูนมหนู ปลายนมหนูของหัวตัดแบบวงแหวนผูผลิตมักผลิต

แยกเปน 2 ชิ้น ตามความจําเปนการใชงาน ตองรักษาวงแหวนใหกลมคงที่และสมดุลตอกันอยาง สม่ําเสมอ การปรับแตงชุดอินเจ็คเตอรตดั ตองกระทําดวยความรอบคอบระมัดระวัง ปลายนมหนูชนิด มีรูเปลาเผาและรูเปลวตัดทําเปนชิ้นเดียว นมหนูแบบมีรองผาจะผลิตดวยเครื่องกัดทําเปนสองชิ้น หรือ แบบรูตะแกรง โครงสรางจะสึกหรอยาก ปลายนมหนูตัดชนิดมีรองผาจะทําใหเกิดเปลวเล็ก ๆ หลายเปลว เพื่อที่จะสามารถใหความรอนและใชแกสเทากันทุกเปลว เมื่อใชงานไปนาน ๆ จนกวาจะใชงานตอไป อีกไมได ก็สามารถเปลี่ยนปลายนมหนูใหมไดอีก รูปที่ 7 แสดงชุดปลายนมหนูตัดที่ใชกับแกสชนิด ตาง ๆ

รูปที่ 7 ชุดปลายนมหนูของชุดหัวตัดแกสชนิดตาง ๆ

วิธีการใชหัวตัดแกส การเตรียมงานกอนทําการตัดจะตองตอชุดหัวตัดแกสกับมือจับ และตอมือจับกับ สายยางทอแกสออกซิเจนและแกสเชื้อเพลิง หมุนเกลียวยึดใหแนน นําสายยางอีกดานหนึ่งตอกับเรกูเลเต อรปรับแรงดัน (pressure regulator) ซึ่งตออยูกับทอแกสเชื้อเพลิงและทอออกซิเจน ขันรอยตอทุกจุดให แนนดวยความรอบคอบไมใหเกิดการรั่วไหล ถาเกิดการรั่วไหลแกสเชื้อเพลิงที่รั่วไหลอาจผสมกับ อากาศทําใหเกิดการระเบิดได และถาออกซิเจนรั่วไหลทําใหปริมาณออกซิเจนในบริเวณนั้นมีปริมาณ มากเกินอัตราสวนปกติจะทําใหเปนอันตรายตอระบบหายใจ จุดระเบิดลุกไหมไดงาย ฉะนั้นเมื่อเลิก งานตองปดวาลวหัวทอออกซิเจนและแกสเชื้อเพลิงเปนอยางดีไมเปดวาลวทิ้งไว หลังจากเปดกอกหัวขวดใชงานแลว ใหปรับแตงแรงดันที่เรกูเลเตอร ปรับแรงดันใหไดแรงดัน ออกซิเจนพอเหมาะกับขนาดเบอรของชุดหัวตัดและความหนาชิ้นงาน เบอรของชุดหัวตัดบริษัทผูผลิต หัวอินเจ็คเตอรตัดมีปลายนมหนูแยกตามชนิดของแกสเชื้อเพลิงที่ใชเปนผูกําหนด มีตารางคูมือบอกคา แรงดันใชงาน ปริมาณความสิ้นเปลืองตาง ๆ เปดวาลวออกซิเจนและวาลวแกสเชื้อเพลิงที่มือจับหัวตัด เพื่อจุดแตงเปลวเผาไหมไดเปลวกลาง ทดลองเปดกระเดือ่ งออกซิเจนตัดจะสังเกตเห็นวามีปริมาณของ แกสเชื้อเพลิงมากอยูนิดหนึ่ง โดยการปรับแตงเปลวใหม อัตราสวนที่ใชใชออกซิเจนมากกวา ปกติประมาณ 1:1.4 (ดังแสดงในตารางที่ 2) และควรทดลองเปลวใหถกู ตองกอนตัดเสมอ คุณลักษณะทัว่ ไป อัตราสวนผสมโดยปริมาตร (m) ออกซิเจน : แกสเชื้อเพลิง (โดยปริมาตร) อัตราสวนของแกสเชื้อเพลิงในเปลวเผา (%) คาความรอนสูงสุด (kcal/Nm3) คาความรอนของแกสผสมต่ําสุด (kcal/ Nm3) ความเร็วในการจุดลุกไหม (cm/s) คาความรอนจําเพา (kcal/cm2s) อุณหภูมิของเปลว (°C)

อะเซทิลีน 1.3

โพรเพน 3.6

มีเทน 1.75

43.5 13600 5915 830 9.83 3150

21.7 22350 4850 210 2.03 2780

36.4 8550 3110 320 1.98 2775

ตารางที่ 2 คุณสมบัติของแกสเชื้อเพลิงที่ใชกับชุดหัวตัดแกส การเริ่มตัด เผาชิ้นงานตรงจุดที่จะตัดใหรอ นแดงจนกระทั่งเปลี่ยนเปนสีขาว เปดวาลวหรือ กระเดื่องเปดออกซิเจนเพื่อปรับแตงเปลวตัด ขณะเดียวกันเคลื่อนหัวตัดดวยความเร็วสม่ําเสมอไปตาม รอยขีดหมาย ระยะหางจากปลายถึงผิวหนาชิ้นงานที่จะตัดมีระยะคงที่ ปกติจะใชลอเลื่อน (ดังแสดงใน รูปที่ 8) สําหรับยึดชุดหัวตัดเคลื่อนไปตามรอยขีดหมายที่ตองการตัด รอยตัดจะตรงเรียบสม่ําเสมอถา เลือกใชชุดหัวตัดแกสชนิดขับดวยมอเตอร การใชความเร็วในการเคลื่อนที่หัวตัดควรใชความเร็วที่ เหมาะสมและสม่ําเสมอ เพื่อใหผิวของรอยตัดที่ถูกตอง ดังแสดงในรูปที่ 9 สวนขอบกพรอง สาเหตุ

และแนวทางแกไขในการตัดโลหะดวยแกสไดสรุปไวในตารางที่ 3, 4 และในรูปที่ 10 แสดงคุณภาพ ของผิวรอยตัดที่ถูกตองและเหมาะสมกับความหนาชิน้ งาน

รูปที่ 8 ชุดตัดแกสดวยมือชนิดดามจับตรงและดามจับงอ มีลอเลื่อนและแขนวงเวียน ตัดชิ้นงานวงกลมหรือตัดตรง

รูปที่ 9 ผิวรอยตัดของชิ้นงานตัดดวยแกสใชความเร็วตัดตางกัน เหล็ก St 37 หนา 12 มิลลิเมตร

รูปที่ 10 คุณภาพของผิวรอย ตัดตาม DIN 2310 การตัดหลอมเหลวและการตัดดวยเปลวออกซิอเซททีลีนเปนการทํางานขั้นสําเร็จที่จําเปนและ สําคัญขั้นตอนหนึ่ง การทํางานในขั้นเริ่มตนเปนการตัดดวยมือคลายคลึงกับการเชื่อมไฟฟาดวยมือ ปจจุบันไดมีการพัฒนาการตัดดวยชุดหัวตัดแกสควบคุมกลไกเพิ่มขึ้น เชน ขับดวยมอเตอร ดังแสดง ในรูปที่ 11 ทําใหสามารถเคลื่อนตัดตามทิศทางใหมรี ูปรางตามตองการ มีชุดตัดควบคุมอัตโนมัติ สามารถติดตั้งตัดตามความเหมาะสมของชิ้นงาน บางชนิดขับเคลื่อนดวยแรงขับของมอเตอร ทําให เคลื่อนที่ไปบนผิวหนาแผนงานและเราสามารถที่จะปรับแตงความเร็วของมอเตอรไดดว ยระบบไฟฟา และการปรับแรงดันออกซิเจน การตัดแนวตรงชุดหัวตัดจะเคลื่อนไปตามรางนําตัด ซึ่งวางทาบกับ ผิวชิ้นงานใหไดรอยตัดตรงตามที่ขีดหมาย

ตัดตรง

รูปที่ 11 เครื่องตัดแกสขับเคลื่อนดวยมอเตอร

ตัดกลมใน

ตัดกลมนอก

รูปที่ 11 (ตอ) เครื่องตัดแกสขับเคลื่อนดวยมอเตอร

เครื่องตัดชนิดติดตั้งกับที่มีอยูทั้งชนิดที่ควบคุมดวยมือและชนิดควบคุมอัตโนมัติ มีเทปแมเหล็ก หรือภาพไฟฟา (electric photo) ชวยควบคุมการตัด และปจจุบันไดกาวหนาไปจนสามารถใชคอมพิวเตอร ควบคุมการตดั ฉะนั้นผูตัดสามารถเลือกชุดหัวตัดใชเปลวและหัวตัดหลอมเหลวมาใชตัดได เครือ่ งตัด ชนิดทันสมัยสามารถตัดชิ้นงานผลิตจํานวนมากติดตั้งเปนชุดขนานกัน หรือตัดพรอมกันทีเดียว จํานวนมากชิน้ ใหมีขนาดเทากันได (รูปที่ 12) ชุดหัวตัดชนิด 3 หัวเผา/ชุด สามารถตัดชิ้นงานที่มี ลักษณะเปนแนวโคง (curve) หรือรูปรางตามความตองการได เปนการเตรียมงานกอนการเชื่อมที่ตกแตง นอยที่สุด ผูปฏิบัติงานตองวางแผนตัดชิ้นงานอยางตอเนือ่ ง สามารถตัดชิ้นงานตลอด 24 ชั่วโมง เพื่อ ลดราคาตนทุนในการเตรียมงานตัดหลายครั้ง

รูปที่ 12 เครื่องตัดชนิดตั้งอยูก ับที่ใชแบบตัดเปนแนวโคงตามแบบและเครื่องตัดชนิดตั้งอยูกับที่ ใชแบบตัดหรือใชวงเวียนควบคุมการตัด

การตัดเหล็กเหนียวดวยชุดหัวตัดแกส ตองทราบอัตราสวนผสมของธาตุตาง ๆ ในเหล็กเหนียว ชนิดนั้น ๆ ซึ่งสามารถดูเปรียบเทียบไดจากในตารางที่ 3 ซึ่งคาเหลานี้จะไมสูงเกินไปกวานีแ้ ตจะเพิม่ ขึ้น เล็กนอยเมื่อเริม่ เผาชิ้นงานกอนตัด ขอควรระวังในการตัดดวยหัวตัดแกสก็คือ การเพิ่มคารบอนแกผิวหนา รอยตัด เพราะคารบอนที่ผิวรอยตัดเปนตัวทําใหเปอรเซ็นตคารบอนในเนื้อเหล็กเหนียวเพิ่มขึ้น และ เราก็ไมสามารถปองกันหรือแกไขได การสังเกตปริมาณคารบอนที่เพิ่มขึ้นในเนือ้ เหล็ก สังเกตจากผิวรอยตัดสามารถชุบแข็งไดหรือ มีผิวแข็งจากเดิม ปกติเหล็กเหนียวจะชุบผิวแข็งไมได ผิวที่แข็งตกแตงดวยเครื่องมือไดยากทําใหเกิด รอยรั่วไดงาย การทําใหความแข็งลดลงทําไดโดยการเผาชิ้นงานกอนและหลังการตัด รอยตัดทีเ่ ปน รอยบากเตรียมงานเชื่อมจะหลอมละลายเปนแนวเชื่อมภายหลัง จึงไมมีผลในการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ ของแนวเชื่อมที่สําคัญมากนัก ผิวตัดที่ตองรับภาระใชงานหนักและผิวชิน้ งานตองรับภาระที่เปลี่ยนแปลง ตองเจียระไนผิวที่ มีคารบอนที่เคลือบอยูหนาประมาณ 0.2 มิลลิเมตร ออกเสียกอน ชิ้นงานที่หนากวา 30 มิลลิเมตร จะมี ผิวแข็งหนาไมต่ํากวา 1.5 มิลลิเมตร ตองใชเครื่องจักรแตงผิวแข็งออกกอนนําไปใชงาน ตารางที่ 3 คุณสมบัติของเหล็กที่สามารถตัดดวยหัวตัดแกสไมตองเผากอนตัด ชนิดของธาตุประกอบ สวนผสมเปนเปอรเซ็นต แมงกานีส ซิลิคอน ทองแดง อะลูมิเนียม โบลิบดินัม โครเมี่ยม นิกเกิล ทังสเตน

13 Mn 2.9 Si 0.7 Cu 10 Al 0.8 Mo 1.5 Cr 34 Ni 10 W

สวนผสมของคารบอนสูงสุด เปนเปอรเซ็นต 1.3 0.2

0.2 0.5 0.8

บทที่ 3 การเชื่อมและตัดโลหะดวยไฟฟา (ELECTRICAL WELDING AND CUTTING) 3.1 การเชื่อมไฟฟา ดวยธูปเชื่อม (SHIELDED METAL ARC WELDING) (SMAW) เปนการเชื่อมดวยการอารคชนิดหนึ่ง ซึ่งไดรับความรอนจากการอารคของธูปเชื่อมกับชิ้นงาน ี โดยมสารพอกหุ มทําหนาทีเ่ ปนเกราะ (Shield) ปองกันบรรยากาศ และโลหะเชื่อมไดรับโดยตรงจาก ธูปเชื่อม (Covered Electrode)

รูปที่ 1 จากรูปแสดงใหเห็นธูปเชื่อม (Covered Electrode) และแกนของลวดเชือ่ ม (Core Wire) บริเวณ ของการอารค เกราะปองกันบรรยากาศ แนวเชื่อมและ Slag ที่แข็งตัวแลว การนําไปใช (Application) วิธีเชื่อมแบบนี้สามารถนําไปเชื่อมโลหะเหล็กทุกชนิด ซึ่งมีความหนาตั้งแตเบอร 18 (18 Gage) ขึ้นไป ถาโลหะหนาเกินกวา 1/4 นิ้ว จําเปนตองบากรองแนวตอและใชเทคนิคการเชื่อมหลายแนว การเชื่อมสามารถกระทําไดทุกทาเชื่อม (All Positions) การอารคสามารถมองเห็นไดโดยผูเชื่อม จึงทํา ใหสามารถควบคุมน้ําเหล็กได การเคาะ Slag จําเปนสําหรับการเชื่อมแบบนี้ เครื่องมือและอุปกรณ (Equipment) เครื่องมือมาตรฐานสําหรับใชในการเชื่อมชนิดนี้มีดังรูปที่ 2 คือ (1) เครื่องเชื่อม (Welding Machine or Power Source) (2) ธูปเชื่อม (The Govered Electrode) (3) หัวจับลวดเชือ่ ม (The Electrode Holder) และ (4) สายเคเบิ้ล (The Welding Cables)

รูปที่ 2 เครื่องเชื่อม (Welding Machine) เปนอุปกรณที่สําคัญที่ทําหนาที่เปนตัวผลิตกระแสไฟ เพื่อนําไปใช ในการเชื่อม เครื่องเชื่อมสําหรับใชกับการเชื่อมดวยธูปเชื่อมนี้มีทั้งเครื่องกระแสสลับ (AC) และเครือ่ งเชื่อม กระแสตรง (DC) ในกรณีกระแสตรงจะมีขั้ว (Polarity) ทั้งขั้วลบ (Straight Polarity or Electrode Negative) และขั้วบวก (Reverse Polarity or Electrode Positive) การเลือกเครื่องเชื่อมใหเหมาะกับงาน หรือการใชพอจะถือหลักไดดังตอไปนี้ แบบหมอแปลง (AC Transformer) เปนแบบทีเ่ ล็กที่สุด เบาทีส่ ุด และราคาถูกทีส่ ุดในจํานวนเครื่องเชื่อมทั้งหลาย นอกจากนั้นยังมีเสียงเงียบที่สุดอีกดวยสวนมากจะมี ตัวควบคุมกระแสอยูอันเดียว หรือบางแบบก็จะปรับกระแสโดยการใชแกนเสียบเขาไปในรูตาง ๆ แบบหมอแปลงเรคติไฟเออร (Transformer – Rectifier) เปนแบบที่สามารถเปลี่ยนกระแสไฟ AC เปน กระแสไฟ DC เพื่อใชกับการเชื่อมได เครื่องเชื่อมแบบนี้สวนมากจะมีที่ปรับกระแสอันเดียว ราคา จะสูงกวาแบบหมอแปลงธรรมดา เครื่องเชื่อม AC – DC หมอแปลงเรคติไฟเออรบางทีก็สรางขึ้นเปนพิเศษ คือใหสามารถใชกระแสไฟในการเชื่อมไดทั้ง AC และ DC โดยมีสวิทชเปลี่ยนกระอยูในเครื่อง และมี สวิทชเปลี่ยนขั้ว (Polarity Switch) เปนบวก (Positive) หรือลบ (Negative) ในกรณีกระแสตรง สวน เครื่องแบบหมุน DC Generator รูสึกจะเปนเครื่องที่มีความพิเศษนําหนาเครื่องดังทีไ่ ดกลาวมาแลวนี้ เพราะสามารถปรับไดทั้งโวลเทจและกระแสเครื่อง DC Generator อาจจะขับดวยมอเตอรไฟฟา หรือ ดวยเครื่องยนตเผาไหมภายใน ซึ่งอาจเปนเครื่องยนตแกสโซลีนหรือเครื่องยนตดีเซลลก็ได หัวจับลวดเชื่อม (The Electrode Holder) เปนตัวทีใ่ ชสําหรับจับลวดเชื่อมโดยผูเชื่อมจะถือเคลื่อนที่ ลวดเชื่อมไปตามแนวตอขณะเชื่อม หัวขับลวดเชื่อมมีหลายแบบดวยกัน มีทั้งแบบทีป่ ากจับเปนฉนวน และไมเปนฉนวน (Insulated and Non-insulated Type) และมีอีกแบบหนึง่ เปนแบบ Collet (Collet type) แบบปากจับชนิดเปนฉนวนใชกันมากที่สุด หัวจับลวดเชื่อมมีหลายขนาดขึ้นอยูก บั ความสามารถใน การยอมใหกระแสไหลผานไปได วงจรการเชื่อม (The Welding Circuit) ประกอบดวยสายเคเบิ้ลและขอตอ ซึ่งจะทําหนาที่ใหกระแส ไหลจากเครื่องไปยังอารค สายเชื่อมหรือสายทางดานลวดเชื่อมเปนวงจรขางหนึ่งซึ่งตอจากหัวจับ ลวดเชื่อมไปยังขั้วตอหนึ่งทีเ่ ครื่องเชื่อม สวนสายดิน หรือ Work Lead เปนวงจรอีกขางหนึ่งซึ่งตอจาก ปากคีบที่งานไปยังอีกขั้วตอหนึ่งที่เครื่องเชื่อม สายเคเบิ้ลทั้งหลายตามปกติจะทําจากลวดทองแดง อ เสนเล็ก ๆ รวมกันหลายรอยเสน แตบางทีก็ทําจากอะลูมิเนียม ลวดสายเคเบิ้ลนี้จะหุมไวดวยยางหรื 

Neoprene ขนาดของสายเคเบิ้ลสามารถกําหนดไดตามขนาดสูงสุดของกระแสที่ใช ขนาดที่ใชทั่วไป มีตั้งแต AWG No.6 ถึง AWG No.4/0 คือใชกับกระแสไฟไดตงั้ แต 75 แอมแปรขึ้นไป สวนความยาว จะตองไมเกินกวาที่กําหนดให ธูปเชื่อม (Covered Electrodes) เปนทั้งตัวอารคและตัวใหโลหะเชื่อมแกแนวตอ มีขนาดตัง้ แต 1/16” ถึง 5/16” (ขนาดของแกนลวด) ขนาดยาวมี 9”, 14” และ 18” ขนาด 14” เปนขนาดที่ใชมากที่สุด สารที่ใชพอกหุมลวดเชื่อมจะทําหนาที่ดังตอไปนี้ : (1) ใหแกสซึ่งเกิดจากสวนผสมของสารพอกหุมเพื่อเปนเกราะปองกันการอารคจากบรรยากาศ (2) ขจัดออกไซดเพื่อทําใหโลหะเชื่อมบริสุทธิ์ (3) ใหสแลกปกคลุมแนวเชื่อมเพื่อปองกันการรวมตัวจากออกซิเจน (Oxidation) (4) มีธาตุที่ใหไอออน (IONS) ซึ่งชวยทําใหการอารคสม่ําเสมอ (5) มีสารผสมซึ่งชวยทําใหโลหะเชื่อมมีความแข็งแรงมากขึน้ (6) มีผงเหล็กเพื่อชวยในลวดเชือ่ มมีประสิทธิภาพเพิ่มขึน้ คุณลักษณะของลวดเชื่อมแบบตาง ๆ ไดถูกจัดเปนมาตรฐานโดยสมาคมการเชื่อมของอเมริกัน (American Welding Society) – (AWS) ระบบการจําแนกลวดเชื่อมของ AWS จะบอกใหทราบถึงแค วามแข็งแรงของโลหะเชื่อม ทาเชื่อม (Welding Position) องคประกอบตาง ๆ ในการใชลวดเชื่อม และ ในบางกรณีจะบอกถึงการวิเคราะหโลหะเชื่อมดวย การจําแนกประเภทลวดเชื่อมโดย AWS นิยม กําหนดเปนหมายเลข สวนระบบที่กําหนดเปนสี (Color Code) ไมนิยมใชในปจจุบัน การเลือกลวดเชื่อมสําหรับใชกับงานแตละงานยอมมีความจําเปนยิ่ง และควรจะยึดหลักดังตอไปนี;้ 1. ความแข็งแรงของชิ้นงาน 2. สวนผสมของโลหะชิ้นงาน 3. ทาเชื่อม (Welding Position) 4. ชนิดของกระแสไฟที่ใช 5. ลักษณะของแนวตอและการประชิด 6. ความหนาและรูปรางของชิ้นงาน 7. ขอกําหนดเกีย่ วกับชิ้นงาน (Specification) 8. ประสิทธิภาพในการผลิตและสภาพของงาน ความปลอดภัยในการเชื่อม (Welding Safety) ผูเชื่อมจําเปนจะตองสวมเสือ้ เพื่อปองกันผิวหนังจากแสงที่เกิดจากการอารค สวมหนากากเชื่อม (Helmet) เพื่อปองกันตาและหนา กระจกหนากากมีความเขมหลายขนาด ฉะนั้นการเลือกความเขม ของกระจกยอมขึ้นอยูกับขนาดของกระแสที่ใช การเชื่อมที่กระทําในที่ ๆ มีบริเวณจํากัดจะตองแนใจ วามีการถายเทอากาศดีพอ

สถานภาพการเชื่อมไฟฟาดวยธูปเชื่อม (SHIELDED METALARC (STICK) WELDING CONDITIONS)

หมายเหตุ 1. ประเภทของลวดเชื่อมดูตารางการเลือกลวดเชื่อมและสมาคมการเชื่อมของอเมริกัน (AWS) เกี่ยวกับนับเบอรทกี่ ําหนดลวดเชือ่ มชนิดตาง ๆ 2. ชนิดของกระแสไฟที่ใช AC หรือ DCRP หรือ DCSP ซึ่งแลวแตชนิดของลวดเชื่อม 3. วิธีการเชื่อมในบทนี้ ไมเหมาะสําหรับการเชื่อมโลหะชนิดนี้ 4. ดูการเลือกลวดเชื่อมไฟฟาชนิดเหล็กเหนียวและเหล็กผสมต่ําและดูการเลือกลวดเชื่อม สําหรับเหล็กโครงสราง 5. ดูการเลือกลวดเชื่อมสําหรับการเชื่อมเหล็กสเตนเลสส

ลวดเชื่อม (ELECTRODE AND FILLER METAL) ในที่นี้ไมสามารถที่จะบอกถึงสิ่งสําคัญในการเลือกลวดเชื่อมใหเหมาะสมกับงานไดทุกชนิด แต ในทางปฏิบัติ สิ่งจําเปนยิ่งในการเชื่อมก็คือโลหะเชื่อมจะตองเขากับโลหะชิ้นงานได จะตองมีความ แข็งแรงเทากัน หรือมากกวาโลหะชิ้นงาน มีความเหนียวพอ ๆ กันและมีสวนผสมภายในเนื้อโลหะ คลายคลึงกัน มีคุณสมบัติทางฟสิกสเหมือนกับโลหะชิ้นงานและมีสีที่เขากันได ลวดเชื่อมและโลหะเชื่อม ไดแบงออกเปนหลายชนิด โดยสมาคมการเชื่อมของอเมริกัน (ASW – American Welding Society) และไดกําหนดหมายเลขเปนประเภท ๆ ไว ตัวกําหนดของ AWS ชนิดของลวดเชื่อมหรือธูปเชื่อม A 5.1 ลวดเชื่อม (Electrodes) เหล็กเหนียวชนิดสารพอกหุม (1) A 5.2 ลวดเชื่อมแกส (2) A 5.3 ลวดเชื่อม (Electrodes) อะลูมิเนียมและอะลูเนียมผสม (1) A 5.4 ลวดเชื่อม (Electrodes) โครเมียมและโครเมียม-เหล็กนิเกิลชนิดสารพอกหุม (1) A 5.5 ลวดเชื่อม (Electrodes) เหล็กผสมต่ําชนิดสารพอกหุม (1) A 5.6 ลวดเชื่อม (Electrodes) ทองแดงและทองแดงผสม (1), (4), (5) A 5.7 ลวดเชื่อม (Rods) ทองแดงและทองแดงผสม (2), (3) A 5.8 ลวดเชื่อม (Filler Metal) สําหรับเชื่อมประสาน (2) A 5.9 ลวดเชื่อม (Rods and Bare Electrodes) โครเมียมและโครเมียมเหล็กนิเกิล (3), (4), (5) A 5.10 ลวดเชื่อม (Rods and Bare Electrodes) อะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมผสม (2), (3), (4) A 5.11 ลวดเชื่อม (Electrodes) นิเกิลและนิเกิลผสมชนิดสารพอกหุม (1) A 5.12 ลวดเชื่อมทังสเตน (Tungsten Arc Welding Electrodes) (3) A 5.13 ลวดเชื่อม (Rods and Electrodes) สําหรับเชื่อมพอก (2), (3) A 5.14 ลวดเชื่อม (Bare Filler Metals) นิเกิลและนิเกิลผสม (2), (3), (4) & (5) A 5.15 ลวดเชื่อม (Rods and Electrodes) สําหรับเชื่อมเหล็กหลอ (1), (2) A 5.16 ลวดเชื่อม (Bare Rods and Electrodes) ไตเตเนียมและไตเตเนียมผสม (3), (4) A 5.17 ลวดเชื่อม (Bare Electrodes) เหล็กเหนียวและฟลั๊กสําหรับการเชื่อมดวยวิธีการซับเมิรจ (Submerged – Arc Welding) (5) A 5.18 ลวดเชื่อม (Electrodes) เหล็กเหนียวสําหรับการเชื่อมแบบ Gas Metal Arc Welding (4) A 5.19 ลวดเชื่อม (Bare Electrodes and Rods) แมกนีเซียมผสม (1), (3), (4) A 5.20 ลวดเชื่อม (Electrodes) เหล็กเหนียวสําหรับการเชื่อมแบบ Flux Cored - Arc Welding (6)

หมายเหตุ (1) (2) (3) (4) (5) (6) -

Covered Electrode (Stick) Oxyacetylene welding (GAS) Gas Tungsten – Arc (TIG) Gas Metal – Arc (MIG) Submerged – Arc (Sub – Arc) Flux cored are (Flux Cored)

ลวดเชื่อมทั้งหลายที่มีตัวกําหนดของ AWS นี้จะมีตวั เลขและตัวอักษรกํากับเพื่อแยกชนิดและ ความแตกตางระหวางกันออก ตัว E หมายถึงลวดเชื่อมไฟฟาหรือ Electrode ตัว R หมายถึงลวดเชือ่ ม หรือ Rod และตัวอักษร B หมายถึงลวดเชื่อมสําหรับใชในการเชือ่ มประสานหรือ Brazing Filler Metal การจําแนกลวดเชื่อมชนิดเหล็กเหนยี ว และเหล็กผสมต่ํา (Mild and Low Alloy Steel Electrodes) มีในบทที่วาดวยการเลือกลวดเชื่อมสําหรับลวดเชื่อมเหล็กสเตนเลสส AISI ไดกํากับตัวอักษรตอทาย ตัวเลขเพื่อแสดงใหรูถึงการใชของลวดนั้น ๆ สวนลวดเชื่อมโลหะที่ไมใชเหล็ก (Non-ferrous Electrodes and Rods) จะใหสัญลักษณทางเคมีของโลหะผสมและตอทายดวยตัวหนังสือและตัวเลข ลวดเชื่อมเหล็กเหนียวและเหล็กผสมต่ําแบงชนิดออกตามคุณสมบัติทางกลและการวิเคราะห เกี่ยวกับการใชงาน สวนอะลูมิเนียม ทองแดงและทองแดงผสม แมกนีเซียม นิเกิล และนิเกิลผสม เหล็กสเตนเลสส และอื่น ๆ ถือวา การเขากันได (Compatility) ระหวางโลหะชิ้นงานกับโลหะลวดเชือ่ ม เปนสิ่งสําคัญที่สุด การเลือกลวดสําหรับใชในการเชื่อมพอก (Surfacing) ขึ้นอยูกับความตองการของงาน

การเลือกลวดเชื่อมสําหรับเหล็กเหนียวและเหล็กผสมต่ํา (SELECTION OF ARC WELDING ELECTRODES FOR MILD AND LOW ALLOY STEELS)

สิ่งสําคัญ 8 ตัวอยางดังตอไปนี้ จําเปนจะตองนํามาพิจารณาในการเลือกลวดเชื่อมเหล็กเหนียว และเหล็กผสมต่ํา เพื่อใหเหมาะกับงานเชือ่ มแตละงานมากที่สุด โลหะเชื่อมหรือลวดเชื่อม (Weld Metal) จะตองมีคุณสมบัติทางกลเหมือนกันหรือดีกวาของโลหะชิ้นงานและจะตองมีสวนผสมและ คุณสมบัติทางฟสิกสใกลเคียงกัน 1. ความแข็งแรงของโลหะชิ้นงาน (BASE METAL STRENGTH PROPERTIES) คุณสมบัติ ทางกลของโลหะชิ้นงานจําเปนตองรูกอน (ดูวิธีการจําแนกคุณสมบัติขางลาง) ถาเปนเหล็กเหนียว (Mild Steel) ใหเลือกใชลวดเชื่อม E60XXX จึงจะทําใหคุณสมบัติทางกลไปกันได ถา เปนเหล็กผสมต่ํา (Low Alloy Steel) ใหเลือกลวดเชื่อมชนิดที่ใกลเคียงกับชนิดของโลหะชิ้นงานมากที่สุด โดยสังเกต ตัวอักษรตอทาย (Suffix) ตัวเลขของลวดเชื่อม

2. สวนผสมของโลหะชิ้นงาน (BASE METAL COMPOSITION) ในการเชื่อมจําเปนจะตองรู สารประกอบของโลหะชิ้นงาน ดูจากหมายเหตุขางลาง ลวดเชื่อม E60XX เหมาะสําหรับใชกับเหล็กเหนียว (Mild Steel) ทั่วไป ถาเปนเหล็กผสมต่ํา (Low Alloy Steel) จะมีตอทาย (Suffix) เพือ่ บอกประเภทของ ลวดเชื่อมนั้น และใหเลือกลวดเชื่อมที่ใกลเคียงกับสวนผสมของโลหะชิ้นงานมากทีส่ ุด แตถาเปนเหล็ก ชนิดพิเศษ เชน เหล็กที่มกี าํ มะถันสูงหรือมีคารบอนสูง ใหเลือกลวดเชื่อมชนิดไฮโดรเจนต่ํา (Low Hydrogen) 3. ทาเชื่อม (WELDING POSITION) ลวดเชือ่ มแตละชนิดมักจะถูกกําหนดใหเชื่อมไดเฉพาะ ทาใดทาหนึ่งเทานั้น ตัวเลขตัวที่ 3 หรือ 4 ของลวดเชือ่ มจะเปนตัวบอกใหทราบวาลวดเชื่อมนั้น ใช เชื่อมในทาใดไดบาง 4. กระแสไฟเชื่อม (WELDING CURRENT) ลวดเชื่อมบางชนิดจะเชือ่ มไดดีที่สุดเมือ่ เชื่อม ดวยกระแสตรง (DC) บางชนิดเชื่อมไดดีที่สุดดวยกระแสไฟสลับ (AC) และบางชนิดใชไดดีทั้ง กระแสตรงและกระแสสลับ (DC and AC) เลขตัวสุดทายจะเปนตัวบอกชนิดของกระแสที่ใช ทั้งนี้ เพื่อใหสามารถเลือกลวดเชือ่ มไดเหมาะสมกับกระแสที่ไดจากเครื่องเชื่อมนั้น ๆ 5. การออกแบบแนวตอกับการตอประชิด (JOINT DESIGN AND FITUP) ลวดเชือ่ มที่ใช ถูกออกแบบใหสามารถกินลึกลงไปในเนือ้ โลหะไดคือ ลึกมาก ปานกลาง และตื้น ตัวเลขตัวสุดทายจะ บอกใหทราบคุณสมบัติดังกลาวนี้ ลวดเชือ่ มชนิดกินลึกมากเหมาะสําหรับใชกับงานที่มมีการบากรอง และไมเวนระยะหางในการตอประชิดสวนลวดเชื่อมชนิดกินตื้นเหมาะสําหรับเชื่อมโลหะบางและงาน ที่มีการตอประชิดหาง 6. ความหนาและรูปรางของโลหะชิ้นงาน (THICKNESS AND SHAPES OF BASE METAL) งานเชื่อมยอมประกอบไปดวยความหนาและน้ําหนัก ดังนั้นจึงควรเลือกลวดเชื่อมชนิดที่มีความเหนียวสูง เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกราว (Cracking) ควรเลือกลวดเชื่อมจําพวกไฮโดรเจนต่ํา EXX15, 16, 18 หรือ 28 7. สภาพการใชงานและความตองการ (SERVICE CONDITION OR SPECIFFFICATION) งานเชื่อมบางทีอาจไดรับการกระทบกระเทือนจากสภาพการที่เลวราย เชน การกระทบกับความเย็น ความรอนสูง แรงกระแทกเปนตน ดังนั้นจึงจําเปนตองเลือกลวดเชื่อมทีม่ ีคุณสมบัติเหมือนกันกับโลหะ ชิ้นงาน โดยเฉพาะอยางยิ่งสวนผสมความเหนียว และความตานทานตอแรงอัดกระแทก ลวดที่เหมาะ อยางยิ่งสําหรับสภาพการเชนนี้ไดแกลวดเชื่อมจําพวกไฮโดรเจนต่ํา (Low Hydrogen) 8. สภาพของงานและประสิทธิภาพในการเชือ่ ม (JOB CONDITION AND PRODUCTION EFFICIENCY) ลวดเชื่อมบางชนิดไดสรางขึ้นเพื่อใหมีประสิทธิภาพในการเชื่อมไดดว ยอัตราเร็วสูง แตอาจใชไดเฉพาะทาเชื่อมใดเชื่อมหนึ่งเทานั้น ลวดเชือ่ มแบบนี้มักเปนชนิด High Iron Powder เชน EXX 24, 27 หรือ 28 ลวดเชื่อมเหล็กเหนียวและเหล็กผสมต่ํา (Mild and Low Alloy Steel Electrodes) อาจจําแนก ออกไดเปน 4 หมวดดวยกัน คือ :

F – 1 หมวดเชื่อมไดดวยความเร็วสูง (E 6020, E 7024, E 6027) F – 2 หมวดละลายกินลึกต่ํา (E 6012, E 6013, E 7014) F – 3 หมวดละลายกินลึกสูง (E 6010, E 6011) F – 4 หมวดไฮโดรเจนต่ํา (E 6015, E 7016, E 7018) ลวดเชื่อมในหมวดเดียวกันจะใชเชื่อมดวยวิธีเชนเดียวกันเสมอ หมายเหตุ โลหะชิ้นงานที่นํามาเชื่อมจําเปนตองรูค ุณสมบัติหรือสวนผสมภายในเสียกอนเพื่อให สามารถเลือกลวดเชื่อมไดอยางถูกตอง อาจจะตรวจโดยการเช็คจากตารางสวนผสมของโลหะ หรือ อาจทดสอบดูจากรูปราง ความเปนแมเหล็ก สกัด ขัด เผา หรือขัดดูประกาย และดูไดจากชารทการจําแนก ความแตกตางของโลหะชนิดธรรมดาทั่วไป

การจําแนกลวดเชื่อมตามระบบ AWS (AWS CLASSIFICATION SYSTEM FOR MILD AND LOW ALLOY STEEL ELECTRODES)

ลวดเชื่อมที่มีขายในทองตลาดมีมากมายหลายชนิดดวยกัน แตละชนิดแตกตางกันออกไปตาม ชนิดของโลหะ และสวนประกอบของสารพอกหุม สมาคมการเชื่อมของอเมริกันจึงไดตั้งระบบการ จําแนกลวดเชื่อมชนิดตาง ๆ ขึ้น โดยกําหนดนัมเบอรกํากับเพื่อบอกใหทราบชนิด ประเภท หรือคุณสมบัติ ของลวดเชื่อมชนิดนั้น ๆ สมาคมการเชื่อมของอเมริกัน (American Welding Society) (AWS) ไดกําหนดนับเบอรในการ จําแนกลวดเชือ่ มชนิดเหล็กเหนียวและเหล็กผสมต่ํา กําหนดใหมีตวั เลข 4 หรือ 5 โดยมีอักษร E นําหนา ตัวอยางเชน E8018 หรือ E100XX เปนตน อักษร E แสดงใหทราบวาเปนลวดเชื่อมไฟฟาหรือ ELECTRODE สวนเลขสองหรือสามตัวแรก หมายถึงคาแรงดึงต่ําสุดของแนวเชื่อมที่ไดรับจากการเชื่อมดวยลวดเชื่อมชนิดนั้น ๆ เชน E-60XX หมายถึงโลหะเชื่อมนั้นสามารถใหแรงดึงต่าํ สุด (Minimum Tensile Strength) ไดเทากับ 60 x 1,000 = 60,000 ปอนดตอตารางนิ้ว หรือ E – 100XX หมายถึงโลหะเชือ่ มทานแรงดึงไดไมนอยกวา 100 x 1,000 = 100,000 ปอนดตอตารางนิว้ สําหรับตัวเลขตัวถัดไปหรือตัวที่สองนับจากทางขวาหรือทายสุดบอก ใหทราบถึงความสามารถในการเชื่อมทาตาง ๆ (Welding Positions) และเลขตัวสุดทายจะบอกใหทราบ ถึงการนําไปใช และคุณสมบัติเฉพาะตัวของลวดเชื่อมนัน้ ๆ เชน บอกใหทราบวาลวดเชื่อมชนิดนี้ใช กับกระแสไฟชนิดใด มีลักษณะการอารคเปนอยางไร สามารถกินลึกลงไปในเนื้อโลหะลึกตื้นแคใด ตลอดจนบอกใหทรบถึงสวนประกอบของสารพอกหุมและเปอรเซ็นตของผงเหล็กที่ใสเขาไป ตารางตอไปนีจ้ ะแสดงใหเห็นคาและความสามารถตาง ๆ พรอมทั้งคุณสมบัติทั่วไปของลวดเชื่อม ชนิดตาง ๆ

ตารางแรกบอกถึงคาแรงดึงต่ําสุดเปนปอนดตอตารางนิว้ รวมทั้งคาความสามารถและคุณสมบัติ อยางอื่น ตารางอันที่สองบอกใหรูถึงทาเชือ่ มตาง ๆ (Welding Positions) ที่ลวดเชื่อมนั้น ๆ สามารถจะ กระทําได สวนตารางอันที่สามอธิบายความหมายของตัวเลขตัวสุดทายของนับเบอร การจําแนกชนิด ของลวดเชื่อมซึ่งประกอบไปดวย ชนิดของกระแสไฟที่ใชลักษณะของการอารค การละลายกินลึก ตลอดจนชนิดของสารพอกหุม และเปอรเซ็นตของผงเหล็ก โปรดสังเกตตัวเลขจํานวนสองหรือสามตัวแรก

หมายเหตุ E1100XX และ E120XXX เปนชนิดพอกหุมดวยสารจําพวกไฮโดรเจนต่ํา (Low Hydrogen) โปรดสังเกตตัวเลขตัวที่ 2 จากขวาหรือจากซายสุด

โปรดสังเกตตัวเลขตัวสุดทาย

หมายเหตุ เปอรเซ็นตของผงเหล็ก (Iron Powder) คิดจากน้ําหนักของสารพอกหุม

ตารางการใชลวดเชื่อมเหล็กเหนียวและเหล็กผสมต่ํา (COVERED (STICK) ELECTRODES AND RECOMMENDED WELDING CONDITIONS) Mild and Low Alloy Steel Types

การเลือกลวดเชื่อมสําหรับเหล็กสเตนเลสส (ELECIRODE SELECTION FOR WELDING STAINLESS STEEL) เพื่อการเลือกลวดเชือ่ มสําหรับเชื่อมเหล็กสเตนเลสสเปนไปอยางถูกตอง จําเปนตองรูถึง คุณสมบัติของมันเสียกอน คําที่ถูกกวาในการเรียกโลหะชนิดนี้คือ เหล็กไมเปนสนิม (Corrosion Resisting Steel) เหล็กสเตนเลสสแบงชนิดตาง ๆ ออกเปนระบบหมายเลข (AISI) โดยถือสวนผสม เปนสําคัญ ดังเชน 308,312 เปนตน ระบบนี้เปนระบบเลข 3 ตัว ซึ่งจะมีความหมายในการแยกเหล็กตาม ลักษณะโครงสรางรวมอยูดว ย บางทีเหล็กสเตนเลสสจะบอกใหทราบถึงโลหะผสมหลัก เชน 18/8 25/20 CrNi เปนตน เหล็ก (Iron) เปนธาตุหลักของเหล็กสเตนเลสส เพื่อทําใหเปนเหล็กไมเปนสนิม จําเปน ตองผสมโครเมียมเขาไปถึง 11.5% หรือมากกวาเหล็กสเตนเลสสแบบทั่วไป คือโลหะผสมเหล็ก (Iron) และโครเมียม (Chromium) สวนโลหะผสมอื่น ๆ ผสมเขาไปเพื่อใหไดคุณสมบัติที่ตองการ ถา โครเมียมมีสวนผสมเกินกวา 11.5% จะทําใหเยื่อออกไซดบาง ๆ เกิดขึ้นที่ผิวของโลหะ เยื่อบาง ๆ นี้จะ ทําหนาที่เปนตัวกั้นมิใหเกิดออกไซด (Oxidation) สนิม (Rust) หรือการกัดกรอน (Corrosion) ขึ้นได หรือพูด อีกนัยหนึ่งวา มันจะทําใหเหล็กเปนเหล็กสเตสเลสสนั่นเอง เหล็กสเตนเลสสซึ่งประกอบไป ดวย สวนผสมของเหล็กกับโครเมียมมีอยูดวยกัน 15 ชนิด ซึ่งจัดอยูใ นหมวด 400 หรือ “Straight Chrome” ในหมวด 400 นี้ ปริมาณของโครเมียม จะเริ่มจาก 11.5% ถึง 29% และมีอํานาจความเปน แมเหล็กสูง ในการผสมนิเกิลในสัดสวนที่เหมาะสม ทําใหเหล็กสเตนเลสสอีกหมวดหนึง่ เพิ่มขึ้นซึ่ง เรียกวา Chrome-Nickel Type จัดอยูในหมวด 300 ซึง่ ไมมีอํานาจความเปนแมเหล็กอยูเลย การเพิ่ม สวนผสมของนิเกิลเขาไปทําใหเพิ่มความตานทานตอการกัดกรอนไดมากยิ่งขึ้น เพิ่มความเหนียว เพิ่มความ ตานทานตอการไหลของกระแสไฟฟา มีความตานทานตอแรงกด แรงกระแทกไดดขี ึ้น ในหมวด 300 นี้ จะมีสวนผสมของคารบอนในเหล็กต่ํามาก การที่มเี ปอรเซ็นตของคารบอนในเหล็กต่ํามากเปนพิเศษ นี้ก็เพื่อตองการลดการเกิดคารไบด (Carbide) อันเปนตัวทําใหเกิดสนิม อีกวิธีหนึ่งที่ชวยในการลด เปอรเซ็นตการเกิดคารไบดขึ้นในเหล็กคือ การเพิ่มสวนผสมของ Molybdenum และ Columbium เขา ไปอีกประมาณ 2 - 4 เปอรเซ็นต สวนผสมของนิเกิลในหมวด 300 จะเริ่มจาก 9% ถึง 22% เหล็กสเตนเลสสแบงเปนประเภทใหญ ๆ ได 3 ประเภทดวยกัน โดยจัดประเภทตามชนิด ของโครงสรางของมันคือ Austenitic Martensitic และ Ferritic คุณสมบัติทางฟสิกสของทั้งสาม ประเภทนี้ยอมแตกตางกัน รวมทั้งตองการลวดเชื่อมและวิธกี ารเชื่อมที่แตกตางกัน เหล็กสเตนเลสสประเภท Austenitic ประกอบดวยโลหะผสมทั้งสองอยางคือ ทั้งโครเมียมและนิเกิล มีความแข็งแรงสูง แตความ เหนียวต่ํา และไมมีอํานาจของความเปนแมเหล็กอยูเลย เหล็กสเตนเลสสในหมวด 300 ทั้งหมดจัดอยู ในประเภทของ Austenitic เหล็กสเตนเลสสประเภทนี้ไมตอง Preheat และอุณหภูมิของ Interpass

ไมควรเกิน 600๐F เหล็กสเตนเลสสประเภท Martensitic ประกอบดวยโครเมียม 11.5% ถึง 17% และ คารบอน .12% ถึง .15% เปนอยางสูง เหล็กสเตนเลสสประเภทนีแ้ ข็งและเปราะ ดังนั้นในการเชื่อมจึง จําเปนตองมีทงั้ Preheating และ Postheating สวนเหล็กสเตนเลสสประเภท Ferritic ประกอบดวย โครเมียม 17 ถึง 27% และมีสวนผสมของคารบอนต่ําซึ่งทําใหเปน Ferritic มีคุณสมบัติออนและ เหนียว แตเมื่อเชื่อมแลวมีคณ ุ สมบัติเปราะในชารทตอไปนี้จะแสดงใหเห็นถึงประเภทตาง ๆ ของเหล็ก สเตนเลสส ลวดเชื่อมสําหรับใชเชื่อมเหล็กสเตนเลสสไดถูกกําหนดเปนระบบตัวเลข 3 ตัว โดย AISI มี อักษร E นําหนาและตอทายดวยเลข 15 หรือ 16 ซึ่งจะเปนตัวบอกใหทราบถึงการใช (Usability Classification) หรือบางทีก็ตอทายดวยตัวอักษรเชนตัว L ซึ่งหมายถึง Low Carbon เลขตอทาย 15 หรือ 16 หมายถึง ตัวเลขทีจ่ ะบอกใหทราบถึงชนิดของสารพอกหุม (Type of Coating) ลวดเชือ่ ม เหล็กสเตนเลสสทั้งหมด จะมีสารพอกหุม เปนชนิด Low Hydrogen อยางไรก็ตามแบบหมายเลข 16 สารพอกหุมเปนสารจําพวกไตเตเนียมใชกบั กระแสไฟ AC หรือ DC สวนหมายเลข 15 สารพอกหุม เปนพวกปูนขาว ซึ่งจะใชกบั กระแสไฟ DC เทานั้น ตามปกติแลวสารพอกหุมที่ใชกับไฟ DC จะให คุณสมบัติทางฟสิกสดีกวา แตสารพอกหุม ตามหมายเลข 16 จะทําใหเชื่อมไดงายกวาหมายเลข 15 อาจเหมาะที่สุดสําหรับใชกบั ทาเชื่อมตาง ๆ ซึ่งขณะเดียวกันหมายเลข 16 อาจจะเหมาะสําหรับใชกับ ทาราบเทานั้น

การเลือกลวดเชื่อมสําหรับเชื่อมเหล็กสเตนเลสส (FLECTRODE SELFCTION FOR WELDING STAINLESS STEELS)

การเชื่อมโลหะที่ไมใชเหล็กดวยธูปเชื่อม (NON-FERROUS WELDING WITH COVERED (STICK) ELECTRODES) วิธีปฏิบัติกอนเชื่อม การ Preheating การเชื่อม การทําความสะอาด

- ทําความสะอาดงานตรงที่ ๆ จะทําการเชื่อม เชน สี น้ํามัน จารบี และ อื่น ๆ รวมทั้งความชื้นกอนลงมือเชื่อม - อุณหภูมิการ Preheating และอุณหภูมิของ Interpass ดูจากตารางขางลาง - ใชเทคนิคการเชื่อมแบบเสนเชือก (String bead) - ตองทําความสะอาดแนวเชื่อมโดยตลอดแตละแนว

ดู AWS Spec. A 5.3 “Aluminum and Aluminum Alloy Covered Arc Welding Electrode” และ AWS Spec A 5.6 “Copper and Copper Alloy Arc Welding Electrode”

การเชื่อมเหล็กหลอดวยธูปเชื่อม (CAST IRON WELDING WITH COVERED (STICK) ELECTRODE) การปฏิบัติกอนเชื่อม - ทําความสะอาดงานตรงที่ที่จะทําการเชื่อม เชน สี น้ํามัน จารบี และอื่น ๆ กอนเริ่มเชื่อม การ Preheating - Preheating โลหะบางดวยอุณหภูมิ 100° F และโลหะหนาดวยอุณหภูมิ 200° F การเชื่อม - ใชเทคนิคการเชื่อมดวยแนวเชื่อมเสนเชือก ใชเทคนิค Back Step ทําความ สะอาดแนวเชือ่ มทุกแนวและเคาะแนวเชื่อมแตละแนว การ Post Welding - Postheating จะชวยทําใหการตบแตงไดงายเขา

ดู AWS Spec. A 5.15 “Welding Rods and Covered Electrodes For Welding Cast Iron”

การเลือกลวดเชื่อมพอกผิว (ELECTRODE SELECTION FOR RESURFACING AND BUILD-UP)

3.2 การเชื่อมโลหะดวยแกสเฉื่อยแบบ MIG (GAS METAL ARC WELDING ) (GMAW) เปนกระบวนการเชื่อมโดยการอารคแบบหนึ่ง ซึ่งไดรับความรอนจากการอารคระหวางลวดเชื่อม แบบตอเนื่อง (Continuous Filler Metal or Consumable Electrode) กับชิ้นงานและมีแกสจากแหลง ภายนอกถูกจัดใหจายออกมาเปนเกราะปกคลุมแนวเชื่อมขณะอารค เพื่อปองกันการรวมตัวจาก บรรยากาศ กระบวนการเชื่อมแบบนี้แบงออกไดเปน 4 วิธีการ (Variations) ตามชนิดของแกสที่ใชเปน เกราะปองกันขณะอารคหรือชนิดของการสงปอนโลหะ (Metal Transfer) ไปยังแนวเชื่อมไดแก: MIG เปนการเชื่อมโดยใชแกสเฉื่อยบริสุทธิ์เปนเกราะปองกันในการเชื่อมโลหะจําพวกที่ไมใชเหล็ก MICRO WIRE เปนการเชื่อมแบบปอนลวดเชื่อมในลักษณะลัดวงจร (Metal Transfer) หรือ Short Circuiting Transfer โดยสามารถเชื่อมไดทุกทาเชือ่ ม CO2 เปนการเชื่อมโดยใชแกสคารบอนไดออกไซดเปนตัวซีลดขณะอารค และใชลวดเชื่อม ขนาดโตกวา SPRAY เปนการเชื่อมโดยใชสวนผสมของแกสอารกอน (Argon) กับแกสออกซิเจนเปนตัวซิลด ขณะอารค วิธีการเชื่อมดวยแกสเฉื่อยแบบ MIG ดังแสดงในรูปที่ 13 แสดงใหเห็นลักษณะของลวดเชื่อม (Electrode Wire) บริเวณทีแ่ กสคลุมไปถึง ลักษณะของการอารคและแนวเชื่อมอาจใชวิธีอัตโนมัตหิ รือ กึ่งอัตโนมัติแตวิธีเชื่อมดวยวิธีกึ่งอัตโนมัติเปนวิธีที่ใชกนั มากที่สุด การนําไปใช (Application) จุดเดนของการเชื่อมแบบ GMAW นี้คือ (1) จะใหคุณภาพตอแนวเชื่อมสูงในการเชื่อมโลหะและโลหะผสมเกือบทุกชนิดทีใ่ ชอยูใ น โรงงานอุตสาหกรรม (2) ตองทําความสะอาดภายหลังการเชื่อมแลวนอยมาก (3) การอารคและแองหลอมละลายที่แนวเชื่อม ทําใหสามารถมองเห็นไดชัดเจน (4) การเชื่อมอาจทําไดในทุกทาเชื่อมซึ่งแลวแตขนาดของลวดเชื่อมที่ใชและวิธีการ (Variation) (5) สามารถเชื่อมไดดว ยความเร็วสูงทําใหเกิดการประหยัด (6) ไมมีขี้ฟลั๊ก หรือ Slag จึงไมมปี ญหาฟลั๊กรวมตัวกับแนวเชือ่ ม (Slag Inclusion)

รูปที่ 3

วิธีการตาง ๆ ในกระบวนการเชื่อมแบบนี้ จะใหขอดีพิเศษเฉพาะตัว ตัวอยางเชน Micro – wire จะเชื่อมเหล็กบางไดแทบทุกชนิด ซึ่งดีกวาการเชื่อมในบทกอน ๆ ที่กลาวมาแลว รวมทั้งการ เชื่อมลวดเชื่อมชนิด Low Hydrogen CO2 เปนวิธีเชื่อมที่เชื่อมไดเร็วและเสียคาใชจายเกีย่ วกับคาแกส ต่ํา Spray ซึ่งเปนวิธีการเชือ่ มโดยใชสวนผสมของอารกอนกับออกซิเจน เชื่อมไดดว ยความเร็วสูงและ ตองทําความสะอาดภายหลังการเชื่อมนอยมาก และวิธีเชือ่ มแบบ MIG จริง ๆ จะเชือ่ มโลหะจําพวกที่ ไมใชเหล็กไดเชนเดียวกับการเชื่อมดวย GTAW (TIG) แตสามารถเชื่อมไดดว ยความเร็วสูงกวา เครื่องมือที่ใช (Equipment) เครื่องมือที่สาํ คัญสําหรับใชในการเชื่อมแบบ GMAW ไดแสดงใหเห็นดังในรูปที่ 4 ซึ่งประกอบดวย (1) เครื่องเชื่อม (Welding Machine) หรือตนกําลัง (2) ระบบการปองกันลวดและตัวควบคุม (Wire feeder System and Control) (3) หัวเชื่อมและชุดสายประกอบการเชื่อม (Welding Gun and Cable Assembly ใชเรียกเมื่อใช กับการเชื่อมดวยวิธีกึ่งอัตโนมัติ) หรือทอรชเชื่อม (Welding Torch ใชเรียกเมื่อใชกับการ เชื่อมดวยวิธีอตั โนมัติ) (4) แหลงจายแกสเพื่อใชชิลดและอุปกรณควบคุมแกส (Shielding Gas Supply and Controls) (5) ลวดเชื่อม (Electrode Wire)

รูปที่ 4

เครื่องเชื่อม (Welding Machine) เครื่องเชื่อมที่ใชสําหรับเชื่อมกับลวดเชื่อมชนิดหมดเปลือง (Consumable Electrode) นี้ เปนเครื่อง ชนิดแรงเคลื่อนไฟฟาคงที่ (Constant Voltage) หรือ CV Type ซึ่งเปนเครื่องที่ใหคุณลักษณะทางไฟฟา โดยมีเคิรบของโวลทและแอมแปรอยูในลักษณะราบ (Flat) โวลเทจทางออก (Out Put Voltage)จะตอง คงที่ตลอดเวลาไมวากระแสจะเปลี่ยนแปลงไปขนาดใดก็ตาม การปรับโวลเทจปรับไดโดยปรับที่ รีโอสแตท (Rbeostat) ซึ่งสรางติดมากับเครือ่ งเชื่อมเครื่องนี้ อาจเปนไดทั้งชนิดหมอแปลง-เร็คติไฟเออร หรือชนิด Motor Generator เครื่องเชื่อมชนิดแรงเคลื่อนไฟฟาคงที่นี้ไมมีตัวควบคุมหรือปรับกระแสไฟ จึงไมสามารถจะนําไปใชกับการเชื่อมดวยธูปเชื่อมธรรมดาได กระแส (Out Put Current) ของเครื่อง อาจถูกควบคุมดวยโหลด (Load) ที่ปอนเขาไปและความเร็วของการปอนลวดเชือ่ ม ตามปกติกระแส ไฟตรงขั้วบวก (DCRP) จะถูกใชกับการเชือ่ มแบบ GMAW เครื่องเชื่อมที่ใชจะมีขนาดตั้งแต 150 แอมแปร จนถงึ 1,000 แอมแปร เครื่องปอนลวดเชื่อม (Wire Feeder) ระบบการปอนลวดเชื่อมตองมีขนาดที่สัมพันธกัน เพราะการเชื่อมดวยระบบแรงเคลื่อนไฟฟา คงที่ (CV) นี้ อัตราการหลอมละลายของลวดเชื่อมกับกระแสไฟฟาที่ใชจะตองสัมพันธกัน ในอัตราเร็ว ของการปอนลวดอันหนึ่งเครือ่ งจะสงกระแสขนาดพอดีอันหนึ่งเพื่อรักษาการอารคใหคงที่อยูต ลอดเวลา อัตราเร็วในการปอนลวดเชื่อมจะเปนตัวกําหนดขนาดของกระแสไฟใหไปยังการอารค หรือจะพูด อีกนัยหนึ่งคือ ตัวควบคุมความเร็วการปอนลวดเชื่อมจะเปนตัวปรับกระแสไฟในการเชื่อม ระบบการ เชื่อมดวยแรงเคลื่อนไฟฟาคงที่ (CV) จึงเปนระบบที่ควบคุมตัวเองไดดี จะเปนผลดีมากขึ้นเมื่อใชกับ ลวดขนาดเล็ก ดังมีการเปลีย่ นแปลงประดิษฐเครื่องปอนลวดขนาดเล็กอยูในปนเชื่อม ซึ่งเปนที่นยิ ม กันมากในการเชื่อมลวดอะลูมิเนียมขนาดเล็ก หัวเชื่อม (Welding Gun) ชุดสายประกอบหัวเชื่อมใชเปนทางเดินของลวดเชื่อม กระแสไฟเชื่อมและแกส สําหรับชิลด ไปยังการอารคที่แนวเชื่อม รูนําลวดเชือ่ มจะอยูตรงกลางในปลอกหัวเชื่อม ซึ่งจะมีแกสสําหรับซีล การอารคไหลผานโดยรอบ หัวเชื่อมจะถูกถือใหใกลกับงานพอที่จะสามารถควบคุมการอารคไดดี เพื่อ แกสที่ใชซีลจะปกคลุมไดอยางทั่วถึง หัวเชื่อมที่ใชกับกระแสไฟสูงจะตองเปนชนิดที่หลอเย็นดวยน้ํา (Water Cooled) หัวเชื่อมที่ใชกับ Micro Wire ไมนยิ มใชชนิดหลอเย็นน้ํา หัวเชื่อม (Gun) พอจะแบง ไดเปน 2 แบบ คือ แบบปน (Pistol Grip Type) และแบบหัวโคงหรือแบบคอหาน (Curve Head or Goose Neck Type) แบบคอหานเปนแบบที่นิยมใชกันมากสําหรับการเชื่อมดวยวิธี Micro Wire ในทุก ทาเชื่อม สวนแบบปน (Pistol Grip Type) นิยมใชกับลวดเชื่อมที่โตกวากับการเชื่อมทาราบ ในการ เชื่อมดวยวิธีอตั โนมัติ ทอรชเชื่อมจะตอโดยตรงเขากับเครื่องปอนลวดเชื่อม ทอรชเชื่อมอัตโนมัตินี้ อาจเปนไดทั้งแบบหลอเย็นดวยอากาศหรือน้ําแลวแตสถานภาพของการเชื่อม สําหรับการเชื่อมดวย CO2 ดวยวิธีอตั โนมัติจะติดระบบจายแกสเขาที่ขางของทอรชเชื่อม

แกสสําหรับซีล (Shielding Gas) แกสที่ใชซีลจะเปนตัวปองกันบรรยากาศรอบ ๆ เชน ออกซิเจนและไนโตเจนไมใหเขาไปรวมตัว กับการอารคหรือแนวเชื่อม เพื่อที่จะไดแนวเชื่อมที่มีคุณภาพสูง แกสที่ใชสําหรับซีลในการเชื่อมแบบ GMAW นี้คือ แกสอารกอน ฮีเลียม หรือแกสผสมสําหรับการเชื่อมโลหะจําพวกทีไ่ มใชเหล็ก แกสคารบอนไดออกไซด (CO2) สําหรับการเชื่อมเหล็ก แกสคารบอนไดออกไซดกับแกสอารกอน หรือแกสฮีเลียมหรือแกสอารกอนบวกแกสออกซิเจนเล็กนอยสําหรับการเชื่อมเหล็กสเตนเลสส ชนิด ของแกสที่ใชและอัตราการไหลไดใหไวในตารางการปฏิบัติการเชื่อมโลหะชนิดตาง ๆ ดวยวิธีการ เชื่อมชนิดตาง ๆ เกรดของการเชื่อมจะขึ้นอยูกับแกสสําหรับซีลเพื่อกําหนดคุณสมบัติระดับความบริสุทธิ์ และความชืน้ ที่ผสม อัตราการไหลของแกสขึ้นอยูกับชนิดของแกสทีใ่ ชกับโลหะทีถ่ ูกเชื่อม ทาเชื่อม และความเร็วในการเชื่อมดูจากตารางปฏิบัติการและขอแนะนํา ลวดเชื่อม (Electrode Wire) สวนผสมของลวดเชื่อมจําเปนจะตองสัมพันธกับโลหะทีจ่ ะเชื่อม วิธีการเชื่อมตาง ๆ ในการเชื่อม แบบ GMAW และชนิดของแกสที่ใชสําหรับซีล จะไดจากตารางวิธีการปฏิบัติและชารทการเลือกขนาด ของลวดเชื่อมที่ใชขึ้นอยูก ับวิธีเชื่อมและทาเชื่อมเปนสําคัญ ลวดเชื่อมทั้งหมดจะมีลักษณะแข็งเปลือย เวนแตลวดเชื่อมชนิดเหล็กคารบอนจะเคลือบผิวดวยทองแดง เพื่อปองกันสนิม ลวดเชื่อมสําหรับการเชื่อม แบบ GMAW นี้จะเตรียมไวในลอที่สวมเขากับเครื่องไดพอดี และบรรจุไวในกลองทีป่ องกันการเสือ่ ม จากการเก็บรักษาอยางดี

สถานภาพการเชื่อมโลหะแบบ MIG (GAS METAL – ARC (MIG) WELDING CONDITIONS)

หมายเหตุ ชนิดของกระแสที่ใชในการเชื่อมในตารางขางบนนี้เปนกระแสไฟตรงขั้วบวก (DCRP) เลข (1) ใหดูชารทวิธีการสําหรับโลหะชนิดนี้ เลข (2) วิธีการเชื่อมชนิดนี้ไมนิยมใชสําหรับเชื่อมโลหะชนิดนี้ เลข (3) การเชื่อมโลหะจําพวกที่ไมใชเหล็กตองใชแกสเฉื่อย ไดแกแกสอารกอน ฮีเลียม ซึ่งอาจใช โดด ๆ หรือผสมกันเขา สวนผสมโดยทั่วไปคือ 50% : 50% และ 75% : 25% เลข (4) วิธีการเชื่อมชนิด Micro – Wire หรือ Short Circuiting Transfer ใชไดกับทาเชื่อมทุกทาเชื่อม ดวยลวดเชื่อมขนาดเล็กกระแสไฟต่ํา C25 หมายถึงแกสผสมระหวาง CO2 25% กับอารกอน 75% เลข (5) Spray Are Transfer จะเชื่อมไดผลดีเมื่อใชแกสผสมของอารกอนรวมกับออกซิเจนตั้งแต 1 –2 หรือ 5% ทั่ว ๆ ไปใชกับการเชื่อมเหล็กในทาราบและทาแนวนอนดวยแนวตอแบบฟลเลท เลข (6) การเชื่อมดวยวิธี CO2 เปนการเชื่อมโดยการใชแกส CO2 เปนแกสสําหรับซีล ใชเชื่อมเหล็กคารบอนและเหล็ก ผสมและสําหรับเหล็กสเตนเลสส การสงปอนปนแบบหยดกลม ๆ (Globular Metal Transfer)

วิธีการตาง ๆ ของการเชื่อมแบบ MIG (GAS METAL – ARC WELDING-VARIATION OF THE PROCESS)

การเลือกระบบการปอนลวดเชื่อม (WIRE FEEDER SELECTION GUIDE) การปอนลวดเชื่อมจะถูกนํามาใชกับระบบการเชื่อมทั้งแบบอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติ ความตองการ ที่ตองมีเครื่องปอนลวดนี้คือ เพื่อตองการจะปอนลวดเชื่อมไปยังการอารคใหติดตอกันโดยรักษาให การอารคคงที่อยูในขนาดของกระแสไฟและโวลเทจอันหนึ่ง วงจรที่ใชควบคุมความเร็วของเครื่องปอนลวด อาจใชควบคุมหนาที่อื่น ๆ ไดอีกเชน การเริ่มตนอารคการไหลของแกสและน้ํา รวมทั้งการเคลื่อนที่ หัวเชื่อมไปตามแนวตอของงาน เครื่องปอนลวดเชื่อมแบงออกไดเปน 2 แบบ คือ 1. แบบที่ไวตอแรงเคลื่อนไฟฟา (Voltage Sensing Type) 2. แบบความเร็วคงที่ (Constant Speed Type) แบบที่ไวตอแรงเคลื่อนไฟฟา (Voltage Sensing Type) เปนแบบที่ควบคุมความเร็วของลวดเชื่อมใหชาหรือเร็วเพื่อรักษาอารคโวลเทจใหมีคาเทากับคา โวลเทจที่ตั้งไวในตอนแรก เครื่องปอนลวดแบบนี้จะใชกับเครื่องเชื่อมชนิดกระแสไฟคงที่ (Constant Current (CC)) ระบบควบคุมนี้จะทําหนาที่ปอนลวดเชือ่ มแทนคน ความเร็วของลวดเชื่อมอาจจะมี ความเร็วลดลงหรือเพิ่มขึ้น ทั้งนี้เพื่อตองการรักษาอารคโวลเทจใหคงที่อยูในขนาดที่กําหนดไว สวน การปรับกระแสไฟเชื่อมจะปรับที่เครื่องเชื่อม ซึ่งอาจจะเปนเครื่องเชื่อมชนิดกระแสไฟ AC หรือ DC ก็ได ตามปกติเครื่องปอนลวดแบบนี้จะใชปอนลวดที่มขี นาดโต เพราะในตอนแรกไดววิ ัฒนาการใช กับการเชื่อมแบบ Submerged ระบบปอนลวดเชื่อมอาจจะรวมระบบการเริ่มตนอารคแบบอัตโนมัติ เขาไปดวยระบบเครื่องปอนลวดแบบที่ไวตอแรงเคลื่อนไฟฟานี้จะควบคุมตัวมันเอง (Self – Regulating) เมื่อใชกับเครือ่ งเชื่อมชนิดกระแสไฟคงทีห่ รือ CC แบบความเร็วคงที่ (Constant Speed Type) เปนแบบที่มีอตั ราการละลายของลวดเชื่อมคงที่ดวยขนาดของกระแสทีส่ ัมพันธกันเปน แบบที่ใช กับเครื่องเชื่อมชนิดโวลเทจคงที่ (Constant Voltage (CV)) ความเร็วของลวดเชื่อมกําหนดไดโดยการ ตั้งที่ตัวปรับความเร็ว ขนาดของกระแสไฟจะปรับปริมาณใหพอดีกับอัตราการละลายที่สงปอนไปยัง แนวเชื่อมไดโดยอัตโนมัติ ดังนั้นทีจ่ ริงแลวตัวควบคุมความเร็วของลวดเชื่อมก็คือตัวควบคุมกระแสไฟ นั่นเอง การควบคุมโวลเทจที่การอารค ควบคุมไดโดยการเปลี่ยนโวลเทจทางออกของเครื่อง ดู รายละเอียดไดในบทที่วาดวย การเลือกเครื่องเชื่อมการเพิ่มหรือลดกระแสไฟเพื่อใหพอดีกับความเร็ว ของการปอนลวดจะเปนไปโดยอัตโนมัติ นิยมใชมากกับลวดเชื่อมขนาดเล็ก สรางขึ้นในตอนแรกเพื่อ ใชกับการเชื่อมแบบ GMAW ในอันที่จะขจัดรอยตอซึ่งจะเกิดขึ้นจากการเชื่อมธรรมดาดวยธูปเชื่อม สามารถปรับไดหลายความเร็ว ซึ่งแลวแตสภาพของการเชื่อมของแตละวิธีการ ระบบเครื่องปอนลวด แบบความเร็วคงที่นี้ อาจนํามาใชกับเครื่องเชื่อมชนิด CC ได แตจะทําใหเกิดความยุงยากในการที่จะ

ปรับเครื่องควบคุมตาง ๆ ใหไดอยางถูกตอง ยิ่งกวานั้นในสภาพการเชือ่ มดวยวิธีการตาง ๆ จะเปนเหตุ ใหระบบการบังคับตาง ๆ ตกอยูในสภาพที่ไมสามารถควบคุมได เครื่องปอนลวดจะตองมีขนาดสัมพันธกับขนาดของเครื่องเขื่อม และจะตองปอนลวดดวย ความเร็วที่พอดีกับวิธีการเชือ่ มนั้น ๆ กราฟที่ใหไวตอไปนี้แสดงใหเห็นถึงความสัมพันธของกระแส (โดยประมาณ) กับอัตราการละลายของลวดเชื่อมในขนาดและชนิดตาง ๆ กัน ดูตารางปฏิบัติการ สําหรับอัตราเร็วในการปอนลวด เครื่องปอนลวดจําเปนตองมีมอเตอรขับปอนที่มีขนาดโตพอที่จะเอาชนะแรงเสียดทานและอุปกรณ ตาง ๆ เชน ความยาวของหลอดสาย (Conduit) ชนิดของรูและพื้นผิวภายใน (Liner and Internal Surface) ชนิดของหัวเชือ่ ม (Gun) ซึ่งอาจเปนชนิดตรงหรือชนิดโคงงอ รวมทั้งขนาดและผิวของลวดเชื่อมเอง ลอขับ ควรมีรองเพื่อปองกันลวดเชือ่ มออกนอกทางหรือบีบลวดเชื่อมแบน

ความสัมพันธระหวางความเร็วในการปอนลวดและกระแสไฟในการเชื่อม

การเชื่อมทองแดงและทองแดงผสมดวยการเชื่อมแบบ MIG (GAS METAL ARC (MIG) WELDING OF COPPER AND COPPER ALLOYS) ทองแดงและทองแดงผสมเกือบทุกชนิดสามารถเชื่อมไดดวยวิธีการเชื่อมแบบ MIG โดยการซีล ดวยแกสอารกอน (Argon) หรือแกสฮีเลียม (Helium) หรือสวนผสมของแกสทั้งสอง สวนผสมที่ใช โดยทั่วไปคือแกสอารกอน 25% - 30% กับแกสฮีเลียม 70 – 75% (สวนผสมนี้จะใหทั้งคุณสมบัติใน การอารคและการสงปอนความรอนที่ดี) ทองแดงเปนโลหะที่เปนตัวนําความรอนไดดี ฉะนั้นจึง จําเปนตอง Preheat ถามีความหนาถึง 1/4” ทั้งนี้เพื่อใหการไหลซึมของโลหะเชื่อมเปนไปดวยดี และ ถาทองแดงมีความหนาเกินกวานี้จะใชอณ ุ หภูมใิ นการ Preheat และ Interpass Temperature ตั้งแต 400 ๐ ถึง 900 ๐ F การ Preheat และการใชกระแสไฟในการเชื่อมต่ํา จะชวยลดการระเหยของสังกะสีลงได สวนการ Preheating โลหะซิลิคอนบรอนซ จะตองรักษาใหอยูในอุณหภูมิที่ต่ํากวา 200°F การเชื่อมทองแดง เทคนิคการเชื่อมดวยแนวเชื่อมเสนเชือกหรือแนวเชื่อมสายจะทําใหไดแนวเชื่อม ที่มีคุณภาพสูง การเคาะแนวเชือ่ มดวยคอน (Peening) จะชวยทําใหโครงสรางของโลหะเชื่อมมีคุณภาพดีขนึ้

รูปแสดงวิธีการเชื่อมทองแดง Deoxidized ดวย MIG การทําความสะอาดจําเปนจะตองกระทํากอนเชื่อมและในแตละแนวเชือ่ ม การเชื่อมทาราบเปน ทาที่ใหคุณภาพของแนวเชื่อมสูงที่สุด สวนการเชื่อมทาตั้ง ทาเหนือศีรษะและทาแนวนอน จะใหแนวเชือม ่ ที่นาพอใจเฉพาะกับการเชื่อมโลหะผสมบางชนิด และการเชื่อมตองใชลวดเชื่อมขนาดเล็ก ใชกระแสไฟ ในการเชื่อมและโวลเทจต่ํา

วิธีการเชื่อมทองแดง (Deoxidized)

การเชื่อมเหล็กคารบอนและเหล็กผสมต่ําดวยการเชื่อมแบบ MIG (GAS METAL ARC (MIG) WELDIN OF CARBON STEEL & LOW ALLOY STEELS) การสงปอน (Metal Transfer) ลวดเชื่อมทั้งสามแบบในวิธีการเชื่อมแบบ MIG สามารถนํามาใช กับการเชื่อมโลหะเหล็กผสมคารบอนได Micro Wire – ใช Short Circuiting Transfer คือลวดเชื่อมจะปอนไปยังแนวเชื่อมในลักษณะของ การ Short Circuit ซ้ํา ๆ กัน CO2 Welding – ใช Globular Metal Transfer คือการสงผานโลหะเชื่อมไปยังแนวเชื่อมใน ลักษณะที่เปนหยดหรือเม็ดโต ๆ Spray Are –ใช Spray Metal Transfer เปนลักษณะที่โลหะเชื่อมเม็ดเล็ก ๆ ถูกเรงใหสงผานการ อารคไปยังแนวเชื่อม การเลือกวิธีการ (Variations) ในการเชื่อม GMAW ไดแสดงใหเห็นในชารทที่วาดวย “Gas Metal Are Welding Variation of Process” ชารทตอไปนี้แสดงใหเห็นสถานภาพของวิธีการ (Variation) ของ Metal Transfer ทั้งสามแบบ

MICRO – WIRE All Position – Short Circuiting Transfer

หมายเหตุ ดาตาขางบนนี้สําหรับใชกับการเชื่อมทาราบ ในกรณีเชื่อมทาตั้งและทาเหนือศีรษะ ใหลดกระแสไฟลง 10 ถึง 15% 1. สําหรับแนวเชื่อมแบบรองและแบบฟลเลท ความหนาของโลหะจะบอกใหทราบขนาดของแนวเชื่อม ถาเชื่อมโลหะหนา 1/2” ใหจัดระยะหางของแนวตอ (Root Opening) 2. แกสที่ใช CO2 หรือ C25 (75% Argon และ 25% CO2)

การเชื่อมเหล็กคารบอนและเหล็กผสมต่ําดวยการเชื่อมแบบ MIG (GAS METAL-ARC (MIG) WELDING OF CARBON AND LOW ALLOY STEEL)

Spray Arc Transfer Argon Oxygen Gas Shielding

ดาตานี้ใชสําหรับการเชื่อมในทาราบเทานั้น (1) สําหรับแนวเชื่อมแบบรองและแบบฟลเลท ความหนาของโลหะจะบอกใหทราบขนาดของ แนวเชื่อม ใหบากงานรองตัววีเดี่ยวสําหรับโลหะหนาตั้งแต 1/4” และรองตัววีคูสําหรับ โลหะหนาตั้งแต 1/2” (2) ดู “Electrode Wire for Gas Metal Arc Welding Mild and Low Alloy Steels” (3) ใชแกสอารกอนผสมออกซิเจน 1 ถึง 5%

การเชื่อมเหล็กคารบอนและเหล็กผสมต่ําดวยการเชื่อมแบบ MIG (GAS METAL-ARC (MIG) WELDING OF CARBON AND LOW ALLOY STEEL CO2 Welding - Globular Transfer

(1) แนวเชื่อมรองเหลี่ยม (Sp. Groove Welds) จําเปนตองมีแผนปะกับ (Backing) ซึ่งอาจทํา ดวยทองแดงหรือเหล็ก (2) ดู “Electrode Wire Gas Metal Arc Welding Mild and Low Alloy Steel” (3) ใชแกสคารบอนไดออกไซด (CO2)

3.3 การเชื่อมชนิด FLUX – CORED ARC WELDING (FCAW) Flux – Cored Arc Welding (FCAW) คือกรรมวิธีการเชือ่ มโลหะ ใหละลายติดกัน ดวยการอารคอีก แบบหนึ่งซึ่งไดรับความรอนจากการ อารคระหวางลวดเชื่อมชนิดตอเนื่อง (Continuous Filler Metal) กับชิ้นงาน การปองกันการอารคจะไดรบั จากฟ ลักซซึ่งบรรจุอยูในรูใจกลางของลวด เชื่อม บางทีเกราะปองกันการอารค ไดรับจากแหลงภายนอก ซึ่งอาจเปน รูปที่ 5 แกสหรือแกสผสม ดังรูปที่ 5 แสดง ใหเห็นการทํางานซึ่งประกอบไปดวยลวดเชื่อมไสฟลักซ (Flux – Core Electrode Wire) การแผขยาย ของแกสซีลซึ่งมีทั้งปลายลวดเชื่อมและรอบ ๆ นอกการอารคโลหะเชื่อม (Weld Metal) และการปก คลุมของ สแลกบนแนวเชื่อม วิธีการเชื่อมสามารถกระทําไดทั้งแบบอัตโนมัติ และกึ่งอัตโนมัติ (Automatic and Semiautomatic) วิธีเชื่อมดวยแบบกึ่งอัตโนมัติเปนวิธีใชมากที่สุด วิธีการเชื่อมแบง ออกเปน 2 วิธกี าร คือ วิธีการดั้งเดิมเปนวิธีที่ใชแกสซีลจากแหลงภายนอกซึ่งเรียกกวา “FabCO” และ อีกวิธีหนึ่งซึ่งเปนวิธีที่นยิ มใชกันในปจจุบนั เรียกวา “Fabshield” หรือ Gasless โดยใสฟลักซเขาไปในรู ใจกลางลวดเชือ่ ม เพื่อใหทาํ หนาที่ผลิตแกสซีลขึ้นเองขณะเชื่อม ทั้งสองวิธีการตางก็ตองมีแกสซีล เหมือนกัน และเพื่อ จุดประสงคในการปองกันการรวมตัวจากแกสออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศ เชนเดียวกัน การนําไปใช (Application) วิธีการเชื่อมทัง้ สองวิธีนี้ตางก็ใหลักษณะในการเชื่อมตางกัน การเชือ่ มดวย FabCO หรือ External Gas Shielding จะใหแนวเชื่อมที:่ (1) เรียบสม่ําเสมอ ใหแนวเชื่อมที่ดี (2) มีการกินลึกสูง (3) สามารถ X-ray ไดและ (4) ใหโลหะเชื่อมที่มีคุณภาพสูง สวนแบบ Fabshield และ Gasless จะใหแนวเชื่อมดังตอไปนี้ (1) ตัดปญหาการจายแกสจากแหลงภายนอกลง, ไมตองมีทอแกส, ไมตองมีเครื่องควบคุมและ ไมตองหัวฉีด (Nozzle) (2) มีการละลายลึกปานกลาง

ทั้งสองวิธีการเชื่อมดังกลาวมาแลวนี้ ตางก็มีสวนที่เหมือนกันคือ (1) ผูเชื่อมสามารถมองเห็นการอารคได (2) อาจนําไปใชเชื่อมไดในทุกทาเชื่อม ซึ่งขึ้นอยูกับขนาดของลวดเชื่อมที่ใชและ (3) สามารถเชื่อมแนวตอ (Welding Joint) ไดทุกแบบ

รูปที่ 6 การเชื่อมทั้งสองวิธีจํากัดใหใชเฉพาะกับการเชื่อมเหล็ก (Steels) และใชพอกแข็ง วิธกี าร ของ FabCO หรือ External Shielding Gas สามารถใชกับการเชื่อมเหล็กผสมต่ํา (Low Alloy Steels) และสเตนเลสสไดดี จึงมีชื่ออีกชื่อหนึ่งวา “Fab Loys” โลหะที่นํามาเชือ่ มดวยวิธีการเชื่อมแบบ FluxCored Arc Welding นี้จะเริม่ จากความหนาตั้งแต 1/16” ขึ้นไป เครื่องมือและอุปกรณที่ใช (Equipment) เครื่องมือที่สําคัญที่ใชสําหรับการเชื่อมแบบ Flus-Cored Arc Welding ไดแสดงใหเห็นดังในรูป ที่ 6 ซึ่งประกอบดวย (1) เครื่องเชื่อม (Welding Machine) (2) เครื่องปอนลวดและเครื่องควบคุมตาง ๆ (3) Welding Gun และทอรวมสายเคเบิ้ลสําหรับการเชื่อมแบบกึ่งอัตโนมัติ หรือทอรชเชื่อม (Welding Torch) สําหรับการเชื่อมแบบอัตโนมัติ และ (4) ลวดเชื่อมไสฟลักซ (Flux - Cored Electrode Wire) ในวิธกี ารเชื่อมหรือ Variation ที่ใชแกส ซีลจากแหลงภายนอกจะมีอปุ กรณประกอบเพิ่มขึ้นคือ Flowmeter Regulator ลิ้นปดเปด แกส (Gas Valve) และหัวฉีด (Nozzle) ที่ Welding Gun พรอมดวยสายยางตอจากทอแกส (Gas Cylinder) ไปยัง Welding Gun

เครื่องเชื่อม (The Welding Machine) เครื่องที่ใชกับการเชื่อมแบบ Flux-Cored Welding ตามปกติเปนแบบแรงเคลื่อนไฟฟาหรือโวลเทจ คงที่ (Constant Voltage-CV) โดยมีปุมควบคุมโวลเทจทางออกใหไดคาตามตองการในสถานการเชื่อม ตาง ๆ เครื่องเชื่อมอาจเปนไดทั้งเครื่องชนิด AC/DC หรือ DC Generator (ในเครื่องเชื่อมชนิดโวลเทจ คงที่นี้ (CV) จะไมมีปุมสําหรับใชปรับขนาดตาง ๆ ของกระแสในเครื่อง) ปริมาณหรือขนาดของ กระแสขึ้นอยูก ับขนาดของโหลด (Load) ที่ใช โดยขึน้ อยูกับอัตราเร็วในการปอนลวดเชื่อม กระแสไฟ ที่ใชปกติใช DCRP เวนแตลวดเชื่อมบางชนิดใช DCSP สวนกระแส AC ใชกันอยางกวางขวาง โดยใช เครื่องเชื่อมที่มีขนาดตั้งแต 200 – 1,000 แอมแปร ความสําคัญของเครื่องเชื่อมแบบ AC อยางหนึ่งคือมี Duty Cycle ตั้งแต 80 ถึง 100% เครื่องเชื่อมชนิดนี้จําเปนตองมี Contactor และเกจวัดประกอบเขาไป ในเครื่องดวย รวมทั้งมีไฟ AC 100 โวลท สําหรับใชกับเครื่องปอนลวดดวย เครื่องปอนลวด (Wire Feeder) เครื่องปอนลวดเปนกลไกสําหรับสงปอนลวดไสฟลักซ อยางอัตโนมัติจากลูกลอ (Reel) ผานทอ รวมสายเคเบิ้ลไปยัง Welding Gun และสูการอารค ระบบปอนลวดจําเปนจะตองทํางานสัมพันธเขา กับตนกําลังได สําหรับ FCAW ตนกําลังเปนชนิดโวลเทจคงที่ (CV) ดังนั้นเครื่องปอนลวดจึงควรเปน ชนิดความเร็วคงที่ แตปรับได ความเร็วในการปอนลวดจะเปนตัวกําหนดขนาดของกระแสไฟทีใ่ ชใน การอารค ระบบการปอนลวดแบบโวลเทจคงที่นี้เปนระบบที่ควบคุมตัวมันเอง สําหรับเครื่องปอนลวด แบบ Voltage Sensing เมื่อนํามาใชกับการเชื่อมอัตโนมัติจะใชกับตนกําลังหรือเครื่องเชื่อมชนิด กระแสไฟคงที่ (CC) หัวเชื่อม (Welding Gun) Welding Gun ใชกับการเชื่อมแบบอัตโนมัติ ทําหนาที่เปนตัวรับลวดเชือ่ มไสฟลักซที่สงมาจาก เครื่องปอนลวด และเปนสะพานรับกระแสไฟจากเครื่องเชื่อม เพื่อสงไปยังการอารค ในกรณีการเชื่อม โดยใชแกสซีลจากแหลงภายนอก Welding Gun จะทําหนาที่สงแกสซีลไปยังบริเวณที่เกิดการอารคดวย แกสซีลที่ใชโดยทัว่ ๆ ไป คือ CO2 Welding Gun สําหรับใชเชื่อมงานธรรมดาทั่วไปจะไมใชชนิดหลอ เย็นดวยน้ํา แตกับการเชื่อมโลหะหนามาก ๆ ที่ตองการกระแสไฟ Welding Gun จึงควรเปนชนิดหลอเย็น ดวยน้ํา อยางไรก็ตามการเชื่อมที่ใชกระแสไฟสูงถึง 600 แอมแปร ควรจะใช Welding Gun ชนิดที่หลอเย็น ดวยน้ํา แต Welding Gun ที่ใชกับวิธกี ารเชื่อม (Variation) แบบ Gasless จะไมใชระบบการหลอเย็น ดวยน้ําเลย ในการใชงานเฉพาะบางอยางอาจจําเปนตองสรางอุปกรณพิเศษขึ้นเพือ่ ติดเขากับ Welding Gun เพื่อชวยทําใหประสิทธิภาพการเชื่อมไดเร็วยิ่งขึ้น แกสซีล (Shielding Gas) แกสซีลจะทําหนาที่ไลอากาศรอบ ๆ บริเวณการอารคออกไป เพื่อปองกันไมใหแกสออกซิเจน และแกสไนโตรเจนเขาไปรวมตัวกับโลหะเชื่อม แกสซีลที่ใชโดยทัว่ ไปกับ FCAW นี้คือแกส CO2 สําหรับเชื่อมเหล็ก แตถาใชกับการเชื่อมเหล็กสเตนเลสส หรือเหล็กผสมบางชนิดจะใชแกสผสมของ

อารกอน - CO2 หรือ อารกอน – ออกซิเจนเปนแกสซีล การใชแกสชนิดไหนนั้นยอมขึ้นอยูกับชนิด ของโลหะชิ้นงาน และชนิดของลวดเชื่อมไสฟลักซที่ใชรวมทั้งอัตราการไหลของแกสก็ขึ้นอยูกับชนิด ของแกสที่ใชดวย ลวดเชื่อม (The Electrode Wire) ลวดเชื่อมทีใ่ ชจําเปนตองเปนชนิดที่มีสว นผสมและแรงดึงใกลเคียงกับโลหะชิ้นงานและการเลือก จําเปนจะตองพิจารณาถึงวาลวดเชื่อมชนิดนั้น ๆ ใชกับวิธีการเชื่อมแบบ FabCO หรือกับแบบ Fabshield ลวดเชื่อมมีหลายขนาดดวยกัน เพื่อสะดวกในการเชื่อมทาตาง ๆ มีลักษณะเปนมวนกลมเก็บไวในกลอง อยางมิดชิดเพือ่ ปองกันความชื้นในอากาศ สมาคมการเชื่อมของอเมริกันไดจําแนกลวดเชื่อมชนิดนี้ขึ้น ดังตอไปนี้ E70T – 1 ตัวอักษรนําหนา “E” หมายถึงคําวา “Electrode” เลข “70” หมายถึงแรงดึงต่ําสุดเปนปอนดตอตารางนิว้ คูณดวย 100 ตัว “T” แสดงใหทราบวาลวดที่ใชเปนลวดเชื่อมไสฟลักซ หรือ A Tubular or Fabricated Fllux-Cored Electrode สวนเลข 1 ตัวสุดทายบอกใหทราบถึงคุณสมบัติทางเคมีของโลหะเชื่อมแกสซีลและ ความสามารถในการใชงานได

การเชื่อมเหล็กดวย FLUX-CORED ARC WELDING (FLUX-CORED ARC WELDING OF STEEL) ใชลวดเชื่อมขนาด 3/32” เชื่อมในทาราบและทาแนวนอน

หมายเหตุ ดาตาขางบนนี้สามารถใชกับวิธีการเชื่อมแบบ Gasless ได (1) สําหรับแนวเชื่อมแบบรองและแบบฟลเลท ความหนาของชิ้นงานจะเปนตัวกําหนดขนาดของแนวเขื่อม แบบฟลเลท ใชแนวตอรองตัววี (V) สําหรับโลหะหนาตั้งแต 1/4 ” และใชแนวตอรองตัววีคูสําหรับ โลหะหนาตั้งแต 1/2 ” ขึ้นไป (2) การเชื่อมใชแกส CO2 (3) Stickout หมายถึงระยะหางระหวางทิปกับแผนงาน

สถานภาพการเชื่อมดวย FLUX-CORED ARC WELDING DCRP (FLUX-CORED ARC WELDING CONDITIONS DCRP)

1. ใหใชการเชื่อมแบบรอง Groove แบบฟลเลทหรือการเดินแนวเชื่อมธรรมดา (Bead) ตามตําแหนง ทาเชื่อมที่กําหนดให 2. ชวงของกระแสสามารถขยายได โดยเฉพาะอยางยิ่งกับการเชื่อมแบบอัตโนมัติ 3. ชวงของโวลเทจสามารถขยายได โวลเทจจะสูงขึ้นถา “Srickout” มีระยะหางมากขึ้น แกสซีลควรมีอัตราการไหลประมาณ 30 – 45 Cu. ft/hr. ซึ่งแลวแตขนาดของลวดเชื่อมที่ใช

3.4 การเชื่อมโลหะดวยแกสเฉื่อยแบบ TIG (GAS TUNGSTEN ARC WELDING (GTAW) การเชื่อมแบบ GTAW เปนการเชื่อมโดยการหลอมละลายของโลหะดวยความรอนที่เกิดจากการอารคระหวางแทงทังสเตน (Tungsten Electrode) และแผนงาน โดยมีแกสเฉื่อย หรือแกสเฉื่อยผสมเปนเกราะ (Shield) ปองกัน การอารค แนวเชื่อมอาจกระทําไดโดยการใชลวดเชื่อมหรือไมใชก็ได (วิธีการเชื่อมแบบนี้บางทีเรียกวา การเชื่อมแบบ TIG ดูจากรูปที่ 7 แสดงใหเห็นการอารคแทงทังสเตน (Tungsten Electrode หรือ Nonconsumable Electrode) และแสดงใหเห็นบริเวณทีแ่ กสเฉื่อยปกคลุมไปถึงรวมทั้งลวดเชื่อมที่กําลัง ถูกปอนเขาไปในแองหลอมละลายบนแนวเชื่อม

รูปที่ 7 การนําไปใช (Application) ความดีเดนของการเชื่อมดวยแกสเฉื่อยแบบ TIG คือ (1) ใหแนวเชื่อมที่มีคุณภาพสูงกับการเชื่อมโลหะแทบทุกชนิดที่ใชในโรงงานอุตสาหกรรม (2) ในทางปฏิบัตแิ ลว การทําความสะอาดหลังเชื่อมแลวไมจาํ เปน (3) การอารคและบอหลอมละลายสามารถมองเห็นไดชัด (4) ลวดเชื่อม (Welding Rod) ไมเปนตัวอารคจึงตัดปญหาที่เกิดจากกระเด็นของเม็ดโลหะ (Spatter) (5) การเชื่อมสามารถกระทําไดในทุกทาเชื่อม (6) ไมเกิดสแลก (Slag) จึงทําใหแนวเชื่อมสะอาด GTAW เหมาะสําหรับเชื่อมโลหะตาง ๆ ดังตอไปนี้คือ อะลูมิเนียม เหล็กสเตนเลสส ซิลิคอนบรอนซ เงิน ทองแดง และทองแดงผสม นิเกิลและนิเกิลผสม เหล็กหลอ และเหล็กทั่วไป สามารถเชื่อมโลหะที่มีความหนาตาง ๆ GTAW ยังนิยมใชเชื่อมแนวแรกหรือ Root Pass ในการเชื่อมทอเหล็ก เครื่องมือที่ใช (Equipment) เครื่องมือสําคัญที่ตองใชกับการเชื่อม GTAW (ดังแสดงในรูป) คือ

(1) (2) (3) (4)

เครื่องเชื่อม (Welding Machine) ทอรชเชื่อมกับลวดทังสเตน (Welding Torch and Tungsten Electrode) ลวดเชื่อม (Filler Metal) แกสซีลและเครื่องควบคุม ยังมีอุปกรณประกอบอื่นอีกหลายอยางเชนระบบผลิตความถี่สูง ระบบการหมุนเวียนของน้ําหลอเย็น ตลอดจนสวิทชแบบ Rbeostat ชนิดใชเทาเหยียบเพื่อ เพิ่มหรือลดกระแสใหไปยังการอารคไดตามความตองการ

รูปที่ 8 เครื่องเชื่อม (Welding Machine) เครื่องเชื่อมสําหรับใชกับการเชื่อมแบบ GTAW เปนเครือ่ งที่ไดรับการออกแบบอยางพิเศษ ซึ่ง อาจเปนไดทั้งชนิด DC Generator หรือชนิด AC/DC Rectifier การเชื่อมแบบ GTAW สามารถเชื่อมได ทั้งกระแสไฟ AC และกระแสไฟ DC และเชื่อมไดทั้งขัว้ บวก (Reverse Polarity) และขั้วลบ (Straight Polarity) เครื่องเชื่อมแบบ GTAW มักจะมีระบบผลิตความถี่สูง (High Frequency Unit) รวมอยูดวย ในกรณีเชื่อมดวยกระแส DC กระแสความถี่สูงจะถูกนํามาใชในการเริ่มตนอารค แตในการเชื่อมดวย กระไฟ AC กระแสความถี่สูงจะถูกใชตอเนื่องกัน (Continuouslv) การที่จะเลือกกระแสไฟชนิดใด AC หรือ DC ยอมขึ้นอยูกับชนิดของโลหะที่นํามาเชื่อม กระแสไฟ AC จะเชื่อมไดดีกับการเชื่อมอะลูมิเนียม และแมกนีเซียม สวนกระแสไฟ DC เชื่อมไดดีกับการเชื่อมเหล็กสเตนเลสส เหล็กหลอ เหล็กเหนียว ทองแดง เงิน นิเกิลและนิเกิลผสม เครื่องเชื่อม GTAW ทั่ว ๆ ไปมักมีชวงกระแสใชงานตั้งแต 3 – 350 แอมแปร 10 – 35 โวลทเปอรเซ็นต Duty Cycle เทากับ 60 การเชื่อมแบบ GTAW นี้อาจใชกับเครื่องเชื่อมแบบธรรมดาทั่วไปชนิด AC หรือ DC ก็ได แต จะตองมีระบบผลิตความถี่สูงเขาชวย อยางไรก็ตามผลการเชื่อมที่ดีที่สุดจะไดจากการเชื่อมดวยเครื่อง

ชนิดที่ออกแบบพิเศษสําหรับใชกับ GTAW โดยเฉพาะเครื่องเชื่อมที่ออกแบบสําหรับใชกับการเชื่อม แบบ GTAW ยอมสามารถนํามาใชกับการเชื่อมธรรมดาดวยธูปเชื่อมไดดวย ทอรชเชื่อม (Torch) ทอรชเชื่อมของ GTAW ทําหนาที่เปนตัวจับลวดทังสเตน เปนที่ ๆ ปลอยแกสออกไปซีลการอารค โดยตรง และเปนตัวรับกระแสไฟเพื่อใชกบั การอารค ทอรชเชื่อมมีทั้งชนิดหลอเย็นดวยน้ํา (Water Cooled Torch) และหลอเย็นดวยอากาศ (Air Cooled Torch) การหลอเย็นทั้งสองวิธนี ี้ขึ้นอยูกับขนาด ของกระแสไฟที่ใช แตชนิดหลอเย็นดวยน้ําเปนชนิดทีใ่ ชกนั กวางขวางทีส่ ุด Electrodes Electrodes ในบทนี้มิไดหมายถึงลวดเชือ่ มดังไดกลาวไวในบทอื่น ๆ แตหมายถึงแทงทังสเตน (Tungsten Electrode) หรือแทงทังสเตนผสม ซึ่งทําหนาที่ในการอารคเพียงอยางเดียว (ไมใหโลหะ เชื่อมกับแนวเชื่อม) มีจุดหลอมละลายสูงถึง 6,170°F จึงเรียกกันอีกอยางหนึ่งวา Nonconsumable Electrode ขณะใชงาน Electrode จะอยูเหนือชิ้นงานปลาย Electrode บางทีไปจุมเขากับโลหะที่กําลัง หลอมละลายแลวเปนเหตุใหการอารคไมเรียบ จึงควรตองทําความสะอาดทุกครั้งไป Electrode นี้มที ั้ง ชนิดทังสเตนบริสุทธิ์ (Pure Tungsten) และชนิด Thoriated Tungsten 1% และ 2% ชนิด Pure Tungsten เปนชนิดที่ถูกที่สุด เหมาะสําหรับเชื่อมอะลูมิเนียม สวนชนิด Thoriated Tungsten เหมาะกับ การเชื่อมเหล็กตาง ๆ และใชไดนาน หรือบางทีก็ใช Zirconated Tungsten เพราะรวมตัวกับโลหะที่ กําลังหลอมละลายไดยาก ใหแนวเชื่อมทีส่ ามารถ X – ray ไดดีกวา เหมาะสําหรับใชกับอะลูมิเนียม ความแตกตางระหวางชนิดของ Electrode สามารถทราบไดโดยดูสีจากปลายลวดนัน้ Electrode มีทั้ง ชนิดผิวเรียบและผิวขัด มีความยาวตั้งแต 3” ถึง 24” ลวดเชื่อม (Filler Metal) การเชื่อมแบบ GTAW นี้ อาจใชลวดเชื่อมหรือไมใชกไ็ ด ตามปกติมกั จะใชการเชื่อมโลหะบาง ไมนิยมใชลวดเชื่อม สวนผสมของลวดเชื่อมควรมีสวนผสมใกลเคียงกับโลหะชิ้นงาน ชารททีวา ดวย ลวดเชื่อม (Filler Metal) จะบอกใหทราบชนิดของลวดเชื่อม ขนาดของลวดเชื่อมทีใ่ ชขึ้นอยูก ับความหนา ของงานและขนาดของกระแสไฟที่ใช การปอนลวดเชือ่ มตามปกติกระทําดวยมือแตบางครั้งใชปอน ดวยระบบอัตโนมัติ แกสซีล (Shieding Gas) แกสเฉื่อยซึ่งอาจเปนแกสอารกอนหรือแกสฮีเลียม หรือแกสผสมของทั้งสองถูกนํามาใชเปน แกสซีลการอารคจากบรรยากาศ ตามปกติจะใชแกสอารกอนมากกวา เพราะจัดหาไดงายกวา มีน้ําหนัก มากกวา และยังทําหนาที่ซีล (Sheild) การอารคไดดกี วาดวย อัตราการไหลต่ํา การเชื่อมทาราบและทาตั้ง จะใชอัตราการไหลของแกสประมาณ 15 ถึง 30 CFH สวนการเชื่อมทาเหนือศีรษะอัตราการไหลของ แกสจะสูงกวาเล็กนอย

ความปลอดภัยในการเชื่อม (Welding Safety) ผูเชื่อมจําเปนจะตองสวมเสือ้ ที่หนาพอเพือ่ ปองกันอันตรายที่เกิดจากแสงของการอารค ตองสวม หนากากเชื่อม (Helmet) เพื่อปองกันตาและใบหนา ความเขมของกระจกหนากากจะตองพอดีกับแสงจา ที่เกิดจากการอารค การถายเทอากาศในที่ ๆ ทําการเชื่อมจะตองดีพอเสมอ

ชวงของกระแสไฟสําหรับใชกับแทงทังสเตนขนาดตาง ๆ (RECOMMENDED CURRENT RANGES FOR TUNGSTEN ELECTRODES) (for welding any base metal)

(1)

(2)

(3)

AC – HF – กระแสไฟสลับพรอมดวยระบบความถี่สูง DC – SP – กระแสไฟตรง ขั้วลบ (ลวดทังสเตนเปนลบ งานเปนบวก) DC – RP – กระแสไฟตรง ขั้วบวก (ลวดทังสเตนเปนบวก งานเปนลบ) แทงสเตน (Tungsten Electrode) แบงออกเปนชนิดตาง ๆ ดังตอไปนี้ EWP – ทังสเตนบริสุทธิ์ โคดสี (Color Code) คือปลายสีเขียว (Green Tip) EWTh 1 – 1% Thoriated Tungsten โคดสีคือปลายสีเหลือง EWTh 2 – 2% Thoriated Tungsten โคดสีคือปลายสีแดง EWZr – Zirconated Tungstn โคดสีคือปลายสีน้ําตาล ลักษณะผิวของแทงทังสเตนมี 2 แบบดวยกัน คือ แบบมาตรฐานและแบบมีรอยขัด (Standard and Ground) แบบมีรอยขัด (Ground) นิยมใชกับทอรชที่หลอเย็นดวยน้ํา ทั้งนี้เพื่อทําใหแทงทังสเตนไดรับ การหลอเย็นดียิ่งขึ้น แทงทังสเตนที่ใชทั้งสองแบบนี้มีขนาดตั้งแต .020 ” ถึง .250 ” และมีความยาวตั้งแต 3 – 24 ” Electrode ของการเชื่อมแบบ TIG ทําจากโลหะทังสเตนหรือทังสเตนผสม เพราะเปนโลหะที่มี จุดหลอมละลายสูงถึง 6,170°F ในทางปฏิบัติถือวาไมมีการหมดไปในการอารค (Nonconsumable) ใน การเชื่อมแทงทังสเตน หรือ Electrode จะตองไมสัมผัสกับโลหะชิ้นงานที่กําลังหลอมละลาย การที่โลหะ ชิ้นงานกระเด็นหรือเคลือบที่ปลายของ Electrode จะเปนเหตุใหการอารคไมสม่ําเสมอ และแนวเชื่อม สกปรกได

ลวดเชื่อมอะลูมิเนียม (ALUMINUM FILLER METAL)

การเลือกลวดเชื่อมทองแดงและทองแดงผสม (COPPER AND COPPER ALLOY FILLER METAL SELECTION GUIDE)

ลวดเชื่อมเหล็กสเตนเลสส (STAINLESD STEEL FILLER METAL GUIDE for TIG and MIG Welding)

(1) (2) (3) (4)

- สวนผสมที่เหลือคือเหล็ก (Iron) - ดู “Electrode Selection for Welding Stainless Steel” เพื่อใหรูวาสวนผสมของลวดเชื่อม ชนิดตาง ๆ ในระบบ AISI - Hi Sil หมายความวา “Higher than normal Silicon” (Approx. Carbon) - Clad หมายความวา โลหะที่ถูกเคลือบหรือทับซอนดวยเหล็กสเตนเลสส ใหดู “Electrode Selection For Welding Stainless Steels” ในบทที่วาดวยการเชื่อมไฟฟาดวยธูปเชื่อม (Stick)

3.5 การเชื่อมชนิด ELECTROSLAG WELDING (EW) Electroslag welding (EW) คือ กรรมวิธีการเชื่อมโลหะที่ไดความรอนจากฟลักซ ซึ่งหลอมละลาย อันเนื่องมาจาก กระแสไฟฟาไหลผาน และเปนผลทําใหลวด เชื่อม (Filler Metal) และ ผิวของชิ้นงานหลอม ละลายเขาดวยกัน โลหะ ที่กําลังหลอมละลายถูก ซีลไวดวยสแลกจํานวน มาก (Heavy Slag) ซึ่งจะ ปกคลุมเคลื่อนที่ไปตาม แนวเชื่อม สแลกนีม้ ี คุณสมบัติเปนตัวนํา ไฟฟา และจะหลอม ละลายเพราะความ รูปที่ 9 ตานทานของมันเองที่มี ตอการไหลของ กระแสไฟฟาจากแทงลวดเชือ่ ม (Electrode) ไปยังชิน้ งาน แนวตอของการเชื่อมนีจ้ ะเปนแนวตอรอง สี่เหลี่ยม ระยะหางระหวางชิ้นงานจะมากหรือนอยขึ้นอยูกับความหนาของชิ้นงาน ดังนั้นในชองของ แนวตอจะประกอบดวยชิน้ งาน แผนปะกับขางหรือ Molding Shoes ฟลักซที่หลอมละลาย โลหะเชือ่ ม ที่แข็งตัวแลว โลหะหลอมละลายของชิ้นงานของ Electrode และของ Guide Tube จะรวมกันภายใตฟ ลักซที่กําลังหลอมละลายและกลายเปนโลหะเชื่อมไป (Weld Metal) ขณะที่โลหะเชื่อมคอย ๆ เย็นตัว และแข็งตัวอยางชา ๆ จะทําใหเกิดการเชื่อมตอกันขึ้น Consumable Guide Electroslag Welding เปนวิธีการอันหนึ่งของการเชื่อมแบบ Electroslag Welding โดยลวดเชื่อมทีใ่ ชประกอบดวย Electrode และแกนนํา (Guiding Member) ในระบบ Consumable Guide System ของโฮบารท ไดนํา เครื่อง Porta-Slag Welder มาใช คือเปนแบบที่ Electrode ชี้ตรงไปยังกนของแนวเชือ่ ม ตัว Guide จะ เปนตัวนํากระแสไฟฟาและให Electrode ปอนผานตามปกติจะเปนรูเล็กผนังทอหนา ตัว Guide จะ หลอมละลายที่ฟลักซสวนบนและเมื่อแข็งตัวจะกลายเปนสวนหนึ่งของโลหะเชื่อม การเชื่อมดวย กรรมวิธี Electroslag นี้ไมมกี ารอารคเกิดขึน้ เวนแตในตอนเริ่มตนเทานั้น เพราะตองการอารคเพื่อทํา ใหฟลักซเกิดการหลอมละลาย ดูรูปที่ 9

การเชื่อมตามปกติเปนการเชื่อมทาตั้ง โดยมีปะกับขางทีห่ ลอเย็นดวยน้าํ (Water Cooled Retaining Shoes) ขนาบไวทั้งสองขางของแนวตอ เพื่อปองกันมิใหโลหะทีก่ าํ ลังหลอมละลายและฟลักซไหล ออกจากแนวเชือ่ ม ลักษณะของหนาแนวเชือ่ มขึ้นอยูกับการหลอมละลายหรือรูปรางของแผนปะกับทั้งสอง ในระบบ Consumable Guide ของโฮบารทปกติออกแบบแผนปะกับหรือ Retaining Shoes ใหตดิ อยู กับที่ (เลื่อนไมได) การเชื่อมตอชน ตอมุมและตอตัวทีส่ ามารถเชื่อมไดในระยะสูงถึง 10 ฟุต โดยที่ หัวเชื่อมไมตองเคลื่อนที่ขึ้นหรือลง แตติดตั้งไวกับที่ตรงสวนบนสุดของแนวเชื่อมเทานั้น ในกรณีที่ งานมีความหนามาก ตัว Guideอาจจะตองทําใหสายไปมา (Oscillate) ได บางทีกน็ ิยมใช Electrode และ Guide มากกวา 1 ชุด ระบบ Consumable Guide ของโฮบารทเปนระบบการเชื่อมอัตโนมัติระบบหนึ่ง โดยการเริ่มตนแนวเชื่อมครัง้ หนึ่งจะเชื่อมแนวเชื่อมไดสาํ เร็จแนวเชื่อมหนึ่ง แนวเชื่อมที่แข็งตัวแลว จะถูกปกคลุมไวดว ยสแลกบาง ๆ ซึ่งงายแกการเคาะออกในระหวางเชื่อมจําเปนจะตองเพิ่มฟลักซเขาไป ในแนวเชื่อมเพื่อชดเชยฟลักซที่สูญเสียไปกับ การแข็งตัวของโลหะเชื่อม

รูปที่ 10 การนําไปใช (Application) จุดเดนของระบบ Consumable Guide ของโฮบารทที่ใชกับ Electroslag Welding คือ (1) ใหความเร็วในการเชื่อมไดสูงมาก (2) มีความสามารถในการเชื่อมโลหะหนามาก ๆ โดยใชแนวเชื่อมเดียว (3) ตองการการเตรียมแนวตอนอยที่สุด (4) เกิดการหนีแนวนอยมากหรือไมเกิดเลย (5) สิ้นเปลืองฟลักซนอย นอกจากนี้แลว ยังไมเกิดการแตกกระเด็นของเม็ดโลหะขณะเชื่อม ลวดเชือ่ มจะถูกใชงานไดทั้งหมด 100% ระหวางเชื่อมไมมีการควบคุมใด ๆ นอกจากการตั้งและปรับเครื่อง (Set-up Equipment) ในตอนแรกเทานั้น โลหะที่นํามาเชื่อมดวยวิธีการเชื่อมชนิด Consumable Guide Electroslag Welding นี้ไดแก เหล็กคารบอนต่ํา เหล็กผสมต่ําแรงดึงสูง เหล็กคารบอนปานกลางเหล็กผสม เหล็กที่ผานการชุบแข็ง และเหล็กเครื่องมือ เหล็กสเตนเลสสและโลหะผสมนิเกิลโครเมียมสูง โลหะบางชนิดที่เชื่อมแลว

อาจจะตองผานกรรมวิธีเพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ (Heat Treatment) เพื่อใหเหมาะกับการนําไป ใช วิธีการเชื่อมชนิดนี้สามารถใชเชื่อมแนวตอที่มีความยาวตั้งแต 4 นิ้ว จนถึง 10 ฟุต หัวเชื่อมชนิด ลวดเชื่อมเดียว (Single Electrode) จะเชื่อมโลหะหนาตั้งแต 1/2” ถึง 2” ถาโลหะหนาตั้งแต 2” ถึง 5” หัวเชื่อมจะประกอบดวยลวดเชื่อมและแกนนํา (Electrode and Guide Tube) พรอมกับสายไปมาใน แนวเชื่อมและในกรณีที่โลหะหนาตัง้ แต 5” จนถึง 12” หัวเชื่อมจะเปนชนิดลวดเชื่อมและแกนนําคู (Double Electrodes and Guide) และทําใหสายไปมาในแนวเชื่อม การสายลวดเชื่อมและแกนนําไปมา (Oscillation) นี้ เพื่อตองการใหความรอนสงผานไปตามจุดตาง ๆ ในแนวเชื่อมทั่วถึง และเพื่อทําให การละลายลึกลงไปในแผนงานอยางสม่ําเสมอ นอกจากนี้การสายหัวเชื่อมไปมาเชนนีจ้ ะทําใหลดจํานวน ลวดเชื่อมและแกนนําลงไดอกี ดวย เครืองมื ่ อและอุปกรณที่ใช (Equipment) เครื่องมือที่สําคัญสําหรับใชในการเชื่อมชนิด Electroslag นี้คือ (1) หัวเชื่อมแบบ Porta-Slag Automatic Welding Head ซึ่งประกอบดวยฐานตั้ง (Mounting) ปุมปรับตาง ๆ และกลไกสําหรับการสายหัวเชื่อมไปมา (Oscillating Mechanism) (2) เครื่องควบคุมการปอนลวดและการสายหัวเชื่อม (3) เครื่องเชื่อม (ใช 1 เครื่องตอลวดเชื่อม 1 อัน) และ (4) ปะกับขางแนวเชื่อมหลอเย็นดวยน้ํา (Water Cooled Metal Retaining Shoes) ดูรูปที่ 10 หัวเชื่อมแบบ Porta-Slag Welding Head เปนแบบกระทัดรัด เคลื่อนยายงายใชงานสะดวก เพียงแตติดตั้งลงบนชิ้นงานที่จะทําการเชือ่ มก็ใชได จึงทําใหประหยัดคาใชจายในเรื่อง เครื่องมือประกอบหรืออุปกรณจับยึดอื่น ๆ ตามปกติเครื่องเชื่อมที่ใชมีขนาด 750 แอมแปร แบบหมอแปลง/เร็คติไฟเออรชนิดแรงเคลื่อนไฟฟา คงที่ (CV) และจะตองมี Duty Cycle 100% รวมทั้งอุปกรณอิเล็กโทรนิคที่ใชในการควบคุมปรับแตง เชน Contactors Remote และ Adjustment เปนตน ขั้วทีใ่ ชงานทั่วไปคือขั้วบวก (Reverse Polariy) คือ ลวดเชื่อมหรือ Electrode เปนบวก เครื่องเชื่อมนี้ยังสามารถนําไปใชกับการเชื่อมแบบตอเนื่องใน กรรมวิธีการเชื่อมแบบอื่น ๆ ไดอีก วัสดุที่ใช (Material) ฟลักซที่ใชมีลักษณะเปนเม็ด ๆ หรือที่เรียกวา (Granular Flux) โดยมีสารบางอยางผสมอยู เพื่อใหทําหนาที่ในการซีลไดอยางมีประสิทธิภาพ ฟลักซที่ใชสําหรับ Electroslag Welding นี้เมื่อหลอม ละลายแลว จะตองมีความเหลว (Viscosity) และความเปนตัวนําไฟฟา (Conductivity) ที่พอเหมาะ ชนิดของลวดเชื่อมจะตองมีตัวผสมที่ใกลเคียงหรือเขากันไดกับโลหะชิ้นงาน ระบบการเชื่อมชนิดนี้ ตามปกติใชแกนนําโต 5/8” ในกรณีทแี่ นวเชื่อมยาวมาก จะมีวัสดุที่เปนฉนวนพันรอบแกนนํา (Guide) เปนระยะ ๆ เพื่อปองกันไฟฟาเดินลัดวงจรหรือชอรทกับแผนงาน สวนลวดเชื่อมหรือ Electrode ที่ใช โดยทั่วไป มีขนาด 3/32” ซึ่งมีลักษณะเปนขดลวดพันรอบลูกลอ (Reel) ที่เหมาะสม

สถานภาพการเชื่อมดวย ELECTROSLAG WELDING (WELDING CONDITIONS FOR ELECTROSLAG (CONSUMABLE GUIDE) PORTA-SLAG WELDING)

แนวตอมีแกนอยูในแนวตั้ง (Axis Vertical) ความยาวสูงสุดของแนวตอ 10 ฟุต (เวนแตลวดเชื่อมสายแบบ Single Electrode จะมีแนวตอ 5 ฟุต) (1) ที่กนแนวเชื่อม (Root Opening) จะตองปดไวดวยปะกับทองแดงที่หลอเย็นดวยน้ํา รองสวนบนควรโต กวารองที่กนแนวเชื่อมเล็กนอย รองเชื่อมสวนบนที่กวางกวาจะชวยทําใหการละลายลึกเขาไปในเนื้อโลหะได มากกวา ทําใหเกิดเนื้อที่ของการหลอมละลายโลหะเชื่อมเขาดวยกัน (Dilution) มากขึ้น (2) ลวดเชื่อม (Electrode Wire) ที่ใชขนาด 3/32 นิ้ว Hobart HB 25 P แกนนําเปนโลหะ AISI 1020 ใชขนาด 5/8” OD x 1/8” ID (ใชขนาด 1/2” OD สําหรับเชื่อมโลหะหนา 1/2”) ใชวัสดุที่เปนฉนวนกั้นเปนระยะ ๆ ละ 12 นิ้ว เพื่อกันการสัมผัสกับผนังแผนงาน ฟลักซที่ใชในตอนเริ่มอารค (Starting Flux) ใช Hobart type PF 203 คลุมใหหนา 1/8” ที่กนแนวเชื่อมฟลักซขณะใชงาน (Running Flux) ใช Hobart Type PS 201 เติมใหพอและใหคงอยูในความหนาประมาณ 1 1/2” ถึง 2” โดยเติมทีละนอย เมื่อใชหัวเชื่อมแบบ Double Electrode ใหจัดหางกัน 3 1/4” (ระยะจากศูนยกลางถึงศูนยกลาง) (3) แรงเคลื่อนไฟฟาที่ใชขึ้นอยูกับปะกับทองแดงหลอเย็นดวยน้ําที่ใช แตถาปะกับทองแดงที่ไมมีน้ําหลอเย็น ใหลดโวลเทจลง 2 โวลท

3.6 การเชื่อม PLASMA ARC WELDING (PAW) Plasma Are Welding (PAW) เปนกรรมวิธีการเชื่อมโดยการอารคแบบหนึ่ง ซึ่งชิ้นงานหลอมละลาย เชื่อมติดกันดวยความรอนที่ ไดจากการอารคระหวางแทง ทังสเตนกับหัวเชื่อมทองแดง ที่หลอเย็นดวยน้ํา หรือกับ แผนงาน (Water Cooled Copper Nozzle or Base Metal) ในชองอันจํากัดที่มีแกสไหล ผาน ทําใหแกสที่ไหลผานการ อารคที่มีความรอนสูงแตกตัว เปน IONS ผสมรวมกันเขากับ Electron จากการอารคพุงออกไปจากหัวเชื่อม (Nozzle) ไปสูแผนงานดวยอัตราเรงสูง (High Velocity) การอารคและการแตกตัวเปน Ions นี้จะถูกซีลไวดว ยแกสเฉื่อยหรือแกสผสมอีกชั้นหนึ่ง ลวดเชื่อมอาจ ใชหรือไมใชกบั กรรมวิธีการเชื่อมนี้ก็ได Plasma Arc Torch มี 2 แบบคือ Transferred Arc และ NonTransferred Arc จากรูปแสดงใหเห็นลักษณะของ Transferred Arc ซึ่งกําลังหลอมละลายชิ้นงานเปน บอลึกซึ่งเราเรียกบอลึกนีว้ า “Keyhole” การนําไปใช (Application) ดวยหลักการโดยทัว่ ไปแลว Plasma Arc Welding จะทํางานคลาย ๆ กับ Gas Tungsten Arc Welding แต Plasma Arc Welding มีขอดีที่เหนือกวาคือ (1) ระยะหางของการอารคใน Plasma Arc Welding เปนผลตอการเปลี่ยนแปลงของความรอน และรูปรางของแนวเชื่อมนอยมาก สามารถเชื่อมโลหะตั้งแตบางจนถึง 3/32” การละลาย ทะลุหรือการกินลึกที่เลวจะไมเกิดกับการเชือ่ มชนิดนี้ ระยะหางของการอารคที่ใชทั่วไป คือ 1/8” ถึง 1/4” การเชื่อมโลหะที่บางมากจนถึง 3/32” มักจะไมใช Keyhole Technique (2) การเชื่อมโลหะหนาเกินกวา 3/32” จําเปนจะตองใชอัตราเรงสูง (High Velocity) ความรอน สูง เพื่อใหเกิดการละลายลึกจนมีลักษณะเปน Keyhole นิยมเชื่อมแนวเดียว (Single Pass) กับการเชื่อมทาราบ ทาแนวนอน และทาตัง้ ใชความเร็วในการเชื่อมสูงเมื่อเชื่อมดวย Keyhole Technique (3) ชนิดของโลหะที่นํามาเชื่อม เนื่องจากการเชื่อมชนิดนี้ใหอณ ุ หภูมิในการอารคและกําลัง ความรอนที่มคี วามเขมขนสูง จึงเหมาะสําหรับใชเชื่อมโลหะที่มีจุดหลอมละลายสูง หรือ Refractory Materials โดยใชระยะอารคปานกลาง กระแสไฟต่ํา โลหะที่สามารถนํามาเชื่อม กับ Plasma Arc Welding นีค้ ือ เหล็กผสมต่ํา เหล็กสเตนเลสส อะลูมินัม ไตเตเนียม และ

โลหะอื่น ๆ ที่เชื่อมกับการเชื่อมแบบ GTAW แทงทังสเตนจะไมเกิดการเกาะจับโลหะ ละลายอื่น ๆ ในการเชื่อมดวย Plasma นี้ (4) การเชื่อมดวย Plasma Arc Welding จะไมทําใหชิ้นงานหนีแนวผิดรูปไปจากเดิมมากไปกวา การเชื่อมดวย GTAW โดยเฉพาะการเชื่อมแนวแรกทีก่ นแนวเชื่อม (Root Pass) (5) รูปรางของแนวเชื่อม แนวเชือ่ มมีลักษณะแคบ ละลายลึก และสม่ําเสมอ เครื่องมือและอุปกรณที่ใช (Equipment) เครื่องมือที่สําคัญสําหรับใชในการเชื่อมดวยกรรมวิธี Plasma Arc Welding Process คือ (1) เครื่องเชื่อม DC ชนิดกระแสไฟคงที่ (CC) (2) Plasma Arc Console (3) ทอรชเชื่อม (Welding Torch) และ (4) ทอแกสหรือ (Gas Supplies) และอุปกรณประกอบอื่น ๆ อีกเชน Main Power, Contactor, Foot Rheostat สําหรับควบคุมกระแสไฟ รวมทั้งระบบหลอเย็นดวยน้ํา ระบบการ Setups สําหรับการเชื่อมแบบอัตโนมัติจะประกอบดวยเครื่องปรับคาตาง ๆ เชน Upslope, Downslope, ความเร็วในการเชื่อมและอัตราการไหลของแกสเปนตน

รูปที่ 12

เครื่องเชื่อม (Welding Machine) อาจเปนเครื่องชนิด Motor Generator หรือ Rectifier ก็ได แตจะตองเปนชนิดกระแสไฟคงที่ สําหรับ Contactor และ Foot Switch จะใชในขณะทําการอารคกรณีตองการกระแสไฟเชื่อมต่ําอาจใช Resistors (ตัวตานทาน) ตอกันอยางอันดับเพื่อเปนตัวบังคับ

100

หนวยควบคุมการทํางาน (Control Console) หนวยควบคุมนี้ประกอบดวยเครื่องทําความถี่สูงสําหรับการเริ่มเชื่อม (High-Frequency Arc Starter) A Non–Transferred Pilot-Arc Current Supply, เครื่องปองกันทอรชเชื่อม แอมมิเตอร เกจวัด อัตราการไหลของแกส (Gas Flow-Meter) ความถี่สูงจะถูกนําไปใชในการทําให Pilot Arc ซึ่งอยูใ นวงจร ของ DCSP เริ่มทํางาน และใชกับการเริ่มตนอารคของ Main Arc ในวงจร DCRP อีกดวย Pilot Arc จะ ใชกับไฟ DCSP เทานั้น เครื่องปองกันทอรชเชื่อมประกอบไปดวย สวิทชที่ตอมาจาก Contactor เพื่อ ควบคุมน้ําหลอเย็นและความดันของ Plasma Gas ทอรช (Torch) ทอรชเชื่อมประกอบดวย 2% Thoriated Tungsten Electrode และนมหนูทองแดงที่มีชองจํากัด อยูภายใน (Constricting Copper Orifices) โปรดดู WPL-7001-P เกีย่ วกับการเลือกนมหนู (Orifices) และ Electrode สําหรับการเชื่อมโลหะชนิดตาง ๆ ทอรชที่ใชกับการเชื่อมดวยมือหรือดวยวิธีอัตโนมัติ มีดวยกันหลายขนาด ลวดเชื่อม (Filler Metal) การเชื่อมดวย Plasma Arc Welding อาจจะใชลวดเชื่อมหรือไมใชก็ได แตในทางปฏิบัติ โดยทัวไปแล ่ วจะใชลวดเชื่อม เวนแตการเชื่อมโลหะบางมาก ๆ เทานั้น ซึ่งจะไมนิยมใชเชื่อมดวยลวดเชื่อม ในชารทจะบอกใหทราบถึงชนิดตาง ๆ ของลวดเชื่อมที่ใช ความโตของลวดเชื่อมจะมีสวนสัมพันธกบั ความหนาของงาน และขนาดของกระแสไฟฟา ตามปกติการเชื่อมดวย Plasma Arc Welding นี้ นิยม ใชมือปอนลวดเชื่อมมากกวาการใชระบบปอนโดยวิธีอัตโนมัติ แกสซีล (Shielding) แกสซีลเปนแกสจําพวกแกสเฉื่อย (Inert Gas) ซึ่งไดแกแกสอารกอนหรือแกสฮีเลียมหรืออาจใช แกสผสมของแกสทั้งสองนี้เปนเกราะปองกันการอารคจากบรรยากาศ ตามปกตินยิ มใชแกสอารกอน มากกวาฮีเลียม เพราะอารกอนเตรียมงายและมีนา้ํ หนักมากกวา ใหการซีลไดดีกวาดวยอัตราการไหลต่ํา อาจใชอัตราการไหลของแกสประมาณ 15 ถึง 30 cfh ก็พอสําหรับการเชื่อมในทาราบและทาตั้ง แต การเชื่อมทาเหนือศีรษะจะตองการอัตราการไหลของแกสสูงขึ้นอีกเล็กนอย ความปลอดภัยในการเชื่อม (Welding Safety) ผูเชื่อมจะตองสวมเสื้อ และหนากากเชื่อมเพื่อปองกันอันตรายจากแสงที่เกิดจากการอารค นอกจากนี้การถายเทอากาศก็นับวามีความจําเปนยิ่งสําหรับการเชื่อมแบบนี้

101

102

3.7 การเชื่อม STUD WELDING Stud Welding เปนการเชื่อมดวยการอารคชนิดหนึ่ง ที่การเชื่อมเกิดจากความรอนของการอารค ระหวาง Stud หรือโลหะที่คลาย ๆ Stud กับชิ้นงานการอารคจะเกิดจนกระทั่งผิวหนาของตัว Stud และ ผิวงานมีอุณหภูมิถึงจุดที่จะเชื่อมติดกันได ตัว Stud จะถูกดันเขาชนกับผิวงาน และทั้งสองจะเชื่อมติดกัน เกราะปองกันการอารคของการเชื่อมชนิดนี้คือ Ceramic Ferrule ซึ่งจะครอบอยูรอบ ๆ ตัว Stud ตรงจุด ที่เกิดการอารค บางทีอาจใชแกสซีลหรือฟลักซกับการเชื่อม จากรูปที่ 13 แสดงวิธีการทํางานของ การเชื่อมแบบ Stud Welding

รูปที่ 13 ขั้นแรก (รูป A) Stud Gun จับ Stud ใหปลายสัมผัสกับผิวงาน แลวเหนีย่ วไกซึ่งจะเปนเหตุใหเกิด กระแสไหลในวงจร (Stud จะทําหนาทีเ่ ชนเดียวกับ Electrode) และทําใหโซลินอย (Solenoid) ใน Stud Gun ทํางานและเปนผลให Stud ถูกดึงขึ้นหางจากผิวงาน ดังรูป B ซึ่งเปนขั้นที่สอง ความรอนที่เกิด จากการอารคมีมากพอที่จะทําใหปลาย Stud และผิวงานหลอมละลาย ระยะเวลาของการอารคจะถูก ควบคุมดวยเครื่องควบคุมเวลา (Timer) ภายในเครื่องบังคับ ทันทีที่กระแสถูกตัด Solenoid จะไม ทํางานอีกตอไป จึงทําให Stud Gun ดัน Stud ลงมาสูผิวงานที่กําลังหลอมละลายดังแสดงในรูป C ซึ่ง เปนขั้นที่สาม และรูป D โลหะหลอมละลายของ Stud และแผนงานแข็งตัว Ceramic Ferrule ถูกทําลาย คงเหลือแต Stud Weld ที่สําเร็จอันเปนอันดับการทํางานขั้นที่สี่ การนําไปใช (Application) การเชื่อมแบบ Stud Welding สามารถกระทําไดทั้งแบบกึ่งอัตโนมัติหรืออัตโนมัติ แตแบบ กึ่งอัตโนมัติอาจนิยมใชกันมากกวา และงานที่จะตองใชกรรมวิธีการเชื่อมชนิดนี้มากที่สุดคือการตอ เรือ งานสรางสะพาน สรางตึก สรางหมอน้ํา ใชกบั การสรางตูเย็น ในรถไฟและอื่น ๆ โดยสามารถใช เชื่อมทุกทาเชือ่ ม เครื่องมือและอุปกรณ (Equipment) เครื่องมือและอุปกรณประกอบที่สําคัญสําหรับกระบวนการเชื่อมชนิด Stud Welding นี้คือ : (ดู รูปที่ 13)

103

(1) เครื่องเชื่อม (Power Source) (2) เครื่องบังคับควบคุม (Control Unit) (3) Stud Gun (4) ตัว Stud และ (5) Ceramic Ferrules นอกจากนีย้ ังมีสายเคเบิ้ลตาง ๆ ลวดเชื่อม (Welding Machine) เปนเครื่อง DC ซึ่งอาจจะเปน Rectifier หรือ DC Generator ชนิดกระแสไฟที่ใช คือ DCSP หรือ กระแสตรงขั้วลบ ขนาดของกระแสที่ใชสามารถกําหนดไดจากขนาดของตัว Stud ที่ใช เชน Stud ขนาดเสนผาศูนยกลางตั้งแต 5/16” ลงมา ขนาดของกระแสไฟที่ใชจะอยูในชวงระหวาง 200 ถึง 500 แอมแปร ถา Stud ขนาดเกินกวา 5/16” ขนาดของกระแสที่ใชอยูใ นชวงระหวาง 500 ถึง 2,300 แอมแปร ถาจําเปนตองใชกระแสสูงกวานีอ้ าจตองใชเครือ่ งเชื่อมสองเครื่อง หรือมากกวา 2 เครื่อง ตอ ขนานกันเขา เครื่องเชื่อมสําหรับใชกับ Stud Welding ควรเผือ่ กระแสไฟสวนเกินไวสูง (High Overload Capacity) และควรมีโวลเทจขณะวงจรเปดถึง 95 – 100 โวลท เครื่องควบคุมบังคับ (CONTROL UNIT) ประกอบดวย Welding Current Contactor เครื่องควบคุมเวลา (Timing Cycle Device) และขอตอ ตาง ๆ เมื่อเร็ว ๆ นี้ไดมีการปรับปรุงระบบควบคุมความเร็วในการที่ Stud ถูกผลักไปยังโลหะชิ้นงานที่ กําลังหลอมละลาย ซึ่งการปรับปรุงครั้งนี้ทําใหสามารถขจัด Spatter และใหแนวเชือ่ มที่เรียบรอยและ มีคุณภาพสูง Stud Gun Stud Gun ทําหนาที่จับตัว Stud และมี Solenoid เปนตัวทําหนาที่ในการดึง Stud ใหหางจาก ผลงานเพื่อทําใหเกิดการอารค ขณะเดียวกันสปริงที่อยูใน Stud Gun จะมีแรงพอที่จะทําให Stud วิ่งไป ยังบอหลอมละลายที่ชิ้นงาน ระยะอารคหรือระบบการดึงของ Solenoid สามารถปรับได Stud Gun จะตองตั้งฉากกับงานเสมอขณะใชงาน การใชทั่วไปมักจะถือ Stud Gun ดวยเมือ เวนแตการเชื่อมดวย วิธีการอัตโนมัติ Stud เหล็ก (Steel studs) มีขนาดตั้งแต 1/8” ถึง 1” มีรูปรางลักษณะแตกตางกันตามลักษณะการใชงานอาจเปนเกลียว หรือแทงเรียบ ๆ Stud ขนาดเล็กสวนมากตรงสวนปลายจะฝงไวดวยฟลักซ ซึ่งฟลักซนี้จะชวยปองกัน การอารคจากบรรยากาศ และชวยใหโลหะเชื่อมสะอาด บริษัทผลิต Stud ไดผลิต Stud ชนิดตาง ๆ มากมายตั้งแตชนิดธรรมดาจนกระทั่งชนดิ พิเศษ

104

STUD WELDING Ferrule Ferrule คือ อุปกรณสําหรับใชปองกันการอารค ปองกันผูเชื่อมจากการกระเด็นของเมด็ โลหะ และชวยขจัดการใชหนาการเชื่อม Ferrule เปนตัวชวยทําใหความรอนทีไ่ ดจากการอารคอยูในขอบเขต อันจํากัด และเปนเหตุใหบริเวณของการอารคมีความเขมขนของความรอนสูง Ferrule ทําจากวัตถุ จําพวก Ceramic และจะถูกทําลายทิ้งไปหลังจากใชไดเพียงหนเดียว

วิธีการเชื่อมดวย STUD WELDING (STUD WELDING PROCEDURE)

105

3.8 การเชื่อม SUBMERGED ARC WELDING (SAW) Submerged Arc Welding เปนกระบวนการเชื่อมดวยการอารคชนิดหนึ่ง ซึ่งโลหะเชื่อมติดกัน โดยอาศัยความรอนจากการอารคระหวางลวดเชื่อมเปลือย (Bare Metal Electrodes) และชิ้นงาน การอารค จะถูกซีลไวดวยการปกคลุมของฟลักซหรือที่เรียกวา “Granular Fusible Material” แรงกดไมใชกับ การเชื่อมชนิดนี้ ลวดเชื่อมจะทําหนาที่ตวั อารคและตัวเชื่อม ดังรูปที่ 14 แสดงใหเห็นชิ้นงานกําลังถูกเชือ่ ม ดวยลวดเชื่อมชนิด Consumable Electrode Wire แสดงใหเห็นแนวเชื่อม สแลกที่ปกคลุมบนแนวเชื่อม และ Granular Flux ซึ่งอยูบนสุด การเชื่อมชนิดนี้นยิ มใชกบั การเชื่อมแบบอัตโนมัติมากที่สุด

รูปที่ 14 การนําไปใช (Application) ลักษณะที่สําคัญของการเชื่อมชนิด Submerged Arc Welding คือ (1) ใหความเร็วในการเชื่อมสูง (2) อัตราการเติมโลหะลงในแนวเชื่อมสูง (3) มีการละลายลึกสูง (4) รูปรางของแนวเชื่อมสม่ําเสมอ (5) สามารถนําไปทดลอง โดยการ X – ray ไดดี (6) สแลกบนแนวเชื่อมเคาะหลุดไดงาย และ (7) สามารถเชื่อมโลหะที่มีความหนาตาง ๆ กัน การเชื่อมจะกระทําในทาราบและทานอน ผูเชื่อมไมสามารถมองเห็นการอารคได เหมาะสําหรับ เชื่อมเหล็กคารบอนต่ําและคารบอนปานกลาง เหล็กผสมต่ําแรงดึงสูง เหล็กชุบแข็ง และเหล็กสเตนเลสส ชนิดตาง ๆ นิยมใชกับการเชื่อมพอกใหไดขนาดหรือพอกแข็งโลหะที่หนาตั้งแตเบอร 16 จนถึงหนา 1/2” สามารถนํามาเชื่อมไดโดยไมตองบากหนางาน

106

เครื่องมือและอุปกรณที่ใช (Equipment) เครื่องมือที่สําคัญในการเชื่อมชนิด Submerged Are Welding ดูไดจากรูปที่ 15 ซึ่งประกอบดวย (1) เครื่องเชื่อม (2) เครื่องควบคุมบังคับและเครือ่ งปอนลวด (3) ทอรชเชื่อม (สําหรับการเชื่อมอัตโนมัติ) หรือ Welding Gun (สําหรับการเชื่อมกึ่งอัตโนมัติ) (4) ภาชนะบรรจุฟลักซ (Flux Hopper) พรอมดวยกลไกบังคับการไหลปอนฟลักซลงสูแนวเชื่อม (5) กลไกสําหรับการเดินแนวเชือ่ มโดยอัตโนมัติ

รูปที่ 15 เครื่องเชื่อม (Welding Machine) เครื่องเชื่อมสําหรับใชกับกรรมวิธีการเชื่อมชนิดนี้จะตองออกแบบเปนพิเศษ การเชื่อมใชไดทั้ง กระแส AC หรือ DC เครื่องเชื่อมจะตองมี Duty Cycle 100% เพราะ Submerged Arc Welding จะเชื่อม ติดตอกันเปนระยะเวลาเกินกวา 10 นาที ในกรณีที่ใชกระแสไฟ DC อาจใชไดทั้งแบบ DCCV และ DCCC DCCV เหมาะสําหรับใชกับการเชื่อมที่ใชลวดเชื่อม (Electrode Wire) ขนาดเล็ก สวน DCCC เหมาะสําหรับเชื่อมดวยลวดเชื่อมที่มีขนาดโต เครื่องเชื่อมสําหรับใชกบั Submerged Arc Welding จะมี ขนาดตั้งแต 200 ถึง 1,200 แอมแปร ในการเชื่อมแบบอัตโนมัตินิยมใชเชื่อมดวยกระแสไฟ AC แตใน การเชื่อมดวย Multiple Electrode อาจใชทงั้ กระแสไฟ AC และ DC ในขณะเดียวกัน เครื่องปอนลวดเชื่อ (Wire Feeder) ประกอบดวยเครื่องควบคุมและกลไกสําหรับปอนลวดเชื่อม (Consumable Electrode Wire) ไปยัง การอารค ถาเครื่องเชื่อมเปนชนิด DCCC หรือ Drooping Type เครื่องปอนลวด (Wire Feeder) ที่ใช จะตองเปนชนิด Voltage sensing เครื่องปอนลวดแบบนี้รกั ษาอารคโวลเทจใหอยูในคาคาหนึ่งตลอดเวลา โดยอาศัยความเร็วของการปอนลวดเปนเครื่องควบคุม และทํานองเดียวกันถาเครื่องเชื่อมเปนชนิด

107

CCCV เครื่องปอนลวดที่ใชก็ตองเปนชนิดความเร็วคงที่ (Constant Speed) กระแสจากเครื่องเชื่อม จะจายไปยังการอารคมากนอยขึ้นอยูก ับความเร็วของการปอนลวด สวนคาของโวลเทจสามารถปรับ ใหสูงต่ําไดโดยปรับที่ปุมปรับที่เครื่อง อยางไรก็ตามระบบการควบคุมบังคับของทั้งสองกรณี ยัง ประกอบดวยเครื่องชวยในการเริ่มอารค เครื่องควบคุมความเร็วของการเชื่อม อุปกรณเกาะยึดในกรณี ที่ตองใชกับวิธีการเชื่อมแบบอัตโนมัติ หัวเชื่อม (Welding Gun) ในระบบการเชื่อมกึ่งอัตโนมัติ หัวเชื่อมทีใ่ ชชนิด Welding Gun ซึ่งทําหนาที่เปนตัวนําลวดเชื่อม และฟลักซไปยังอารคที่แนวเชื่อม ตามปกติ Flux Hopper จะติดอยูก ับหัวเชื่อมหรือ Welding Gun และ จะเคลื่อนที่จายฟลักซไปพรอม ๆ กับการอารค สวนระบบการเชื่อมดวยวิธีอัตโนมัติ หัวเชื่อมจะเปน “ทอรช” (Torch) ซึ่งจะติดอยูกับมอเตอรของเครื่องปอนลวด โดยมี Flux Hopper ติดอยูกับทอรชอีก ทีหนึ่ง อยางไรก็ตาม ในการเชื่อมดวยวิธกี ารทั้งสองนี้ จําเปนจะตองใหปริมาณของฟลักซไหลปอน ไปยังแนวเชื่อมมากพอที่จะปองกันการอารคจากบรรยากาศได ฟลักซที่ใชสําหรับ Submerged Arc Welding การเชื่อมชนิดนี้การอารคจะเกิดขึ้นภายใตวตั ถุที่เปนเม็ดเล็ก ๆ ชนิดหนึ่ง ซึ่งสมมารถละลายได วัตถุชนิดนีเ้ รียกวา “ฟลักซ” (Flux) ฟลักซนี้จะทําหนาที่เชนเดียวกับสารพอกหุมในลวดเชื่อมทีใ่ ชกับ การเชื่อม SMAW คือปองกันออกซิเจนและไนโตรเจนไมใหรวมตัวกับแนวเชื่อมรวมทั้งทําใหโลหะเชื่อม บริสุทธิ์ขึ้น นอกจากนีย้ ังมีสารหรือโลหะผสมบางอยางรวมอยูใ นฟลักซอีกดวย ฟลักซที่เปนเม็ดเล็ก ๆ นี้จะหลอมละลายเมื่อไดรับความรอนจากการอารคและเมื่อเย็นลงจะแข็งตัวปกคลุมแนวเชื่อม สวน ฟลักซที่อยูสวนบนที่ไมหลอมละลายสามารถนํามาใชงานไดอีก ฟลักซที่ใชกับ Submerged Arc Welding มีหลายชนิด หลายเกรด ฉะนั้นจําจึงเปนจะตองเลือกใหเหมาะกับชนิดของโลหะที่นํามาใชและเขากับ สวนผสมทางเคมีของลวดเชือ่ ม ดูชารทฟลักซและลวดเชือ่ มซึ่งบอกคุณสมบัติทางกลของโลหะเชื่อม ลวดเชื่อม (Electrode Wire) ลวดเชื่อมที่ใชกับ Submerged Arc Welding เปนลวดเชื่อมเปลือยยาวตอเนื่อง ผิวนอกเคลือบ ไวดว ยทองแดงเพื่อปองกันการเกิดสนิม ลวดเชื่อมมีสวนผสมของสาร Deoxidizers ซึ่งเปนสารที่ จะชวยขจัดสิ่งสกปรกออกจากโลหะเชื่อมและทําใหแนวเชื่อมมีคุณภาพสูง นอกจากนี้ยังมีโลหะผสม ชนิดตาง ๆ รวมอยูใ นลวดเชื่อมเพื่อทําใหแนวเชื่อมมีความแข็งแรงมากยิ่งขึ้น สวนผสมของลวดเชื่อม จะตองเขากับสวนผสมของโลหะชิ้นงานได และขณะเดียวกันฟลักซที่ใชจะตองเปนชนิดที่เหมาะกับ ลวดเชื่อมชนิดนั้น ๆ ดวย (ดูจากชารทที่วาดวยฟลักซและลวดเชื่อม) ลวดเชื่อมมีขนาดตาง ๆ เปนมวน พันรอบลูกลอ ขนาดที่ใชมี 1/16”, 5/64”, 3/32”, 1/8”, 5/32”, 3/16”, 7/32 และ 1/4”

108

การเชื่อมเหล็กเหนียวดวย SUBMERGED ARC WELDING (SUBMERGED ARC WELDING OF MILD STEEL)

(1) ดาตานี้ใชสําหรับการเชื่อมทาราบและทาแนวนอน แผนปะกับหลังจะใชกับการเชื่อมแนวตอแบบรองซึ่ง อาจทําดวยทองแดงหรือเหล็ก (หรือ Flux) (2) ดูชารทที่วาดวย “Flux Wire Combination”

109

110

3.9 การตัดและเซาะรองดวย AIR CARBON ARC PROCESS

กระบวนการตัดและเซาะรองนี้เปนกรรมวิธีทําใหโลหะหลอมละลายดวยความรอนสูงที่ ไดจากการอารคของแทงคารบอนแลวเปาโลหะที่กําลังหลอมละลายนี้ดว ยลมที่มแี รงดันอันหนึ่ง หัวฉีด ที่ทําใหอากาศมีความเร็วสูงนี้เคลื่อนที่ขนานไปกับแทง Electrode และฉีดโลหะที่กําลังหลอมละลาย ตามหลังการอารคของแทงคารบอน ความเร็วของการตัดจะแตกตางกันออกไปตามสภาพของวิธกี าร วิธีการตัดและการเซาะรองกระทําไดในทุก ๆ ทา (Position) ดวยวิธีการแบบอัตโนมัติหรือดวยมือ (Automatic or Manually Controlled) การใชงาน (Application) กรรมวิธีของ Air Carbon – Arc Process เปนกรรมวิธที ี่ใชกับการตัดโลหะ การเซาะเอาโลหะ สวนที่มจี ุดบกพรองออก หรือเซาะแนวเชื่อมเกาหรือแนวเชื่อมไมดีออก ใชเซาะรองในการเตรียมงานเชื่อม บริเวณที่เกิดการตัดหรือเซาะรองแคบและโลหะที่กําลังหลอมละลายถูกเปาออกอยางรวดเร็ว จึงทําให โลหะที่อยูโดยรอบไมสูญเสียคุณสมบัติใด ๆ รวมทั้งไมทําใหเกิดการหนีแนวหรือการแตกราว เครื่องมือและอุปกรณ (Equipment) ทอรชประกอบดวยหัวจับ Electrode ชนิดหมุนได เพื่อสะดวกในการปรับมุมของ Electrode และมีหัวฉีดลมเพื่อเปาไปยังบอหลอมละลาย ลมที่ใชไดมาจากเครื่องปมลมที่ใชกันโดยทั่ว ๆ ไป ภายในโรงงาน โดยจะใชความดันระหวาง 80 ถึง 100 PSI สวนตนกําลังไฟฟาไดรับจากเครื่องเชื่อม ชนิด DCCC หรือเครื่องกระแสไฟตรงแบบกระแสไฟคงที่จาก Rectifiers หรือ DC Generator โดยใช ขั้วบวกเปนขัว้ ของ Electrode เครื่องเชื่อมกระแสไฟ AC ก็สามารถใชไดโดยใช Carbon Electrode ชนิดที่ทําขึ้นเพื่อใชกระแสไฟ AC เครื่องเชื่อมชนิดแรงเคลื่อนไฟฟาคงที่หรือ Constant Voltage อาจ นํามาใชกับ Carbon Arc Process นี้ได แตตองระวังใหอยูในชวงกระแสที่กําหนดใหของเครื่องเชื่อม

111

นั้น ๆ ขนาดกระแสที่ใชขนึ้ อยูกับขนาดความโตของแทง Electrode ซึ่งจะมีชวงตัง้ แต 200 แอมแปร สําหรับ Electrode ขนาด 3/16” จนถึง 1,300 แอมแปร สําหรับ Electrode ขนาด 5/8” Electrode Electrode ทําจากคารบอนบริสุทธิ์เคลือบดวยทองแดงมีขนาดตั้งแต 3/16”, 1/4”, 5/16”, 3/8”, 1/2” จนถึง 5/8” วิธีการ (Procedure) หลังจากปลอยใหลมไหลแลว ใหเริ่มอารคและดัน Electrode เบา ๆ ไปบนชิ้นงานอยางรวดเร็ว ความเร็วและมุมของ Electrode จะเปนผูก ําหนดความลึกของรองสวนความโตของ Electrode เปนผู กําหนดความกวางของราง ดูชารทในหนาถัดไป

112

113

บทที่ 4 การเชื่อมตัวเรือเหล็ก (STEEL HULL WELDING) 4.1 วัสดุ ในบทนี้จะกลาวถึงขบวนการผลิตเหล็กกลา, ความเหนียว (No tch toughness), ขอกําหนด สําหรับเหล็กและขอกําหนดสําหรับการเลือกใชอุปกรณในการเชื่อม การผลิตเหล็กกลา ขบวนการผลิต แผนเหล็กตัวเรือโดยปกติจะทําการหลอมไดในเตา 3 แบบ ดวยกันคือ เตาโอเพ็นฮารท (Open hearth) เตาออกซิเจน และเตาไฟฟา เตาโอเพ็นฮารทใชในการหลอมเหล็กกลามาเปนเวลา หลายปแลว สวนเตาออกซิเจนใชออกซิเจนบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาทําใหลดระยะเวลาในการ หลอมโลหะ จึงกําลังเปนทีน่ ิยมใชกันในปจจุบัน สวนเตาไฟฟานัน้ ใชในการผลิตเหล็กโครงสรางตัว เรือนอยมาก สวนใหญเราจะใชเตาไฟฟาในการหลอมเหล็กผสมมาก (High Alloy) และเหล็กหลอ การกําจัดออกไซด ในการผลิตเหล็กกลา ผูผลิตจะตองปองกันปฏิกิริยาทางโลหะวิทยาขบวนการหนึง่ นัน่ คือ ปฏิกิริยาการจับตัวของคารบอนและออกซิเจน แลวเกิดเปนฟองกาซขึน้ ภายในเนื้อของเหล็ก ดังนั้น กรรมวิธีในการหลอมและการกําจัดออกไซดที่ใชในการผลิตเหล็กกลาจึงเปนตัวชี้ชนิดของเหล็กกลาที่ ผลิตขึ้นมาซึ่งไดแก เหล็กกลากําจัดกาซ (Killed Steel) เปนเหล็กที่ไดรับการกําจัดกาซออกไปหมดแลว เหล็กชนิดนี้จะใชเปนสวนโครงสรางที่สําคัญของตัวเรือ จากการที่โครงสรางภายในของเหล็กเปนเนื้อ เดียวกันนี้เอง ทําใหเหล็กชนิดนี้เหมาะทีจ่ ะใชทําเปนแผนเหล็กหนา ๆ การกําจัดกาซ ทําไดโดยเติม ซิลิคอนหรืออะลูมินัมลงไป ถาเติมซิลิคอนจะตองเติมลงไปมากกวา 0.1 % เมื่อเหล็กกลากําจัดกาซ เย็นตัวลงแลว จะเกิดหลุมขึ้นเนื่องมาจากการหดตัวขึน้ ที่บริเวณดานบน สวนนี้จะตองตัดทิ้งไป เหล็กกลากําจัดกาซนอย (Rimmed Steel) มีการกําจัดกาซนอยมาก และนํามาทําเปน เหล็กแผนหนาไดไมเกิน 12.5 มม. (1/2 นิ้ว) และเหล็กชนิดนีจ้ ะใชในสวนโครงสรางตัวเรือที่ไมคอย สําคัญนัก เหล็กกลากึ่งกําจัดกาซ (Semi killed Steel) มีสวนผสมของสารกําจัดกาซนอยกวา เหล็กกลากําจัดกาซ จึงมีการกําจัดกาซเพียงบางสวน ทําใหมีคุณสมบัตดิ ีกวาเหล็กกลากําจัดกาซนอย เพราะเกิดกาซภายในเนื้อเหล็กนอยกวา เหล็กชนิดนี้จะนิยมใชเปนเหล็กที่ตองทําการเชื่อมประสาน และราคาถูกกวาเหล็กกลากําจัดกาซ เพราะมีขั้นตอนการผลิตนอยกวาและสูญเสียเนือ่ งจากการยุบตัว

114 หลังจากเหล็กเย็นตัวลงแลวนอยกวา ดังนัน้ จะเห็นวาเหล็กชนิดนี้นยิ มใชเปนเหล็กในการทําเรือ ทั้งใน รูปแบบของเหล็กแผนและเหล็กโครงสราง การปรับสภาพดวยความรอน โดยปกติเหล็กกลาทําเรอจะทําออกมาโดยการรีด อยางไรก็ตามในบริเวณจุดวิกฤต ของโครงสรางตัวเรือก็จําเปนจะตองใชเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง ดังนั้นเหล็กกลาเหลานี้จะตองผาน การอบปกติ (Normalizing) และมีการควบคุมสวนผสมทางเคมีที่ดีพอ การอบชุบก็สามารถทําให เหล็กมีความเหนียวเพิ่มขึน้ แตการอบชุบปกติจะใชกับเหล็กผสมต่ํา (Low alloy) และเหล็กกลาผสม เทานั้น เหล็กแผนและรูปทรง เหล็กแผนที่ผลิตออกมามีกรรมวิธีในการรีดได 3 แบบ และเรียกเหล็กแผนเหลานี้ ตามกรรมวิธีการรีดไดดังนี้คอื 1. Sheared plate 2. Universal mill plate 3. Continuous strip Sheared plate จะถูกรีดทั้งสองทิศทาง เราอาจจะเรียกวา Cross rolling ก็ไดขบวนการ ผลิตประกอบดวยการทําใหเย็น การทําใหแบน การวางลายเสน การ Stamping การตัด และการ ตรวจสอบ เหล็กแผนชนิดนีจ้ ะมีความเหนียวดีมากทั้งตามแนวยาวและแนวขวาง Universal mill plate จะถูกรีดในทิศทางเดียวจึงทําใหมีความเหนียวต่ําในทางขวาง เครื่องรีดแผนเหล็กชนิดนี้จะมีที่รีดอยู 2 คู คูหนึ่งวางทางตั้งและอีกคูหนึ่งวางตามแนวนอน คูที่อยูต าม แนวตั้งจะเปนตัวรีดขอบของเหล็กแผน ทําใหไมตองเพิม่ ขบวนการตัดแผนเหล็กเขามาอีก Continuous strip เปนเหล็กแผนที่มีลักษณะยาวและกวาง โดยปกติเหล็กแผนนีจ้ ะ ผานการรีดทั้งสองทิศทางมากอนแลวกอนที่จะเขาขบวนการผลิตนี้ ดังนั้นคุณสมบัตใิ นทิศทางดวน ๆ จะอยูระหวางคุณสมบัติของ Sheared plate และ Universal mill plate เหล็กโครงสรางตาง ๆ ที่ถูกรีดออกมาใหเปนทรงตาง ๆ ก็จะมีกรรมวิธีในการรีด คลาย ๆ กับการรีด Universal mill plate นั้นเอง เหล็กหลอและเหล็กตีขึ้นรูป การใชเหล็กหลอและเหล็กตีขึ้นรูปชิ้นใหญ ๆ ในงานตอเรือลดลงมากแลว ทั้งนี้ เนื่องจากการนําเอาเทคโนโลยีใหม ๆ ในการเชื่อมประสานเขามาใช สวนผสมทางเคมี การปรับสภาพ ดวยความรอน และขบวนการผลิตจะเปนตัวชี้คณ ุ สมบัติของชิ้นงานหลอและตีขนึ้ รูป เมื่อมีการทํา เทคนิคการเชือ่ มเขามาแทนที่การใชเหล็กหลอและเหล็กตีขึ้นรูปทั้งในชวงการซอมแซม ดังนั้นปริมาณ คารบอนในเหล็กจะตองมีการควบคุมเปนอยางดี ทั้งนี้เพื่อปองกันขอยุงยากในการเชื่อม

115 โซสมอตัวใหญ ๆ ทําไดทั้งจากการหลอและตีขึ้นรูป นอกจากนีเ้ รายังใชกรรมวิธีการ ตีขึ้นรูปในการทําเบาชวงทาย (Tail shaft) กานหางเสือ (Rudder stock) และสวนประกอบของสมอ เหล็กกลาความแข็งแรงสูง (High Strength Steels) เราจะตองพิถพี ิถันในการเลือกเหล็กกลาความแข็งแรงสูง เพื่อที่จะไดแนใจวาเราได เหล็กที่มีคุณสมบัติทางกลที่ดี และมีคุณสมบัติเชิงเชื่อมประสานดีดว ย ในทางการคาเหล็กกลาความ แข็งแรงสูง แบงออกเปน 2 ชนิด คือ เหล็กกลาคารบอนความแข็งแรงสูง (High Strength carbon steels) มีจุดคราก (Yield point) ประมาณ 345 Mpa (50,000 psi) และเหล็กกลาอบชุบผสมต่ํา (Low alloy quenched and tempered steels) มีจุดครากประมาณ 690 Mpa (100,000 psi) เรานําเหล็กกลาความแข็งแรงสูงมาใชในการตอเรือ ก็เพื่อจะลดน้ําหนักตัวเรือและ หลีกเลี่ยง การใชแผนเหล็กหนา ๆ โดยเฉพาะสวนที่มีความเคนสูง เหล็กนิกเกิลผสมต่ํา (Low alloy nickel steels) ใชงานไดดีที่อณ ุ หภูมิการใชงานต่ํา (ต่ํากวา – 57 ๐C หรือ –70 ๐ F) และมักจะใชบอย ๆ ในบริเวณที่มคี วามเคนวิกฤตเพราะมีความเหนียวดีมาก ความเหนียวของเหล็ก ความเหนียว (Notch toughness or Impact strength) หมายถึง ความสามารถของวัสดุ ในการที่จะรับภาระและดูดซึมเอาพลังงานมาเปลี่ยนเปนการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก คุณสมบัตินี้ทํา ใหวัสดุมีความตานทานการแตกหักของวัสดุในลักษณะเปราะอันเนื่องมาจากการเกิดรอยแตก ถาวัสดุ ดูดซึมพลังงานไดนอยกอนการแตกหัก รอกแตกจะเปนแนวตามเกรนเราเรียกวา เหล็กนั้นเปราะ ความ เหนียวของเหล็กขึ้นอยูกับอุณหภูมิ ดังนัน้ อุณหภูมิเปลีย่ นแปลง (คือ อุณหภูมิทคี่ ุณสมบัติของเหล็ก เปลี่ยนจากเหนียวมาเปนเปราะ) จึงกลายเปนตัวมาตรฐานในการพิจารณาความเหนียวของเหล็ก แต จริง ๆ แลวอุณหภูมิเปลีย่ นแปลงเกิดขึ้นในชวงแคบมาก อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง (Transiton Temperature) การทดสอบความเหนียวของเหล็กโดยมากเราจะใชการทดสอบแบบ Charpy V – notch impact test การทดสอบแบบ Drop Weight สามารถใชแทนกันได และบางคนอางวาวิธีทดสอบแบบ นี้ใหคาอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงที่ตรงกับความเปนจริงมากกวา กราฟของอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงของเหล็ก เหนียวปานกลางแสดงไวในรูปที่ 1

116

รูปที่ 1 อุณหภูมิเสนโคงแสดงอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงของชารพปรองวีทวั่ ไปสําหรับเหล็กกลา ABS เกรด อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง คือ อุณหภูมิทเี่ สนกราฟผานจุดพลังงานที่ถกู ดูดซึมที่กําหนดไว สิ่งสําคัญที่ควรจะทราบก็คือ รูปทรงหรือโครงสรางของเหล็กมีผลตออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงขึ้น ทดสอบที่มีมุมของตัว V นอย จะมีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงสูง และชิ้นทดสอบใหญที่มีความหนา มากกวาจะมีอณ ุ หภูมิเปลี่ยนแปลงสูงกวาชิน้ ทดสอบชนิดเดียวกัน แตมีขนาดเล็กกวา นอกจากผลของ รูปทรงแลวอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงยังขึ้นอยูก ับชนิดของเหล็กที่ใช ระดับความเคนทัว่ ๆ ไป และความถี่ ของภาระที่กระทําตอชิ้นงาน อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึน้ ตามระดับความเคน และความถี่ของภาระ รูปที่ 2 แสดงกราฟ Charpy V-Notch ของเหล็กธรรมดา 3 เกรด มีเหล็กชนิดหนึ่งที่ทํา การอบชุบเพื่อใหมีความแข็งแรงสูง จะสังเกตไดวาเมื่อเปรียบเทียบคาอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงแลว เราจะ ใชคาพลังงานที่ถูกดูดซึม ในการทดสอบเหล็กความแข็งแรงสูงมากกวาการทดสอบเหล็กธรรมดา HY 80 - เหล็กกลาผสมต่าํ , ชุบและอบคืนตัว (Tempered) CS - เหล็กกลากําจัดกาซ, เกรนละเอียด, อบปกติ (Normalized) D - เหล็กกลากําจัดกาซ, เกรนละเอียด B - เหล็กกลากึ่งกําจัดกาซ รูปที่ 2 อุณหภูมิทดสอบ ๐ ซ ( ๐ ฟ)

117 ผลของความหนาของเหล็กแผน ตามหลักทางโลหะวิทยา เหล็กแผนหนาจะมีความไวตอการแตกหักมากกวาเหล็ก แผนบาง จากเหล็กที่มีกรรมวิธีในการผลิตเหมือนกัน ทัง้ นี้ขึ้นอยูกับอุณหภูมิชวงสุดทายของการผลิต นั่นเอง เมื่อเพิม่ ความหนาจาก 12.5 – 38 มม. (1/2 – 1 ½ นิ้ว) พบวาคาอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้น 10 – 20 ๐ C (20 – 40 ๐ F) เมื่อความหนาของเหล็กแผนเพิ่มขึ้น ความสามารถในการเปลี่ยนรูปตามความหนาจะ ลดลง ดังนั้นถาพิจารณาตามทรงทางเรขาคณิตของแผนเหล็ก การเพิ่มความหนาจะเปนการเพิ่ม ขีดจํากัดในการทํางาน และเพิ่มโอกาสที่จะเกิดการแตกหักเนื่องจากความเปราะไดมากขึ้น ที่บริเวณจุดวิกฤต เราอาจลดผลรายที่เกิดจากการเพิ่มหรือลดขนาดของแผนเหล็กได โดยเลือกใชเหล็กที่มีความเหนียวกวาและหนากวา อยางไรก็ตามเราตองคํานึงถึงรายละเอียด โครงสรางตัวเรือดวยวาจําเปนจะตองใชเหล็กแผนหนา โดยไมคํานึงถึงตําแหนงของเหล็กแผนนัน้ คุณสมบัติตามแนวรีดของเหล็กรีด เมื่อเหล็กแผนถูกรีดออกมา เกรนของเหล็กแผนจะยาวไปตามทิศทางที่ถูกรีด ผลนี้ เองทําใหความเหนียวในทางยาวของชิ้นทดสอบจะมีคาสูงกวาความเหนียวในทางขวาง ดังนัน้ เราจึง ควรวางแผนเหล็กใหอยูในทิศทางเดียวกันตามแนวของความเคนที่มคี าสูงสุด ความเหนียวของเหล็กจะมีคาต่ํามากในทิศทางของความหนา (ทิศตั้งฉากกับผิวหนา แผนเหล็ก) ดังนั้นกําลังดึงและความเหนียวของเหล็กจะนอยลงในทิศทางนี้ดวย ดังนั้นจึงควรออกแบบ ใหแผนเหล็กรับแรงดึงนอย ๆ ในทิศทางความหนาของเหล็ก ผลการแปรรูป ผลของการรีดเย็นอาจทําความเสียหายใหวสั ดุไดหลายทางดวยกัน อยางแรกคือทําให เกิดรอยแตกทีผ่ ิวหนาซึ่งอาจจะเปนผลมาจากการตีหรือการแปรรูปอยางรุนแรง อยางที่สองการแปร รูปที่มีความรุนแรงพอสมควรจะลดความแข็งแรงและความเหนียวได ในเหล็กบางชนิดอาจไดรับ ผลเสียเพิ่มขึ้นอีกโดยการเกิดความเครียดสะสม ซึ่งความเครียดนี้จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ การลดความแข็งแรงเนื่องจากการแปรรูปเย็นนีจ้ ะมีผลเห็นไดชัด เมื่อเหล็กแผนนั้น ถูกยืดออกไปมากกวา 3 % ดังนั้นการแปรรูปเย็นของ Bilge Plate และ Gunwale กลมจึงมักจะไมเปน ปญหา อยางไรก็ตามการรีดเหล็กจากแผนหนาเปนแผนบางจะมีผลตอความแข็งแรงของเหล็กแผนนั้น ความเครียดสะสมของเหล็กทําเรือจะไมมผี ลมากนัก แตควรระมัดระวังเมื่อใชเหล็ก ไมกําจัดกาซ และเหล็กที่ทําจากเตา Bessemer เมื่อแปรรูปเย็นเพราะเหล็กเหลานีเ้ มือ่ เกิดความเครียด สะสมจะทําใหเกิดการลดความเหนียวลงอยางเห็นไดชดั การตัดขอบของแผนเหล็กออก โดยเฉพาะเหล็กแผนหนาจะเปนการชวยลดการเริ่ม รอยแตกของเหล็กแผนที่ขอบลงได

118 ความแข็งแรงของโลหะที่ถูกเชือ่ มและบริเวณที่ไดรับผลจากความรอน สาเหตุสําคัญที่ทําใหมีการทําเหล็กตางเกรดกันตามตารางที่ 1 และ 2 ก็คือเกิดความ ตองการคาความแข็งแรงของเหล็กหลาย ๆ คานั่นเอง ซึ่งคาความแข็งแรงของเหล็กนี้ขึ้นอยูก ับชนิด ของโครงสราง ความหนาของเหล็กแผน และอุณหภูมใิ ชงานของเหล็กแผนนัน้ ถาเราใชอุปกรณการเชื่อมที่ไดรับการคัดเลือกแลว จะทําใหผลการเชื่อมมีความ เหนียวดีทั้งตามแนวเชื่อมและบริเวณที่ไดรบั ผลจากความรอน อยางไรก็ตามถากรรมวิธีการเชื่อมใช ความรอนสูงมากก็จะทําใหลดความแข็งแรงของเหล็กได ขอนี้เองเปนเหตุผลสําคัญที่ไมแนะนําใหทํา การเชื่อมแผนเหล็กแบบตอชน (Butt Welding) ในบริเวณที่มีความเคนสูง เชน แผนเชียร ซึ่งตองการ วัสดุชนิดพิเศษ และดวยเหตุผลนี้เองโครงสรางที่ทําการเชื่อมดวยกรรมวิธี Electroslag Electrogas และ Multiple wire submerged arc welding จึงมีความแข็งแรงต่ํา เมื่อเทียบกับการเชื่อมทับหลายหน การ เชื่อมทับหลายหนอาจใชแทนการเชื่อมเพียงครั้งเดียวเมือ่ ตองการความแข็งแรงที่ดีกวา วิธีนี้มีความ สําคัญเมื่อเชื่อมเหล็กความแข็งแรงสูงและเหล็กที่ใชในบริเวณที่มีอณ ุ หภูมิต่ํา วิธีการที่จะทําใหแนวเชื่อมมีความแข็งแรงสูง (มีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงต่ํา) ซึ่งไดแก การทําแนวเชือ่ มใหมีความแข็งแรงสูงเทากับตัวแผนเหล็กเอง เปนวิธีการที่ทําไดยาก และสิ้นเปลือง มาก โดยเฉพาะเมื่ออุณหภูมทิ ี่จะใชงานต่ํากวา – 29 ๐ C ( - 20 ๐ F) และสําหรับโลหะความแข็งแรงสูง ปจจุบันกรรมวิธีการเชื่อมอัตโนมัติยังไมสามารถทําใหรอยเชื่อมมีความแข็งแรงตามความตองการได ความลา ยังไมมีเหตุการณที่ทําใหเห็นวา ความลาเปนองคประกอบสําคัญในการทําโครงสราง ของเรือที่สําคัญคือ ความลาของเหล็กความแข็งแรงสูงไมดีไปกวาเหล็กธรรมดากลาวคือ ความลา วิกฤตยังไมเพิม่ ขึ้นอยางเห็นไดชัดเมื่อเพิ่มจุดครากของเหล็ก ปรากฎการณนจี้ ึงเปนเหตุผลหนึ่งในการ ออกแบบบางกรณีที่ใชโลหะความแข็งแรงสูงจึงปรากฎผลความปลอดภัยในระดับอนุรักษ เมื่อ สัมพันธกับจุดคราก จึงเปนเหตุผลที่ดีที่ควรจะเนนไปที่จดุ วิกฤตของรายละเอียดของโครงสราง เมื่อใช เหล็กความแข็งแรงสูง ขอกําหนดของเหล็ก เหล็กธรรมดาและเหล็กความแข็งแรงสูง ABS และ ASTM กําหนดขีดความสามารถของเหล็กตัวเรือคลาย ๆ กัน ตารางที่ 1 และ 2 แสดงคุณสมบัติทสี่ ําคัญของเหล็กธรรมดา และเหล็กความแข็งแรงสูงไว ขอกําหนดของ ASTM A-131 ครอบคลุมโลหะชนิดนี้ดว ย ถาไมมีขอกําหนดอยางอื่น เหล็กตัวเรือควรมีคุณสมบัติตามเกรด A หรือ AH ซึ่งเปน เกรดของเหล็กที่นิยมใชในทางการคา สําหรับการเชื่อมที่ตองการความแข็งแรงสูงโดยเฉพาะที่ ตองการคุณสมบัติพิเศษ เชน เหล็กที่ใชในบริเวณความเคนสูงหรือใชที่อุณหภูมิต่ําคือ ASTM A 537 CLASS 1, A 537 CLASS 2, A 514, A 516 และ A 517 และ NAVY HY 80

119 ขีดจํากัดความหนาของแผนเหล็ก แตละเกรดของเหล็ก จะมีขีดจํากัดของความหนา ขึน้ อยูกับตําแหนงของเหล็กใน โครงสรางดังแสดงในตารางที่ 3 โดยเฉพาะความหนาของเหล็กที่ตองการคุณสมบัติพิเศษ US. NAVY สหรัฐนาวีมีขอ กําหนดสําหรับ Mild steel แรดดึงสูงและเหล็กผสมต่ําความแข็งแรง สูงไวมากมาย ขอกําหนด MIL-S-22 698 ซึ่งครอบคลุมเหล็กคารบอนทําโครงสรางเรืออยูในขอตกลง กับ ABS เกีย่ วกับขอกําหนดของเหล็กตัวเรือธรรมดา สําหรับเหล็กที่หนากวาขอกําหนดของทั้งสอง สถาบันตองการใหทําการอบปกติ (Normalizing) เพื่อเพิ่มความเหนียวของเหล็ก ขอกําหนดของสหรัฐ นาวีสําหรับเหล็กแรงดึงสูงคือ MIL-S-16113 เกรด HT ซึ่งเปนเหล็กคารบอนแมงกานิส มีจุดคราก ต่ําสุดอยูในชวงประมาณ 290-345 MPa (42,000 – 50,000 psi) ทั้งนี้ขึ้นอยูกับความหนาของเหล็กดวย เหล็กอบชุบทีค่ วามแข็งแรงหลายระดับจาก 345 – 690 Mpa (50,000 – 100,000 psi) จะอยูใ นขอกําหนดของ Naval Material Procurement Specification ผลจากการคนควาสามารถทํา เหล็กทนแรงดึงไดถึง 860 – 1035 Mpa (130,000 – 150,000 psi) เหล็ก U.S.Navy Mil-S-24113 (Ships) เปนเหล็กคารบอน แมงกานิส ปรับสภาพ ความรอนดวยการอบชุบ (QT 50) มีจุดคราก 345 ถึง 485 MPa 50,000 – 70,000 psi) และไดกําหนด ความแข็งแรงเขาไวดว ย ขอกําหนดนี้ไดบรรจุเกรดของเหล็กที่ทําการอบปกติ (Normalizing) ไวดวย ซึ่งคลายกับ ASTM A 537 เหล็กผสมต่ําที่ทําการอบชุบ H 780 และ HY 100 อยูในขอกําหนด MIL-S-16216 การหลอและขึน้ รูป ขอกําหนดของการหลอหาไดจาก ASTM A 27 (เกรด 60-30) และการขึ้นรูปหาได จาก ASTM A 235 ความตองการสําหรับการใชงานที่อุณหภูมติ ่ํา ทั้ง ABS และ U.S.Coast Guard มีกฎที่จะควบคุมยานพาหนะที่ใชในการขนสงกาซ เหลวอุณหภูมติ ่ํา เชน LPG และ LNG ซึ่งมีชวงอุณหภูมใิ ชงานของเหล็กชั้นทองเรืออยู 4 ชวงดวยกัน 1. ที่อุณหภูมิใชงานสูงกวา 0 ๐ C (32 ๐ F) ใชเหล็กตามมาตรฐาน ABS เกรด B หรือ D ที่ผานการรีดแลว 2. ที่อุณหภูมิใชงานระหวาง 0 ๐ C (32 ๐ F) และ – 18 ๐C (0 ๐ F) ใชเหล็กตามมาตรฐาน ABS เกรด E หรือ CS 3. ที่อุณหภูมิใชงานระหวาง – 18 ๐C (0 ๐ F) และ – 57 ๐C ( - 70 ๐ F) คาอุณหภูมิ เปลี่ยนแปลงจะตองต่ํากวาอุณหภูมิใชงาน 5.5 ๐ C (10 ๐ F) นอกจากนี้แนวเชื่อมและบริเวณที่ไดรับอิทธิพล จากความรอนจะตองมีคาความเหนียวมากกวาหรือเทากับที่ออกแบบไว 4. ที่อุณหภูมิใชงานระหวาง – 57 ๐ C ( - 70 ๐ F) และ 196 ๐ C (-320 ๐ F) จะตองใช

120 เหล็กไรสนิมออสเตนไนท เหล็กนิกเกิลผสม หรือเหล็กอะลูมินัมผสม สวนผสมของนิกเกิลอยูในชวง 2 ¼ - 9 % ขึ้นอยูกับอุณหภูมใิ ชงาน เหล็กตามมาตรฐาน ASTM เกรด A 203 มีนิกเกิล 2 ¼ % สามารถใช ในบริเวณใชงานที่อุณหภูมิต่ําถึง – 62 ๐C (80๐ F) เหล็กเกรด A 203 มีนิกเกิล 3 ½ % ใชไดที่อุณหภูมิต่ําถึง – 90 ๐C ( - 130 ๐ F) ดังนั้นถามีสวนผสมของนิคเกิลถึง 9 % ตามเหล็กเกรด A 353 และ A 553 อาจจะ ใชไดที่อณ ุ หภูมิต่ําถึง – 196 ๐ C ( - 320 ๐ F) อยางไรก็ตามคาความเหนียวของเหล็กแผน แนวเชื่อม และ บริเวณทีไ่ ดรับอิทธิพลของความรอนจะตองมีคาตามที่คํานวณไว ที่อุณหภูมิใชงานต่ํากวา – 18๐ C (0๐ F) การเชื่อมแตละครั้งจะตองทําการทดสอบ แนวเชื่อมและบริเวณทีไ่ ดรับอิทธิพลจากความรอนทุกครั้ง การทดสอบโดยวิธี Drop Weight อาจใช แทนวิธีทดสอบแบบ Charpy จะตองทําการทดสอบหาความเหนียวของรอยเชื่อมตะเข็บทั้งตามขวาง และยาว เหล็กชั้นในตัวเรือและเหล็กตัวเรือบางชนิดที่อยูติดกับทองเรือ และเหล็กชั้นในตัว เรือจะตองมีเกรดดีกวาเหล็กตัวเรือธรรมดากลาวคือ มีความเหนียวดีกวา ทั้งนี้เพราะเหล็กเหลานีต้ อง ใชในบริเวณทีอ่ ุณหภูมติ ่ํากวาเหล็กตัวเรือธรรมดานั่นเอง ตารางขางลางนี้แสดงสินคาและอุณหภูมิที่ ใชเก็บสินคานัน้ อุณหภูมิใชงานโดยประมาณ ๐ ๐ C F Vinyl chloride - 14 +7 Ammonia - 33 - 28 Liquefied petroleum gas (LPG) - 46 - 50 Liquefied natural gas (LNG) - 162 - 260 ขอกําหนดสําหรับการเลือกใชอุปกรณในการเชื่อม มีลวดเชื่อม เหล็กเติม และฟลั๊กซ มากมายหลายชนิดในการเชื่อม บางชนิดก็ ออกแบบมาเพือ่ ใชเชื่อมประสานใหมีความแข็งแรงสูง ความเหนียวดี และปองกันการผุกรอนไดดีตาม ความตองการของตลาด เหล็กเติม (Filler Metal) ทั้งหมดที่ใชในการสรางเรือจะตองไดรับการตรวจสอบและ ยอมรับจากผูซื้อเสียกอน สําหรับ ABS ตองการใหมีพยานในการทดสอบลวดเชื่อม เหล็กเติม และ ฟลั๊กซ ใหไดตามที่กําหนด U.S.Coast Guard ใชวิธีการเดียวกับ ABS สวนสหรัฐนาวีใชกรรมวิธีใน การตรวจสอบของตัวเอง AWS และ ABS และสหรัฐนาวี ไดใหคาํ อธิบายและขอกําหนดของลวดเชื่อมในการ ตอเรือไวมากมาย ดังแสดงไวในตารางที่ 4 รายละเอียดเกี่ยวกับขบวนการเชื่อม และลวดเชื่อมหาได จาก AWS Welding Handbook

121 ลวดเชื่อมหรือฟลั๊กซบางชนิดที่ใชในการเชื่อมผานครั้งเดียว และมีความเร็วสูงมักจะ มีความเหนียวต่ํา และไมควรใชในการเชือ่ มบริเวณที่มคี วามเคนสูง เวนเสียแตวา บริเวณที่เชื่อมนั้น ผานการทดสอบแลววามีคณ ุ สมบัติตามตองการ การเลือกใชวสั ดุ ผูออกแบบจะตองเลือกวัสดุที่เหมาะสมไมแตกหักภายใตสภาวะการใชงานปกติ ตัวอยางเชน เราควรเลือกใชเหล็กที่มีความเหนียวมากสําหรับโครงสรางที่ไมคอยตอเนื่อง ที่จะตอง นําไปใชในบริเวณที่มีความเตนสูง หรืออุณหภูมิใชงานต่ํากวาปกติ ถึงแมวาการเลือกใชสวนใหญจะขึ้นอยูก ับความตองการของผูซื้อ แตเราควรจะทราบ วามีเหล็กหลายชนิดหลาบเกรดขายอยูในทองตลาดสําหรับงานโครงสราง เหล็กบางเกรดสามารถ นํามาปรับใหดีขึ้นโดยกรรมวิธีผลิตโลหะเชน ควบคุมอุณหภูมิในขณะรีด การเติมสารเพื่อใหเกรน ละเอียด หรือการอบปรกติ (Normalizing) ดังนั้นการใชวัสดุที่มีความเหนียวชนิดพิเศษจึงเปนทีน่ ิยม ใชแทนการย้ําหมุด เหล็กกลาความแข็งแรงสูงกําลังเปนที่นิยมใชในการตอเรือสินคา เชน สวนตัวเรือ ดาดฟา , เสาและ King poats เหล็กเหลานีม้ ีหลายชนิด และคุณสมบัติแตกตางกันไปขึ้นอยูกับกรรมวิธี การผลิต เชน การรีด การอบคืนตัว การอบอุน กอนเลือกใชจะตองทําการตรวจสอบความเหนียว ความลา และคุณสมบัตเิ ชิงแลนประสาน รวมไปถึงแรงดึงดวย และกอนจะใชจะตองไดรับการตรวจสอบและ ยอมรับจากหนวยที่รับผิดชอบเสียกอน บางครั้งการเลือกใชวัสดุ ก็อาจเลือกตามเครื่องมือเชื่อมชนิดพิเศษหรือผูเชื่อมที่มีฝมือ เปนตน การตัดสินใจในการเชื่อมใชเหล็กความแข็งแรงธรรมดาแทนเหล็กกลา ความแข็งแรงสูงหรือ เหล็กกลาอลูมิเนียมก็อาจจะมีอิทธิพลมาจากความสามารถของเครื่องมือเครื่องใชวสั ดุ และแรงงานที่ จะใชในการซอมในพื้นทีไ่ กล ๆ ดังนั้นในขั้นตอนในการซอมควรจะมีแบบแสดงและใหคําแนะนําไว วาสวนไหนของเรือใชเหล็กความแข็งแรงสูง หรือเหล็กอบชุบเอาไวรวมถึงขบวนการเชื่อมที่ใชในการ ทําโครงสรางและขอแนะนําในการซอมลงไปดวย

122

(รูปภาพ ตารางที่ 1-4)

123

124

125

4.2 ขบวนการเชื่อม (Welding Process) การเชื่อมอารคใชควันฟลั๊กชคลุมดวยมือ (Manual Shielded Metal Are Welding) โดยใช ลวดเชื่อมที่มสี ารพอกหุมเปนขบวนการเชือ่ มหลักที่ใชในการตอเรือ แตอยางไรก็ดียังมีขบวนการ เชื่อมทั้งอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติอีกหลายขบวนการที่ใชในการเชื่อมบางสวนของเรือโดยเฉพาะอยาง ไดผล ขบวนการเชื่อมเหลานัน้ ไดแก การเชือ่ มอารคใตผงฟลั๊กซ (Submerged Arc) , การเชื่อมอารคใช กาซคลุม (Gas Metal Arc) การเชื่อมอารคชนิดลวดแกนฟลั๊กซ (Flux Core Arc) ,การเชื่อมอิเล็กโทร สแลก (Electro slag) และการเชื่อมอิเล็กโทรแกส (Electrogas) เปนตน ขบวนการเชื่อมอยางอิเล็กโทร สแลก และอิเล็กโตรแกสนัน้ ทําใหสามารถเชื่อมชิ้นสวนที่หนาไดโดยการเชื่อมเพียงแนวเดียว เทคนิค การเชื่อมแบบอารคใตผงฟลั๊กซแบบพิเศษนั้นทําใหสามารถเชื่อมตอชนไดในดานเดียว (One Side Butc Weld) สําหรับเชื่อมงานที่มีความยาวมาก ๆ ได ในอนาคตขบวนการเชื่อมใหม ๆ อยาง เชน การ เชื่อมลําอิเล็กตรอน (Electro Beam Welding) และการเชื่อมลําแสงเลเซอร (Laser Beam Welding) อาจจะนํามาใชกับงานตอเรือได ในบทนี้จะกลาวถึงคุณลักษณะสําคัญของขบวนการเชื่อมที่ใชอยูใน งานตอเรือในปจจุบัน

126 การเลือกขบวนการเชื่อมและโลหะเติม (Filler Metal) นั้น ขึ้นอยูก ับปจจัยหลายอยางทั้งนี้ รวมทั้งวัตถุทตี่ องการเพิ่ม, ขีดจํากัดของตําแหนงเชือ่ ม, ลําดับการทํางานเชื่อมและการเคลือ่ นยาย เครื่องเชื่อม ขบวนการเชื่อมและโลหะเติมควรจะเลือกเพื่อใหเนื้อโลหะเติมเขากันไดกับโลหะชิน้ งาน และมีคุณสมบัติทางกลเทากับโลหะชิ้นงานดวย โคต (Code) สวนใหญตองการใหมกี ารรับรองคุณภาพ (Qualification) ของขบวนการเชื่อม ที่ใชกับรอยตอทุกแบบ ขบวนการเชื่อมที่ไดรับการยอมรับโดยอูกอนนํามาใชเปนสิ่งที่หนวยงาน ควบคุมมาตรฐาน (Regulatory Agencies) ตองการ ขบวนการเชื่อมอารคใชควันฟลั๊กซคลุม (Shield Metal Arc Welding) ปจจัยสําคัญทีจ่ ะทําใหไดรอยเชื่อมที่แนนหนา คือ การออกแบบรอยตอที่ดี, การเขาถึงแนว เชื่อม, ความถูกตองของการเตรียมขอบรอยตอ, อุปกรณการเชื่อมที่เหมาะสม, วิธกี ารเชื่อมที่ถูกตอง และชางเชื่อมที่มีฝมือ เพื่อที่จะประกันฝมอื ชางเชื่อม ควรจะใหมีการศึกษาอบรมอยางละเอียดเกี่ยวกับ คุณลักษณะของธูปเชื่อมชนิดตาง ๆ และเทคนิคการเชื่อมที่เหมาะสมสําหรับลวดเชือ่ มแตละชนิด ลวดเชื่อมไฟฟาที่ใชกับมากในงานเชื่อมตัวเรือ แสดงในตารางที่ 5 ตารางที่ 5 ลวดเชื่อมไฟฟามีสารพอกหุม (ธูปเชื่อม) การจัดประเภทโดย AWS ชนิดของสารพอกหุม กระแสไฟเชื่อมและขั้ว E 6010 เซลลูโลส, โซเดียม DC กลับขั้ว E 6011 เซลลูโลส, โปตัสเซียม AC หรือ DC กลับขั้ว E 7016 ไฮโดรเจนต่ํา, โปแตสเซียม AC หรือ DC กลับขั้ว E 7018 ไฮโดรเจนต่ํา, ผงเหล็ก AC หรือ DC กลับขั้ว E 8015 ไฮโดรเจนต่ํา DC กลับขั้ว E 8016/18 ไฮโดรเจนต่ํา AC หรือ DC กลับขั้ว E 9015 ไฮโดรเจนต่ํา DC กลับขั้ว E 9016/18 ไฮโดรเจนต่ํา AC หรือ DC กลับขั้ว E 10018 ไฮโดรเจนต่ํา AC หรือ DC กลับขั้ว E 11018 ไฮโดรเจนต่ํา AC หรือ DC กลับขั้ว E 6020 เหล็กออกไซด AC หรือ DC E 7024 ผงเหล็ก, ติตาเนีย AC หรือ DC E 6027 ผลเหล็ก, เหล็กออกไซด AC หรือ DC ลวดเชื่อมไฟฟาหลายเกรด มีความยืดตัว (Ductility) ต่ําเมื่อเปรียบเทียบกับลวดเชื่อมอื่น ๆ ที่มีระดับความแข็งแรงเทากัน พวกลวดเชื่อมที่มีความยืดตัวต่ําเหลานี้ (E 6012, E 6013, E 7014 จะไม ยอมใหใชเชื่อมในสวนประกอบหลักที่รับแรง เชน ดาดฟากําลัง (Strength Deck), เปลือกเรือ, เปลือก เรือภายใน (Tank Top) ฯลฯ เปนตน

127 การเก็บรักษาลวดเชื่อม เพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อม, เสียหายหรือการถูกความชื้นที่ไมจําเปน จะตองเก็บลวด เชื่อมในที่ที่สะอาดและแหง ลวดเชื่อมชนิดตาง ๆ ตองการการเก็บควบคุมความชื้นแตกตางกัน เชน ลวดเชื่อมชนิด E 6010 และ E 6011 ตองการใหมีความชืน้ ในสารพอกหุมบาง เพื่อใหใชงานไดดี ปกติ แลวไมควรอบจนแหงหลังจากที่ผลิตออกมาแลว นอกจากจะไดรับความชื้นสูงเปนเวลานานหรือเปยก และอุณหภูมแิ บแหงก็ไมควรเกิน 66 ๐ ซ (150 ๐ ฟ) อยางไรก็ดีสําหรับลวดเชื่อมชนิดไฮโดรเจนต่ํา ควรจะแหงสนิทและควรจะเก็บไวใน ภาชนะบรรจุปดผนึกจนกวาจะนํามาใชงาน เมื่อเปดเอามาใชงานแลวควรเก็บไวในเตาอบรักษา อุณหภูมิ 120 ถึง 230 ๐ ซ (250 ถึง 450๐ ฟ) เมื่อจะนํามาใชเชื่อมเหล็กทนแรงดึงสูง (High Strength Steel) หรือเหล็กทนแรงดึงธรรมดาที่มีการยึดตัวสูง (High Restrained) ควรจะทําใหลวดเชื่อมพวกนี้ แหง โดยการอบในอุณหภูมิ 260 ถึง 425 ๐ ซ (500 ถึง 800๐ ฟ) แลวแตชนิดของลวดเปนเวลา 1 ชั่วโมง ถาไมนํามาใชงานทันทีควรเก็บไวในเตารักษาระดับอุณหภูมิกอน แมในระดับอุณหภูมิหอง สารพอกหุม ของลวดเชื่อมไฮโดรเจนต่าํ ก็จะดูดความชื้น จากอากาศ ดังนั้น เวลาที่ทิ้งลวดไวภายนอกจึงจํากัดใหอยูใน 4 ถึง 9 ชั่วโมง ขึ้นอยูกับอุณหภูมิ, ความชื้น, ชนิดของลวดเชื่อม และการนําไปใชงาน สําหรับการนําไปใชงานเชื่อมที่สําคัญหรือเชื่อม เหล็กที่มีความทนแรงดึงสูง เวลามากที่สุดที่ยอมใหทิ้งในอากาศไดก็จะนอยลงกวา 4 ชั่วโมง โดยเฉพาะอยางยิ่งในที่ที่มีอากาศชื้น ควรใชเตาอบแบบทัว่ ไป ซึ่งสามารถรักษาอุณหภูมิไดที่ 120 ๐ ซ (250 ๐ ฟ) ในการเก็บลวดขณะที่มีความชื้นในอากาศสูง เทปรองหลัง (Tape Backing) มีวัสดุที่ใชรองหลังอยูหลายประเภท เชน ใยแกว (Fiber Glass) ซึ่งใชในการเชื่อมตอ ชนในงานสนาม โดยเชื่อมเพียงดานเดียวไมตองพลิกกลับมาเซาะรองอีก วัสดุรองหลังบางชนิดก็ใช ติดกับงานโดยใชกาว บางชนิดก็ใชเพียงแตสอดเขาไปใตรอยตอที่จะเชื่อม ในบางกรณีของการเชื่อม แบบอัตโนมัตหิ รือกึ่งอัตโนมัติ อาจใชการเชื่อมมือในการเชื่อมแนวราก (Root pass) หรือแนวแรกกับ แผนรองหลังกอนที่จะทําการเชื่อมตอชนโดยอัตโนมัตหิ รือกึ่งอัตโนมัติจนเสร็จ ตอไปควรใชความ ระมัดระวังที่จะไมใหมีการเชื่อมทะลุเทปรองหลัง บางทีอาจใชแผนรองหลังทองแดงชั่วคราวรองเทป อีกชั้นหนึ่ง เพือ่ ปองกันการเชื่อมทะลุ การเชื่อมอารคใตผงฟลั๊กซ (Submerged Arc Walding) การเชื่อมอารคใตผงฟลั๊กซ ใชมากในการเชื่อมตอชนของสวนประกอบที่เปนแผน แบบเรียบ (ดาดฟา, ฝากั้น และสวนเปลือกเรือที่เปนแผนราบบริเวณทองและดานขางเรือ) และใชใน การเชื่อมตอฉาก (Fillet Weld) ในตําแหนงทาราบและทาขนานนอน ขบวนการเชื่อมนี้ใชในการ เชื่อมตอของแผนดาดฟาในเรือทั้งในแนวนอน (Butt) และแนวฉาก (Seam) โดยที่มุมเอียงเวลาเดิน ลวดเชื่อมลงไมเกิน 1 องศา ในการเชื่อมแนวเดียวของแผนเหล็กรองตัววี หนา 19 มม. (3/4 นิ้ว) หรือ

128 มากกวา และไมเกินกวา 3 องศา ในการเชือ่ มหลายแนว (Multipass) ในการเชื่อมตอรอง หรือตอฉาก อยางไรก็ตามในการเชื่อมหลายครั้งใหทําในทิศทางเดินขึน้ แตละอูเรือควรจะจัดตั้งมาตรฐานขบวนการเชื่อม (Standard Welding Procedure) และรายละเอียดของรอยตอสําหรับแผนที่มคี วามหนาตาง ๆ ของตนเอง แฟคเตอรที่ตองทําการควบคุม ก็คือชนิดและขนาดของลวดเชื่อม, ปริมาณความชื้น, กระแสไฟฟา, ศักดาไฟฟา, ความเร็วของการ เชื่อม และเกรดกับความละเอียดของฟลั๊กซ ผูทําการเชื่อมจะตองรูวา การเปลี่ยนแปลงไปจากขอมูล ควบคุมมาตรฐานอะไรและเทาไรจึงจะเปนการชดเชยตอความเปลี่ยนแปลงระยะชองเปดที่ราก (Boot Opening) และสภาวะผิดปกติอื่น ๆ ได ความสะอาดของรอยตอ การเตรียมขอบและการจับยึดจะตอง ใหความสนใจมากกวาการเชือ่ มมือ การเชื่อมยึด (Tack Weld) ไมเพียงแตจะตองมีขนาดใหญพอที่จะไมใหเกิดรอยราว แลวจะตองมีความยาวสั้นและเวนชวงชิดพอที่จะยึดแผนเขาดวยกันอยางแนนหนา และถาเกิดรอยแตก ขึ้นในรอยเชื่อมยึดจะตองเจียรออกใหหมด แผนตอชั่วคราว (Run-off Tab) จะติดไวที่ปลายทั้งสองขางของรอยตอที่จะทําการ เชื่อม แผนตอนี้จะตองทําการเชื่อมอยางแนนหนาติดกับแผนแมงาน เพื่อปองกันการบานตัวออก เนื่องจากความรอน จากการเชื่อมควรจะเซาะรองในแผนตอดวยใหมรี ูปรางเดียวกับรองของรอยตอ แนวเชื่อมแตละแนวควรจะเริ่มที่ขอบนอกของแผนตอใหมากที่สุดเพือ่ ใหสภาวะการเชื่อมคงที่ เมื่อทํา การเชื่อมไปถึงรอยตอที่ตองการแลว บางครั้งเมื่อจําเปนตองหยุดเครื่อง กอนที่จะเชือ่ มถึงสุดปลายอีก ดานหนึง่ จะตองนําเครื่องเชื่อมไปเริ่มทําการเชื่อมใหมทแี่ ผนตอของปลายอีกดานหนึ่ง และเชื่อมกลับ ตามแนวเชื่อมที่ตองการจนมาถึงจุดที่หยุดเชื่อม ไมเชนนั้นแลวควรจะทําการเชื่อมตอเนื่องโดยตลอด โดยไมมีการหยุดจากปลายขางหนึ่งจนไปสุดที่แผนตอทีป่ ลายอีกขางหนึ่ง ลําดับการเชื่อมแบบถอยหลัง (Back step Type of Sequence) ใชในการเชื่อมตอแผน งานเขาดวยกัน ชวยลดทั้งการบิดตัวและโอกาสที่จะเกิดการแตกรอน (Hot Cracking) ที่ปลายอาง ซึ่ง หยุดเชื่อมโดยใชวิธีเชื่อมแบบถอยหลัง (Back step) ใชขบวนการเชื่อมอารคใตผงฟลั๊กซ ในการ เชื่อมตอชนแนวนอน (Seam) เปนแนวแรกยาว 2 ถึง 2 ½ เมตร เสร็จแลวจึงเชื่อมสําเร็จ โดยเริ่มจาก ปลายตรงขามจนมาถึงจุดที่เริ่มตนเชื่อมครั้งแรก อุปกรณที่ใชโดยทั่วไปจะติดตั้งอยูกับแครเลื่อน ซึ่งเคลื่อนที่อยูบนรางที่จัดวางขนาน ไปกับแนวตอเชื่อม แมวาระบบการใชหวั เชื่อมเดี่ยวจะเปนแบบที่ใชกันมากที่สุด แตระบบการเชื่อมใช หัวเชื่อมหลายหัว (Multiple Arc System) ที่ใชหัวเชื่อม 2 หรือ 3 หัว ก็ใชบอย ๆ เพื่อเพิ่มอัตราการ ละลายเติมโลหะ (Deposition rate) นอกจากระบบหัวเชื่อมหลายหัวแลว วิธีพเิ ศษ เชน เทคนิคลวด รอน (Hot Wire) และการใชผงเหล็กเติม (ซึ่งตองมีการรับรองคุณภาพวิธีการเชื่อม (Procedure Qualification) ใหม) ก็ถูกใชเพื่อเพิ่มอัตราการละลายเติมใหมากขึ้นไปอีก

129 เมื่อเชื่อมเหล็กโดยเฉพาะเหล็กทนแรงดึงสูงที่ใชในงานที่มีอุณหภูมิต่ํา, เปนความจําเปน ที่จะตองใชการเชื่อมมากแนวกวาปกติ เพื่อใหไดความเหนียวรอยบาก (Notch Toughness) มากขึ้น การเชื่อมดานเดียวแบบอารคใตผงฟลั๊กซโดยอัตโนมัติ ไดรับการพัฒนาเพื่อใหได รอยเชื่อมที่เชือ่ ถือไดโดยไมตองมีการเชื่อมซอมในดานตรงขามอีก หนึ่งในวิธีการรองหลัง (Backing) ดังที่แสดงในรูปที่ 4 วิธีนี้ตองใชฟลั๊กซคุณภาพพิเศษ เพื่อใหทนความรอนเขาชิ้นงานสูงได และยัง จะตองเปนตัวบรรจุโลหะเชือ่ มหลอมละลายเพื่อวาจะไดรูปรางดานลางของรอยเชื่อมอยูในเกณฑที่ ยอมรับได แผนรองหลังทองแดง (Copper Backing) ใชรองรับฟลั๊กซดวยแรงกดสม่ําเสมอ โดยปกติ ใชความดันจากอากาศ และไมตองการเตรียมรองแผนเหล็กที่จะทําการเชื่อมจะถูกยึดอยูด วยกันดวย วิธีทางกลหรือใชแมเหล็ก รอยเชื่อมตอฉาก (Fillet Weld) นั้น สามารถทําไดโดยอัตโนมัติ โดยชิน้ สวนที่จะทํา การเชื่อมถูกยึดติดดวยกัน แบบเดียวกับทีท่ ําในโรงงานทําแผนผนัง (Panel shop)

รูปที่ 4 รายละเอียดของรอยตอโดยทั่วไปที่ใชในการเชือ่ มอารคใตผงฟลั๊กซ

การเชื่อมแบบนี้ใชในการติดตั้งเหล็กเอ็นเสริม (Stiffener) หรือคานขนาดใหญ (Girder) เขากับแผนผนัง (Plate Panels) หรือใชในการประกอบคานรูปตัวที (T- Girder) ดังแสดงในรูปที่ 5

130

รูปที่ 5 การเชื่อมตอฉากเหล็กเสริมเขากับแผงเหล็กโดยใชการเชื่อมอารคใตผงฟลั๊กซโดย อัตโนมัติการเชื่อมจะทําพรอม ๆ กันทั้งสองขางของเหล็กเสริม

131 รนลวดและฟลั๊กซควรถูกเก็บในที่แหงเพือ่ รักษาผิวที่สะอาดและเปนมันแววของลวดเอาไว สําหรับ ฟลั๊กซควรเก็บในภาชนะที่ปด ผนึกเพื่อปองกันการดูดความชื้น ฟลั๊กซชนิดไฮโดรเจนต่ําอาจจะตองทํา การอบแหงกอนนํามาใชงาน ถามีปริมาณความชื้นอยูสูงเกินไป การเชื่อมอารคแกสคลุมโลหะ (Cas Metal Are Welding) ในขบวนการเชื่อมอารคใชแกสคลุมโลหะลวดเชื่อมตันจะถูกปอนไปยังบริเวณอารค และอารคถูกคลุมกันดวยแกส การเชื่อมอาจเปนแบบอัตโนมัติก็ได ในวิธีกึ่งอัตโนมัติก็ได ลวดเชื่อม และแกสจะถูกปอนไปยัง “ปนเชื่อม” แบบมือถือผานทอออนมีแกสหลายชนิดที่ใชคลุมกันรวมทั้ง อารกอน , CO2 หรือแกส ผสมของอารกอนกับ CO2 , ออกซิเจน หรือแมกระทั่งกับไนโตรเจน ขบวนการเชื่ออารคแบบนี้ใชในการเชื่อมอลูมิเนียม,ไตตาเนียม และโลหะที่ไมใช เหล็กอื่น ๆไดดีเทากับเชื่อมเหล็กกลา มีประโยชนในการใชเชื่อมเหล็กกลา มีประโยชนในการใชเชื่อม เหล็กกลาผสมต่ํา (Low Alloy steel) ที่มีจุดครากที่ 550 MPa (80000 PSI) หรือมากกวา ทั้งนี้เพราะ บริเวณอารคของขบวนการเชื่อมนี่มีไฮโดรเจนต่ํา และทําความเหนียวรอยบากของรอยเชื่อมที่เสร็จ แลวมีคาสูง อยางไรก็ตามขบวนการเชื่อมนี้ไมใชกนั แพรหลายในการ เชื่อมประกอบเหล็กทองเรือ เนื่องจากอุปกรณของมันคอนขางเทอะทะ และตองตอทอแกสยาวมาก นอกจากนั้นขบวนการนี้ยัง ไดรับผลจากการที่ลมพัดมาก จําเปนตองสรางที่กันลมสําหรับการเชื่อมกลางแจง แมกระนัน้ ก็ยังใช การเชื่อมอารคใชแกสคลุมมากในการเชื่อมประกอบสวนยอย ในการสรางทองเรือความสะอาดผิวมี ความสําคัญมากตอขบวนการ เชื่อมนี้มากกวาขบวนการอื่น ๆ การเชื่อมอารคในแกสคลุมมีหลายชนิด ไดแก การเชื่อมแบบพัลสเปรย (Spray Transfer) แบบอารคลัดวงจร (Short Circuit Arc) และแบบพัลสอารค (Pulse arc) การเชื่อมแบบพัลสเปรยมีลักษณะพิเศษคือ มีอัตราการละลายเติมสูง และความเขม กระแสไฟฟา (Current Density) สูง ดังนั้นจึงแนะใหนําไปใชกับโลหะแผนหนาในทาราบ การเชื่อมแบบอารคลัดวงจรมีความรอนเขาชิ้นงานนอยลง ทําใหสามารถใชเชื่อม โลหะแผนบางและเชื่อมในทาอื่น ๆ นอกจากทาราบได ดังนัน้ จึงมีประสิทธิผลในการใชเชื่อม กึ่งอัตโนมัติมากขึ้น การเชื่อมแบบพัลสอารคมีลักษณะของกระแสไฟฟาเปลื่อนแปลงคาอยูร ะหวาง 2 ระดับ ระดับบนเปนกระแสสูงสุด และระดับลางเปนกระแสไฟฟายืนพื้น (Background Current) พัลส อารคอาจนําไปใชในการเชือ่ มไดทุกทา มีประโยชนมากสําหรับการเชื่อมตอแผนหนา การเชื่อมอารคลวดแกนฟลั๊กซ (Flux Cored Arc Welding) การเชื่อมอารคลวดแกนฟลั๊กซคลายกับการเชื่อมอารคใชแกสคลุม นอกจากลวด เชื่อมของขบวนการนี้บรรจุฟลั๊กซไวในแกนกลาง และอาจใชแกสคลุมรวมดวยหรือไมก็ได อยางไรก็ ตามฟลั๊กซไมไดเปนตัวเปลีย่ นปฏิกิริยาของการอารคและปฏิกิริยาทางโลหะวิทยาในบอเชื่อม (Weld Puddle) เปนพิเศษ ทําใหผลคลายกับกริยาและปฏิกิริยาของลวดเชื่อมสารพอกหุมทัว่ ๆ ไป แตการ

132 เปลี่ยนตําแหนงฟลั๊กซนี้ ทําใหเลี่ยงการเสื่อมของฟลั๊กซที่ผิวและผลจากภาวะอากาศไดมากกวาการ เชื่อมอารคใชแกสคลุม ดังนั้นจึงใชในการเชื่อมกลางแจงในอูได อาจใชเชื่อมทาตัง้ และทาเหนือหัวได โดยใชลวดเชือ่ มบางชนิด ฟลักซที่ใชมีหลายชนิดและเลือกใหเหมาะกับความตองการทางโลหะวิทยา และการ เชื่อมอาจใชแกสคลุมชวยดวยหรือไมใช โดยทั่วไปแกสคลุมมีสวนชวยใหมีความเหนียวรอยบากใน รอยเชื่อมสูงขึ้น และลดรอยบกพรอง อาจเพิ่มผงโลหะเพือ่ ใหเนื้อโลหะเชื่อมเพิ่มความแข็งแรง, ความ เหนียว หรือความแข็ง-ลวดเชือมแกนฟลั๊กซอาจมีโลหะผสมเพิ่มเพื่อใหมีความแข็งแรงและความ เหนียวเพิ่มในการเชื่อมเหล็กกลาทนแรงดึงสูงแตปจจุบันยังไมมีมาตรฐานกําหนดลวดชนิดนี้ ดังนัน้ จึง จําเปนตองทําการทดสอบคุณภาพเปนพิเศษเพื่อใหไดการยอมรับจากองคการจัดชั้น (เรือ) กอน ลวดแกนฟลั๊กซเหล็กกลาคารบอนต่ําแสดงใน AWS A 5.20 ซึ่งเปนขอกําหนด สําหรับลวดเชือ่ มเหล็กดีเหนียว การจัดแบงชั้นลวดเชื่อมแสดงไวในตารางที่ 6 ลวดชนิด E 70T – 1 เปนชนิดใชงานทั่วไป ในการเชื่อมแนวเดี่ยวหรือหลายแนว และมีความไวตอการเสื่อมที่ผิวมากกวา ชนิด E 70T – 2

133

รูปที่ 6 การเชื่อมอิเล็กโตรสแลคและอิเล็กโตรแกสในแนวตั้ง ลวดชนิด E 70T – 2 มีการเพิ่มตัวลดออกซิเจน (Deoxidizer) อยูในแกนลวดดวย เพื่อลดความไวตอสนิมบนแผนแมงาน และใชสําหรับเชือ่ มแนวเดียวโดยเฉพาะ ตามกฎแลวไมควรใช ลวด E 70T – 2 ในการเชื่อมทับมากกวา 2 แนว

134 ลวดชนิด E 70T – 5 จะใหรอยเชื่อมที่มคี วามเหนียวรอยบากดี สําหรับลวดเชื่อม เหล็กกลาคารบอนต่ํา อยางไรก็ดีลวดเชื่อมชนิดนี้ใชยากกวาชนิด E 70T – 1 และ E 70T – 2 จึงไมคอย ไดใชนอกจากตองการจะไดความเหนียวรอยบากสูงสุดเทานั้น การเชื่อมอิเล็กโทรสแลค และอิเล็กโทรแกส (Electroslag and Electrogas Welding) การเชื่อมอิเล็กโทรสแลค และอิเล็กโทรแกส เปนการเชื่อมอัตโนมัติสําหรับการเชื่อม หลอมละลายในแนวตั้ง ในการเชื่อมอิเล็กโทรแกส, ลวดแกนฟลัก๊ ซ หรือลวดตัน จะถูกปอนมายังจุด อารค และคลุมกันดวยแกส CO2 หรือแกสอื่น ๆ ขึ้นอยูกับชนิดของโลหะแมงาน ขบวนการเชือ่ มนี้ เหมาะสําหรับการเชื่อมตอแผนที่มีความหนามากกวา 40 มม. (1½ นิว้ ) แตก็สามารถนําไปใชเชื่อมแผน หนาเพียง 20 มม. (3/4 นิว้ ) ได ถึงแมการเชื่อมอิเล็คโทรสแลค และอิเล็คโทรสแกสในงานประกอบสวนตัวเรือยังอยู ในขอบเขตจํากัด แตก็มีการนําไปใชเชื่อมเปลือกเรือในแนวตั้งบาง การเชื่อมตอชนในแนวตั้งของแผน เชียร (Sheerstrake) จะใชอิเล็คโทรสแลค หรืออิเล็คโทรสแกส ในกรณีที่ตองการความเหนียวสูงใน รอยเชื่อม และบริเวณทีไ่ ดรับผลจากความรอน รวมทั้งคุณสมบัติทางฟสิกสที่ดีอื่น ๆ ดวย ในการเชื่อมอิเล็คโทรสแลค กระแสไฟฟาไหลผานสแลคหลอมเหลวเพื่อไปหลอม ละลายลวดเชือ่ มและโลหะแมงานคลายกับการหลอที่เปนไปอยางตอเนื่อง (ดูรูปที่ 6) แผนรอง ทองแดงที่หลอเย็นดวยน้ํา (Copper Sliding Shoes) ใชติดตั้งกับดานขางทั้งสองของรอยเชื่อม เพื่อ รองรับโลหะเหลวเอาไว และเคลื่อนที่โดยตอเนื่องขึ้นดานบนในขณะเดียวกับที่โลหะหลอมเหลวเริ่ม แข็งตัวจากดานลาง ในขบวนการเชื่อมอิเล็กโทรสแกส ขั้นตอนในการเชื่อมคลายกับขบวนการเชือ่ ม อิเล็คโทรสแลคเพียงแตอารคถูกคลุมดวยแกสแทนทีฟ่ ลั๊กซ (ดูรูปที่ 6) วิธีใชหลอดนําลวดแบบหมดเปลือก (Consunable Guide Tube Method) ถาเปนการเชื่อมแนวตัง้ ระยะสั้น ๆ อาจใชการเชื่อมอิเล็คโทรสแลคแบบแผนใช รองหรือเชื่อมปะกับอยูก ับที่ (ดูรูปที่ 7 ) กับแนวเชื่อม เชื่อมนี้ปกติทําดวยแผนทองแดงหนาและมีน้ํา หลอเย็น อาจใชหลอดนําลวดแบบหมดเปลืองใสลงในรองแนวเชื่อมกอนเริ่มเชื่อม วิธีใชในการ เชื่อมตอชนแนวตั้งที่คอนขางสั้นซึ่งมีลักษณะแบบเดียวกับกงทางยาว (Longtudinal Framing) ขณะที่ใชหลอดนําลวดแบบหมดเปลือง ในการเชื่อมตอชนทาตั้งที่มีความยาวมาก ๆ ตองทําการตอหลอดนําลวดหลายๆ อันเขาดวยกัน ในกรณีนแี้ ผนรองทองแดงจะเคลื่อนที่ตามขึ้นไป ดวยเปนระยะ ๆ ดังที่แสดงในรูปที่ 7 หรืออาจใชแผนรองเดียวชนิดอยูก ับที่ขนาดยาวแทนก็ได การเชื่อมสตัทด (Stud Welding) ปลายของสตัทดเหล็กที่จะเชื่อมนั้น จะบรรจุดวยฟลั๊กซที่เปนของแข็งหรือผลึก ฟลั๊กซนี้ทําหนาที่เปนตัวทําใหอารคเสถียร (Arc Stabilizer) และเปนตัวกําจัดออกซิเจน (Decxidizing Agent)

135 ปนเชื่อมสตัทดนั้นมีอยู 2 ชนิด คือแบบอารคและแบบปลอยประจุจากคาปาซิเตอร (Capacitor Discharge ) ปนเชื่อมปลอยประจุจากคาปาซิเตอรนั้นเหมาะกับการเชือ่ มสลักยึดที่มขี นาด เล็ก ในปนระบบอารคจะมีครอบทําดวยกระเบื้อง (Porcelain ) ครอบอยูรอบปลายของสตัทด เพื่อกัก โลหะหลอมเหลวใหอยูใ นที่และปองกันรอยเชื่อมจากบรรยากาศ การเชื่อมสตัทดตองการผูที่ไดรับ การฝกอยางดี มีความคุนเคยกับการตั้งเครือ่ งใหเหมาะสมกับสตัทดขนาดตางๆ ตําแหนงของการเชื่อม และสภาวะเชือ่ มที่แปรผันอื่น ๆ ขบวนการเชื่อมจะตองทดลองทํากับงานจริงเพื่อใหทราบถึงศักย ไฟฟา, กระแสและการตั้งเวลาในการเชื่อมที่เหมาะสมกอน เมื่อใชที่จับยึดงานจับใหสตัทดอยูในตําแหนงที่ถูกตอง และตั้งฉากอยางแทจริงกับผิว ที่จะทําการเชือ่ ติดจะทําใหไดผลงานดี พืน้ ที่บริเวณรอบสตัทดจะตองสะอาด แวววาวและแหงกอน เชื่อม สําหรับสตัทดที่มีขนาดใหญ การตั้งภาวะการเชื่อมที่ถูกตองเปนสิ่งจําเปนมาก และหนวยจาย กําลังไฟฟาเชือ่ มจะตองมีขนาดใหญพอทีจ่ ะจายกําลังไฟใหพอ

เมื่อเริ่มเชื่อมงานใหมแตละครั้งและบางชวงระหวางทําการเชื่อมจํานวนมาก ควรจะ เชื่อมสตัทดทดสอบบนแผนเหล็กที่ไมใช และทดสอบดวยการตีดวยคอน จนกระทั่งสตัทดนั้นราบกับ แผนเหล็กโดยไมหลุด การทดสอบนี้จะแสดงใหเห็นวา เราไดรักษาสภาวะการเชื่อมที่ถูกตองไวเสมอ

136 หรือไม การทดสอบวิธีอื่น เชน การทดสอบงอบางสวน (Partial Bend) หรือทดสอบบิด (Torque Test ) โดยใชอุปกรณเฉพาะบางครั้งก็กําหนดใหทํา ตารางที่ 6 ลวดเชื่อมแกนฟลั๊กซเหล็กกลาคารบอน ความแข็งแรงดึงต่ําสุด ความทนแรงกระแทกแบบชารปรองบากวี การจัดประเภท (Charpy V-Notch) แกสคลุม MPa Psi โดย AWS จูนล ที่ ๐ ซ , ฟุตบอนด-ที่ ๐ ซ.

E 60T – 7 E 60T – 8 E 70T – 1 E 70T – 2 E 70T – 3 E 70T – 4 E 70T – 5 E 70T - 6

ไมใช ไมใช CO2 CO2 ไมใช ไมใช หรือไมใช ไมใช

460 428 495 495 495 495 495 495

67000 62000 72000 72000 72000 72000 72000 72000

27 ที่ -18 27 ที่ -18 27 ที่ -29 27 ที่ -18

20 ที่ 1 20 ที่ 1 20 ที่ -20 20 ที่ 1

การเชื่อมเทอมิต (Thermit Welding) แมวาจะคอยมีการใชในปจจุบัน แตกย็ ังสามารถใชเชื่อมสวนที่มีขนาดใหญหนา เชน โครงทายเรือ, แทนหางเสือ (Stern Post) ที่ทํามาจากการตีขึ้นรูปหรือการหลอ ปฏิกิริยาทางเคมีในขบวนการเชื่อมนี้ จะใหทั้งความรอนในการเชื่อมและใหโลหะ เติมสวนผสมของอะลูมิเนียมกับเหล็กออกไซดจะถูกจุดระเบิดโดยไมใหสัมผัสกับอากาศ ขณะทีก่ รวย บรรจุสวนผสมนี้อยูเหนือบริเวณทีจ่ ะเชื่อมโลหะที่ไดรบั ความรอนหลอมละลาย จะไหลลงมาสูแบบที่ ทําไวรอบแนวที่จะเชื่อมนัน้ ขั้นตอนสวนที่สําคัญคือ ตองทําการใหความรอนกอน (Preheat) แก ชิ้นสวนที่จะทําการเชื่อมอยางทั่วถึง การเชื่อมเหล็กกลาทนแรงดึงสูง (High Strength) และเหล็กกลาที่ใชในอุณหภูมิต่ํา (Low Temperature Steal) ถาเปรียบเทียบกับการเชื่อมเหล็กที่มคี วามทนแรงดึงปกติแลวจะตอง ระมัดระวังเปนพิเศษในเรื่องลวดเชื่อมไฟฟา อุณหภูมิอุนงานกอนและอุณหภูมิขณะกําลังเชื่อม (Preheat and Interpass Temperature) ในการเชื่อมเหล็กกลาความแข็งแรงสูง ลวดเชื่อมไฟฟาชนิด ไฮโดรเจนต่ําซึ่งมีความแข็งแรงเทากับแผนงาน ตองใชเชื่อมในสวนที่สําคัญและจะมีการอุนงานกอน เชื่อมเสมอ การควบคุมอุณหภูมิและความรอนเขาชิ้นงานอาจจําเปนขึ้นกับชนิดของเหล็กกลานั้น เมื่อทําการเชื่อมเหล็กกลาความแข็งแรงธรรมดากับเหล็กกลาความแข็งแรงสูง ควรจะ ใชลวดเชื่อมไฮโดรเจนต่ํา แตไมจําเปนทีล่ วดเชื่อมจะตองมีความแข็งแรงเทากับวัสดุที่มีความแข็งแรง สูงกวานั้น ในสภาวะที่มกี ารยึดตัว (Restrain) สูงควรจะใชลวดเชื่อมที่ใหโลหะเติมทีม่ ีความแข็งแรงต่ํา

137 อยางไรก็ตาม การจํากัดความชื้นในลวดเชื่อมใหเหมาะกับการที่จะเชื่อมเหล็กทนแรงดึงสูงควรจะ กระทํา เหล็กกลาใชกบั อุณหภูมิต่ํา เหล็กกลาธรรมดาหรือเหล็กกลาความแข็งแรงสูงที่ใชกับงานอุณหภูมิตา่ํ กวา –18 ๐ ซ (1 ๐ ฟ) จะตองมีคาความเหนียวรอยมาก (No toh Toughness) ตามที่ระบุไวที่ 5.5 ๐ ซ (10 ๐ฟ) ต่ํากวา อุณหภูมิใชงานที่ต่ําสุด โลหะเชื่อม (Weld Motzl) และบริเวณทีไ่ ดรับผลจากความรอน(HAZ) จะตอง มีความเหนียวรอยบากเทา ๆ กับโลหะแมงาน เพื่อใหเปนไปตามความตองการนี้ จําเปนตองใช ขบวนการเชื่อมที่ควบคุมอัตราความรอนเขางาน ดวยเหตุอันนีจ้ ึงอาจตองทําการเชือ่ มแนวขึน้ โดย ขบวนเชื่อมอารคควันฟลั๊กซคลุม หรืออารคใตผงฟลั๊กซมากกวาการเชือ่ มเหล็กกลาธรรมดา กับทั้งอาจ ตองควบคุมอุณหภูมิระหวางการเชื่อม (Interpass Temperature) ดวย เหล็กกลาผสมต่ําชุบและอบคืนตัว (Quenched and Tempered Low Alloy Steel) การเชื่อมเหล็กกลาชุบและอบคืนตัวที่มีจดุ ครากอยูที่ 550 ถึง 690 MPa (80000 ถึง 100000PSI) จะตองใชขบวนการเชื่อมพิเศษ ตองใชลวดเชื่อไฮโดรเจนต่ําที่มีความแข็งแรงเทียบเทา กับโลหะแมงาน บริเวณที่ไดรับผลจากความรอน สวนใหญแลวจะเปนบริเวณจุดออนที่มีความเหนียว รอยบากต่ํา ในการจํากัดความรอนเขาชิ้นงาน การใชอุณหภูมอิ ุนงานกอนใหต่ําที่สุดและควบคุม อุณหภูมิระหวางการเชื่อมใหอยูสูงสุดเปนสิ่งจําเปน อาจจะใชขบวนการเชื่อมอารคใตผงฟลั๊กซหรือ ขบวนการเชื่อมอัตโนมัติอื่น ๆ แตจะตองควบคุมความรอนเขาชิน้ งานอยางระมัดระวัง และเปน ขบวนการที่ผานการทดสอบรับรองคุณภาพเปนพิเศษแลวเทานัน้ กับสําคัญมากที่จะตองปฏิบัตติ าม ขอกําหนดการเชื่อม และคําแนะนําของผูผลิตแผนเหล็ก แมกระนัน้ อาจจะไมไดคาคุณสมบัติในการ ทนแรงกระแทกตามที่ตองการถาใชขบวนการเชื่อมอัตโนมัติบางชนิด แนะนําใหใชแนวเชื่อมอบคืนตัว (Tempering Pass) ในบริเวณวิกฤต และรอย เชื่อมตอฉากขนาดใหญควรจะโคงออกเล็กนอยเชื่อมอบคืนตัวนีจ้ ะชวยลดความโนมเอียงที่จะเกิดแตก ขึ้นที่ปลายขา (Toe) ของรอยเชื่อมที่เสร็จแลว (ดูรูปที่ 8)

รูปที่ 8 แนวเชื่อมเพื่อทําการอบคืนตัว (Tempering) (2 หรือ 5) บนรอยตอ แบบรองและแบบตอฉาก

138 เมื่อเตรียมรอยเชื่อมโดยใชอารคเซาะรอง อาจทําใหเกิดฟลมหนาและแข็งที่ผิวของ รอยตอ ถาเซาะรองโดยไมถกู ตอง ฟลมแข็งนี้ควรจะถูกเอาออกโดยการเจียรใหถึงสวนโลหะมันวาว การเชื่อมเหล็กเคลือบ (Clad Steel) โครงสรางถังที่ใชบรรจุ เคมีภัณฑบางชนิดจําเปนตองสรางดวยเหล็กเคลือบเพื่อใหมี คุณสมบัติในการตานทานการกัดกรอนตามที่ตองการ โลหะที่ใชเคลือบ ไดแก เหล็กกลาไรสนิม และ นิกเกิล ที่มีความบางมาก ปกติแลวหนาเพียง 1.6 ถึง 3.2 มม. (1/6 ถึง 1/8) เมื่อเชื่อมเหล็กเคลือบจะตอง ใชความระมัดระวังมากไมใหเกิดความเสียหายแกผวิ ที่เคลื่อนไหว โดยการที่โลหะที่ใชเคลือบรวมตัว กับเหล็ก จากเหล็กกลาคารบอนที่รองอยูขางหลัง ลวดเชื่อมไฟฟาเหล็กกลาคารบอนแบบธรรมดา หามใชเชื่อมกับเหล็กเคลือบหรือกับ โลหะเชื่อมที่ใชเคลือบ โดยทั่วไปแลวจะเชื่อมเหล็กกลารองหลังดวยลวดเชื่อมเหล็กกลาธรรมดา เสียกอน ตอจากนั้นดานทีเ่ คลือบจะถูกเชื่อมดวยลวดเชื่อมไฟฟาที่เหมาะสมสําหรับเคลือบตอไป รายละเอียดโดยทั่วไปแสดงในรูปที่ 9 ธรรมดาแลวขบวนการเชื่อมอารคแกสคลุมโลหะและอารคใต ผลฟลั๊กซใชในการเชื่อมดานเหล็กเคลือบอยางไดผล ทางเลือกที่ไมคอยเปนที่นิยมคือ การเชื่อม ทั้งหมดดวยโลหะเติมที่เหมาะสมสําหรับการเคลือบนั้นเลย การกินขอบ (Undercutting) จะตอง หลีกเลี่ยงใหมากเพราะอาจทําลายประสิทธิผลของโลหะเคลือบเสียได บอยครั้งที่มีความจําเปน ตองนําตัวอยางผิดของโลหะเชือ่ มมาวิเคราะหใหแนใจวาไม มีการรวมตัวกับเหล็กมากกวาสวนผสมสูงสุดที่กําหนด ถามีการรวมกับเหล็กมากเกินไปผิวเชื่อมนั้น จะตองถูกเจียรออกและเชื่อมโลหะเคลือบแนวใหมลงไปเปนโลหะเติมแทน และอาจตองการเชื่อม หลาย ๆ แนว เพื่อตองการลดการรวมตัวใหจางลง จะตองระมัดระวังใหมากในการขนยาย ตัด เชื่อมและทําความสะอาดวัตถุในงาน เชื่อมประกอบแผนเหล็กกลาเคลือบ กลาวในทีน่ ี้ไดวาขบวนการประกอบจะตองไดรับการวางแผน ลวงหนาทั้งหมดเปนพิเศษ

139

1. การเชื่อมแผนเหล็กรองหลังนั้นจะไมเจาะลึกไปถึงแผนเคลือบ โดยเฉพาะถาใชขบวนการเชื่อมอารคใตผงฟลั๊กซ 2. เซาะรากรอยเชื่อมครั้งแรกออก 3. เชื่อมตอใหเสร็จทางดานแผนเหล็กเคลือบ รูปที่ 9 รูปรายละเอียดโดยทั่วไปสําหรับการเชื่อมแผนเหล็กเคลือบ (Clad Plating) 4.3 การออกแบบ จุดประสงคของบทนี้ก็เพื่อแสดงใหเห็นถึงความสําคัญของการออกแบบ รายละเอียด มากกวาทีก่ ลาวถึงลึกไปถึงรายละเอียดของสวนใดสวนหนึ่งเปนการเฉพาะ จะกลาวถึงขอพิจารณา เบื้องตนในเรื่องความตานทานการแตกหักอยางเปราะ (Brittle Failure) เพราะเปนสิ่งที่สมเหตุสมผลที่ จะกลาววางานที่มีความตานทานการแตกหักอยางเปราะดีกจ็ ะมีความตานทานตอความลา (Fatique) ไดดีดว ย เนื่องจากไมมวี ิธีงาย ๆ ที่จะพิจารณากลไกของความเคนที่เกิดขึ้นที่รอยบาก (Notches) และความเคนชุมนุมที่จุดนัน้ ผูออกแบบจะตองยึดเอาประสพการณและผลการคนควาใน การพิจารณารายละเอียดของโครงสรางที่จะใชงานไดดี แมวาการออกแบบรายละเอียดโครงสราง จะเปนความรับผิดชอบเบื้องตนของ ผูออกแบบชางผูทําการประกอบ จะตองใหความรวมมือดวยในการใหรายละเอียดวิธีการเชื่อมและ ขบวนการประกอบที่เหมาะสม ชิ้นสวนรับแรงหลัก (Main Strength Members) ชิ้นสวนรับแรงหลัก เชน ดาดฟา, เปลือกเรือ และอะเสตามยาว (Longitudinal Girder) จะเปนตัวตานทานโมเมนตดัดที่เกิดขึ้นกับเรือทั้งหมด โมเมนตดัดนี้เกิดจากแรงกระทําของ คลื่น, การจัดวางสินคา, น้ํามันและอับเฉาและจะมีคาสูงสุดที่ใกลจดุ กลางเรือ พื้นที่ที่มคี วามเคนสูงสุด ของตัวเรือก็คอื ดาดฟาบน (Upper Deck) และเปลือกทองเรือลาง (Bottom Shell) ซึ่งอยูภายในระยะ ความยาวครึ่งหนึ่งจากกลางลําเรือ (ดูรูปที่ 10) ในบริเวณนี้จะตองพยายามสรางอยาใหเกิดปญหาใน การออกแบบรายละเอียด และความบกพรองที่อาจเกิดขึน้ จากฝมือชางได

140 ชิ้นสวนรับแรงรอง (Secondary Strength Members) ชิ้นสวนรับแรงรองอาจเปนสวนที่ตอกับชิน้ สวนรับแรงหลัก ในบริเวณวิกฤตที่มี ความเคนสูง ตัวอยางเชน กระดูกงูปก (Bilge Keel), แผนบูลเวิรค (Bulwarks), เกง (Deckhouse) ของ ชองระวางสินคา (Hatch Coanings) และฐานที่ใชในการยึดเชือกลวดและอุปกรณทอดสมอตาง ๆ เมื่อ ชิ้นสวนรับแรงรองที่มีขนาดยาวเชน กระดูกงูปก หรือแผนบูลเวิรค ถูกเชื่อมติดกับชิ้นสวนทองเรือ หลักแลว ชิ้นสวนเหลานีก้ ็จะรับแรงที่มีความรุนแรงใกลเคียงกับชิ้นสวนทองเรือหลักทีเดียว ดังนัน้ รายละเอียดของชิ้นสวนเหลานี้ตองไดรับการประกอบและตรวจสอบอยางระมัดระวังเชนเดียวกับ ชิ้นสวนทองเรือหลัก

รูปที่ 10 บริเวณที่มีความเคนสูงของโครงสรางคานทองเรือ ถาเปนไปไดจะเปนการฉลาดที่จะไมเชื่อมติดสวนประกอบอันใดอันหนึ่งเขากับแผน เชียรเตก (Shearstrake) ถาไมสามารถเลี่ยงได การติดตั้งก็ควรจะระมัดระวังใหราบเรียบติดไปกับแผน เชียรเตก แมแตดาดฟาภายใน (Internal Deck) ฝากั้น (Bulkhead) และกงเวบ (Web Frame) ซึ่ง อาจเรียกวาเปนโครงสรางรับแรงรองได ชิ้นสวนเหลานี้จะเกิด “รอยแตกขนาดเล็ก” (Nuisance Crack) ซึ่งอาจทําความเสียหายใหเขาของเรือได (สินคารั่วไหล) ดังนั้นแมจะเปนโครงสรางรับแรงรอง ทั้ง รายละเอียดดานโครงสรางและการเชื่อมจะตองใชความรูทางชางที่เหมาะสม รายละเอียดของการออกแบบ (Design Detail) ในบทกอนชีใ้ หเห็นแลววาอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง (Transition Temperature) ถูก อิทธิพลจากปจจัยหลายอยางทั้งทรงเรขาคณิต, ชนิดของเหล็กกลา, ระดับของความเคน และอัตราการ ใหภาระหรือโหลด สิ่งที่จะมีผลโดยการออกแบบรายละเอียดจะนํามากลาวในบทตอไปนี้ รอยบาก (Notches) นอกเหนือจากลักษณะของวัตถุและอุณหภูมิแลว ปจจัยที่สําคัญทีส่ ุดอีกอยางตอ ลักษณะการแตกหักอยางเปราะ (Brittle Behavior) ก็คือผลการจากรอยบาก อิทธิพลของรอยบากแสดง ใหเห็นอยางชัดเจนในรูปที่ 11 ซึ่งเปรียบเทียบความทนแรงดึงและอุณหภูมิเปลีย่ นแปลงระหวางแผนที่ ไมมีรอยบากกับที่มีรอยบากขนาดกลางและรอยบากแหลม รูปที่ 11 แสดงใหเห็นการสูญเสียความยืด ตัว (Ductility) ชิ้นงานแตละชิ้นเมื่ออุณหภูมิต่ําลง สังเกตวาเสนโคงของอุณหภูมเิ ปลี่ยนแปลงในรูป ที่ 11 มีรูปรางคลายกับเสนโคงอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงในรูปที่ 2

141 ความไมตอเนือ่ งในโครงสราง (Structural Discontinuities) คําวา “ความไมตอเนื่องในโครงสราง” ที่ใชในทีน่ ี้หมายถึง การเปลี่ยนแปลงกับรูปราง ทั่ว ๆ ไป ของโครงสรางอยางฉับพลัน มากกวาจะหมายถึงรอยบากแหลมหรือรอยแตก (Sharp Notch or Crack) ความไมตอเนื่องเทานั้น (บางทีเรียกวาที่ชุมนุมความเคน) จะเพิ่มระดับของความเคนของ บริเวณใกลเคียงใหสูงกวาระดับความเคนเฉลี่ย ความเขมของความเคน (Stress Intensity) ที่ขอบของ ชองเปดกลมเปนตนมีคา 3 เทาของความเคนเฉลี่ย ดังนัน้ เห็นไดชัดวาเปนอันตรายมากที่จะมีรอยบาก แหลมหรือรอยบกพรองในบริเวณที่มีระดับของความเคนสูงกวาปกตินี้ จึงจําเปนตองออกแบบเพื่อ ควบคุมรายละเอียดของการออกแบบจําพวกรอยเชื่อมตกชน แผนเสริมขนาดเล็ก (Small Insert Plate) และรูระบายน้าํ (Drain Hole) ที่บริเวณความไมตอเนื่องในโครงสรางขนาดใหญนี้ รวมทั้งควบคุมฝมือ ชางที่ทํางานในบริเวณนี้ดว ย ตัวอยาง 2 แหงที่ปญหารอยบากมีสวนเพิม่ บริเวณที่มีความเคนชุมนุม ไดแก ปลาย สี่เหลี่ยมของแผนกระบังเรือ (Fashion Plate) ซึ่งเชื่อมติดกับดานบนของแผนเชียรสเทรค

142

ขอสังเกต เสนโคงนี้ไดจากขอมูลในรายงานของคณะกรรมการโครงสรางเรือ SSC-51 ของเหล็กกลา ชนิดกอนสงครามโลกครั้งที่ 2 รูปที่ 11 แรง – การยืดตัวและเสนโคงอุณหภูมิเปลีย่ นแปลงสําหรับชิ้นงานที่ตดั ขอบดวยแกส

143

รูปที่ 12 ปลายของแผนกระบังเรือขางของแผนบูลเวิรทเชื่อมตอกับดานบนของแผนเชียรสเตรค (Sheerstrake) ในรูปที่ 12 และแบบเดิมของมุมชองระวางสินคา (hatch Corner) ในเรือชั้นลิเบอรตี้ใน สงครามโลกครั้งที่ 2 ดังที่แสดงในรูปที่ 13 เพื่อหลีกเลีย่ งการเชื่อมรอยตอที่ยาก ดังเชนที่แสดงในรูป ที่ 12 แผนบลูเวิรค (Bulwarks) สวนใหญจะไมเชื่อมตอโดยตรงกับแผนเชียรสเตรค แตถูกรองรับเปน อิสระจากหูชางของดาดฟา

144

รูปที่ 13 แบบดั้งเดิมของมุมชองระวางสินคาของเรือชั้นลิเบอรตี้

นอกจากรูปที่ 13 จะแสดงใหเห็นถึงมุมสี่เหลี่ยมแลวยังแสดงแผนปะกอบคูหนา (Doubler) ซึ่งจะเปนตัวเพิ่มการยืดตัว (Constraint) ขึ้นอีกมากโดยไมไดเพิ่มความแข็งแรงแกรอยตอโดยแทจริง และโดยการออกแบบมุมแบบนี้ ทําใหเปนไปไมไดในทางปฏิบตั ิที่จะทําการจัดยึดและการเชื่อมที่ แนนหนาได ที่รอยตอของมุมการออกแบบนี้ทําใหเกิดปญหาโดยธรรมชาติหลายอยาง รูปที่ 14 แสดง ใหเห็นการออกแบบที่ปรับปรุงใหมที่ใชกบั เรือชั้นวิคตอรี่ในสงครามโลกครั้งที่ 2 ซึ่งสรางตามหลังชั้น ลิเบอรตี้ ในการวางตําแหนงชองเปด เชน ชองเปดระวางสินคา (Hatches) , ชองทางขึ้นลง (Access) , ชองระบายอากาศ และชองออกของทอทางตาง ๆ ตองหลีกเลี่ยงอยาใหชองหรือรูเปดเหลานี้อยูใกลกัน เปนแนวผานดาดฟา หรือเปลือกเรือ การแตกที่ดาดฟากําลังบน (Upper strength deck) ของเรือโดยสาร เมเจติก (Magestic) และลิเวียแทน (Leviathan) พบวาเกิดขึ้นบริเวณทีม่ ีชองเปดใหญ ๆ จํานวนมาก เรียงเปนแถวเปนแนวขามดาดฟาและก็สําคัญเหมือนกันที่จะหลีกเลี่ยงชวงเจาะชองเปด ใหอยูใ กลชิด กันเกินไปเพื่อวาความเคนชุมนุมที่ชองเปดอั้นหนึจ่ ะไดไมไปเสริมเขากับอีกอันหนึ่ง เนื่องจากระดับ ความเคนที่เพิม่ มากขึ้นที่ชองเปดนี้เองทําใหไดพยายามทําชองเปดใหเปนรูปกลม และถาจําเปนก็มีการ เสริมความแข็งแรงเพิ่มเขาไปอีก ชองเปดมุมกลมและการเสริมความแข็งแรง (Reinforcement) ไมวาจะใชการเสริมความแข็งแรงอยางไรที่ชองเปด จะตองมีรัศมีมุมโคงที่เพียงพอสําหรับ ชองเปดขนาดใหญ แนะนําใหใชรัศมีที่มุมประมาณ 1/24 เทา ของความกวางของชองเปด โดยมีรัศมี ต่ําสุดไมนอยกวา 300 มม. (12 นิว้ ) ในกรณีของเรือบรรทุกคอนเทนเนอร (Container Ship) รัศมีของ มุมจะตองนอยที่สุดเทาที่จะทําได เพื่อลดการเสียพื้นที่วางคอนเทนเนอรที่ดานปลายใหนอยที่สุด บางครั้งก็ใชเหล็กกลาที่มีเกรดสูงขึ้นที่บริเวณมุมของชองเปด

145

ตัวอยางของการปรับปรุงแบบ ไดแก 1. ทํารัศมีความโคงมากขึ้นที่มุม 2. การเชื่อมตอชนแผนดาดฟาเลื่อนออกหางจากมุม 3. แผนปะเสริมมีขนาดกวางใหญขึ้น 4. แผนดาดฟาขยายเขาไปภายในขอบชองเปด, ขจัดความลําบากของการเชื่อมบริเวณมุม 5. ขยายและทําลักษณะเอียงลาดกับดานหนาและหลังของขอบชองเปด รูปที่ 14 การออกแบบมุมชองเปดของเรือชั้น “วิคตอรี่”

รูปที่ 15 มุมชองเปดโดยทัว่ ไปบนรางคอนเทนเนอรของเรือคอนเทนเนอร

146

“a” เทากับประมาณอยางนอย 300 มม. (12 นิ้ว) บนชองเปดขนาดใหญ รูปที่ 16 มุมชองเปดรูปวงรีทั่ว ๆ ไป เนือ่ งจากมีแบบการไหลของความเคนในชองตัดรีดีกวาชองตัดลม จึงมีการใชบอย ๆ สําหรับชองเปดระวางสินคาและชองระบายน้ําขนาดใหญ ฯลฯ (ดูรูปที่ 16) สําหรับชองเปดเล็ก ๆ รอบถังเก็บของเหลว (Trunk) ชองบันไดและอื่น ๆ มีใชรัศมีความ โคง 150 มม. (6 นิว้ ) การตัดใหกลมอยางแมจริงบนโครงสรางเกงเรือ (Superstructure or Deck House) สําหรับชองหนาตางประตูก็เปนสิ่งจําเปนโดยเฉพาะที่บริเวณปลายของโครงสรางดานบนที่ ยาวมาก การหลีกเลี่ยงไมใหเกิดรอยตัวที่ไมสม่ําเสมอก็เปนสิ่งสําคัญเทาเทียมกัน การเสริมความแข็งแรงที่มุมของชองเปดขนาดใหญที่ใชกัประจําคือ การใชแผนเสริม ขนาดใหญ วิธีดีที่สุดในการเพิ่มแผนเสริมเขาไปก็คือการรวมมันใหเขาเปนสวนเดียวกับแผนเหล็ก ดาดฟาหรือเปลือกเรือเสีย ไมแนะนําใหใชแผนเสริมขนาดเล็ก รูปที่ 13 และ 14 ไดแสดงใหเห็นถึง แบบของมุมชองเปดระวางสินคาที่ดีและไมดี แผนประกบคู (Double Plate) จะไมใชนอกจากจะ ตองการแผนเสริมที่หนามาก ๆ เทานั้น เมื่อชองเปดมีขนาดกวางขึ้นไปถึง 3 เมตร (10 ฟุต) จะตองเสริมดวยแผนโคมมิ่ง (Coaming Plate) หรือแผนเสริม (Insert Plate) หรือทั้งสองอยาง แตไมจําเปนตองเสริมความแข็งแรง ใหเกิน 40 ถึง 50 เปอรเซ็นตของชองเปด ในบางกรณีการเสริมความแข็งแรงมากเกินไปก็อาจเปน อันตรายได การยึดตัวสูง (High Constrain) การเชื่อมแผนเสริมที่มีขนาดเล็กและหนาเขาไปนั้น เปนตนเหตุของความยุงยากหลาย ประการ เนื่องจากการยึดตัวตานกับการหกตัวของรอยเชื่อมตัวอันตรายที่สุดคือ การเกิดการแตกราว ระหวางการเชือ่ ม ดังนั้นจึงไมควรใชแผนเสริมขนาดเล็กในการเสริมชองเปด ในหัวขอที่ 4 เรื่องลําดับ การเชื่อม มีการอธิบายถึงความระมัดระวังเปนพิเศษซึ่งจําเปนถาการติดแผนเสริมเปนเรื่องที่หลีกเลี่ยง ไมได

147 รูปแบบของการยึดตัวและความไมตอเนื่องที่ตางออกไป ไดแก สวนที่ไดรับการยึดตัว แนนไดถูกปลอยอยางกะทันหันบริเวณตรงกลาง ซึ่งมีความหยุนตัวมากตามธรรมชาติอยูแลว แผน ผนังที่ไดรับการยึดตัวไมใหมกี ารบิดงอไดโดยธรรมชาติที่จุด (จุดแข็ง) ซึ่งขาดเครื่องรองรับที่แข็งแรง ไดขาดหายไป โดยทันทาจะทําใหเกิดจุดทีม่ ีความเคนชุมนุมสูง (ดูรูปที่ 17)

รูปที่ 17 ปลายกระดูกงูบิลจ ความยืดหยุน ตัวของแผนผนัง (Plate Panel) ที่จุดแข็งนี้ จะทําใหเกิดจุดที่มีความเคนที่ ผิวเกินจุดครากบอย ๆ เมื่อความเคนนีม้ าเกิดพรอมกับตัวกลางที่กดั กรอน (เชน น้ําทะเล เปนตน) วัฏจักรการงอตัวไปมานี้ จะทําใหเกิดลอนหรือสนิมที่ผิวได การเกิดลอนนี้จะทําใหเรงการกัดกรอน เฉพาะที่ เพราะเนื้อเหล็กใหมจะถูกเปดอยูเ สมอ อีกที่หนึ่งที่ไดมีรายงานวาเกิดการแตกแบบนี้คือ บริเวณตัดระหวางระนาบ (ตัวอยางเชน ฝากั้นทางยาวตัดกับดาดฟาหรือฝากั้นทางขวาง) เมื่อความเคนเบื้องตนสงถายจากระนาบหนึ่งไปยังอีก ระนาบหนึ่ง ดังที่แสดงในรูปที่ 18 เพื่อแกกรณีแบบนี้ ควรจะติดหูขางตออยางยาวกับแตละระนาบเพื่อ เปนบริเวณทรานสซิชั่น เพื่อใหการไหลของความเคนเปนไปอยางเรียบขึ้น

รูปที่ 18 ความเคนชุมนุมบริเวณระนาบที่ตดั กันทําใหนอยลงไดดวยหูชาง

148 รายละเอียดสําหรับงานเชื่อมดวยมือ (Detail For Manual Welding) สวนใหญการตัดสินใจเกี่ยวกับการจัดตําแหนงและรายละเอียดของรอยตอ จะทํากันในขั้น ของการออกแบบ มิฉะนั้นแลวการเปลี่ยนแปลงภายหลังจะทําใหเปลืองคาใชจายมาก เพื่อใหไดรอย เชื่อมที่มีคุณภาพดีจะตองทําดังนี้ 1. จัดการเตรียมรอยตอที่มีความงายพอควรทัง้ การเซาะหลังและเซาะรองที่จําเปน 2. จัดขบวนการเชื่อมที่มีความงายพอควร เพื่อวาชางเชื่อมจะอยูใ นตําแหนงทีจ่ ะเชือ่ ม ไดอยางเหมาะสมสามารถเคลื่อนที่ลวดเชื่อมสะดวกและทําความสะอาดระหวางแนวเชื่อมได การเชื่อมตอดวยมือจากเพียงดานเดียว การเชื่อมที่ทําจากดานเดียวอาจพบไดในการสรางหางเสือ กระดูกงูปก (Bilge Keal) การ เชื่อมตอชนบริเวณตอจากการผนึกดวยหมุดและโครงของทายเรือ การเลือกระยะชองเปดที่ราก (Root Opening) และมุมบาก (Included Angle) จะขึ้นอยูกับขบวนการเชื่อมที่ใชเปนเบื้องตน และความหนา ของแผนที่จะเชื่อม ชองเปดที่รากจะตองใหญพอเพื่อใหการเจาะลึกไดสมบูรณที่รากรอยเชื่อม ถารอง รอยตอไมถูกรองโดยโครงสรางหลักแลวก็จะตองจัดแผนรองหลังให ชองเปดทีร่ ากนั้นปกติไมควร นอยกวา 5 มม. (3/16 นิว้ ) ดังที่แสดงในรูปที่ 19 ในที่ที่ใชเทปรองหลังอาจใชระยะชองเปดที่ราก นอยลงไดเพื่อลดการหดตัวของรอยเชื่อม และผลที่มีตอการบิดงอใหนอยทีส่ ุดและเพื่อประหยัด รายละเอียดเกีย่ วกับรอยตอนั้นจะตองใชโลหะเชื่อม (Weld Metal) นอยที่สุดพอทีจ่ ะทําใหเกิดความ แนนหนาเพียงพอกับรอยตอเทานั้น

149

รูปที่ 19 รายละเอียดรอยเชื่อมตอชนโดยทัว่ ไปสําหรับการเชื่อมมือจากดานเดียว เมื่อมุมบาก (Included Angle) นอยกวา 60 องศา อยางเชนในแผนหนาชองเปดที่รากก็ควร จะกวางขึ้น เพื่อใหลวดเชื่อมสามารถวางตําแหนงไดอยางถูกตอง มุมรอยตออาจลดเหลือประมาณ 20 องศา เมื่อชองเปดที่รากมากขึ้น ตัวอยางเชน ในแผนเหล็กหนา 50 มม. (2 นิ้ว) สามารถใชมุมรอยตอ ขนาด 20 องศา ได ถาชองเปดที่รากเปน 12.5 มม. (1/2 นิ้ว) เมื่อรอยเชื่อมตอชนขามแผนแบน เชน แผนเกย หรือแผนขอบระวาง (Coaming Plate) สวนของการเชื่อมบริเวณที่เกยนั้นจะตองทําจากเพียง ดานเดียว มีอยู 2 วิธี ในการเตรียมรองในบริเวณที่เกยกัน วิธีหนึ่งคือ การเตรียมรองทั้งหมดแบบ รอง – วีเดีย่ ว และเจียรเนื้อออกภายหลังในปริมาณพอควรจากขอบของแผนในพื้นที่ ๆ เกยกัน เพื่อให ไดรอยตอหลอมละลายอยางสมบูรณไปยังแผนที่อยูขางลาง (Underlying Plate) วิธีนี้ใชไดดกี ับแผน บาง (ดูในรูปที่ 20, วิธีที่ 1) วิธีที่สองสําหรับแผนหนาโดยการเตรียมรอยตอรอง-วีคู ใหพื้นที่สว นใหญ และรองวีเดี่ยวในพื้นที่ทเี่ กยกันอยู (ดูรูปที่ 20 วิธีที่ 2) การเปลี่ยนจากรองวีคูเปนรองวีเดีย่ วควรจะ เปนไปอยางคอยเปนคอยไป

150

รูปที่ 20 สองวิธีในการเตรียมขอบสําหรับรอยเชื่อมตอชนใกลแผนตอเกย

151 บริเวณทีเ่ ปลี่ยนจากการเชื่อมเปนการย้ําหมุดในแนวนอน (Seam) แมวาการใชหมุดย้ําในเรือสรางใหมจะหาไมไดแลว การตอยึดดวยหมุดย้ําใชมากในงาน ซอมหรืองานเปลี่ยนแปลงทีท่ ํากับเรือรุนเกา ในกรณีนั้นการเปลี่ยนจากแนวเชื่อมไปเปนย้ําหมุดใน แนวนอนนัน้ จะตองวางแผนอยางระมัดระวัง เพื่อจะไดไมเกิดรอยบากแหลมคมเหลือทิ้งไวที่ปลาย ของรอยเชื่อม วิธีหนึ่งในการที่จะกําจัดรอยบากในการตอชนคือการเจาะรูในโลหะเชื่อมที่จุดหางเปน ระยะสั้น ๆ หลังปลายของรอยเชื่อม (ดูรูปที่ 6) สําหรับใกลรอยตอเกยแนวนอกก็เปนธรรมดาที่มีความ ตองการกําจัดการย้ําหมุดใหลดลงเรื่อยๆ ดังแสดงในรูปที่ 22

รูปที่ 21 รอยตอผานระหวางรอยตอย้ําหมุดกับรอยตอเชือ่ มในการตอชนแนวนอน

รูปที่ 22 รอยตอผานระหวางรอยตอย้ําหมุดกับรอยเชื่อมในการตอเกยแนวนอน

152 การเชื่อมตอชนรูปพรรณ (Shape) รายละเอียดรอยเชื่อมตอชนของฉากปกตุม (Buld Angle) รูปพรรณรีดขึ้นรูปขนาดใหญ และรูปพรรณอื่น ๆ ที่สรางขึ้น (built Up Shape) เปนสิ่งสําคัญมากโดยเฉพาะการใหรายละเอียดกับ ความแข็งแรงหลัก ความหนาที่บริเวณตุม หรือที่สน (Heel) ของเหล็กฉากหรือเหล็กราง (Channel) อาจจะมากถึง 4 เทามากกวาความหนาของขาหรือเวบ จากประสบการณทราบวาไมมีการเตรียม รอยตอใหดีแลว จะมีชองวางเหลืออยูในสวนหนาของรูปพรรณเหลานี้ การเชื่อมอุดรูและอุดรอง (Plug and Slot Weld) ไมควรใชการเชื่อมอุดรูและรอง ถาไมจําเปนจริง ๆ และถาจะใชแลวก็ควรใชการเชื่อมอุด รองยาวดีกวาเชื่อมอุดรูกลม ความกวางของรองนั้นตองมีขนาดอยางนอง 1½ เทาของความหนาของ แผนและยาวประมาณ 3 เทา ของความกวาง บางครั้งรองนั้นถูกเติมใหเต็มดวยโลหะเพื่อใหผิวเสมอ กับผิวงาม วิธีหนึ่งที่ไดรบั การยอมรับโดยทั่วไปคือ การเชื่อมตอฉาก (Fillet Weld) ภายในรองนั้น รองแบบนี้จะตองใหใหญพอที่จะเชื่อมตอฉากรอบขอบภายในได โดยทั่วไปสวนเหลืออยูของรองจะ ถูกเติมดวยสารประกอบอื่นเพื่อใหไดผิวราบและเรียบ รอยเชื่อมผนึกน้ําและน้ํามัน รอยเชื่อมตอฉากผนึกน้ําและน้ํามัน ในรอยตอรูปตัวทีหรือรอยตอเกย ถือวาเปนรอยตอ เชื่อม แมจะมีพื้นที่ตอดวยหมุดย้ําที่อุดดวยผืนผาใบ การผนึกที่ไดผลทีช่ ิ้นสวนตัดกันคือ รอยตอเชื่อม ที่เจาะลึกอยางสมบูรณ (ดูรปู ที่ 23 ) อีกวิธีหนึ่งที่ไดรับการยอมรับคือ การทํารอยตัดขนาดเล็ก ขนาด ประมาณ 40 มม. (1½ นิ้ว ) ดังที่แสดงในรูปที่ 23 สําหรับการย้ําหมุดหรือเชื่อมตอฉาก ตอเกย ปกติใชรอยเชื่อมแบบรองวีเดียวซึมลึกโดย สมบูรณเพื่อผนึก (ดูรูปที่ 24) แบบที่ 2 นี้มกั ใชในการยึดดวยหมดย้ําในที่ของผาใบที่ใชผนึกกันรัว่

ผนึก, ใชรอยเชื่อมแบบเจาะลึกตลอด ผนึก,ใชชองเปดขนาดเล็ก รูปที่ 23 การเชื่อมผนึกน้ําหรือน้ํามันที่แนวตัดระหวางสวนประกอบ 2 ชิ้น

153

รูปที่ 24 รอยเชื่อมหยุดที่บริเวณย้ําตอเกยแนวขนานนอน การตัดเวาบริเวณนี้ไมแนะนําใหทํา ถาการเชื่อมตอชนของแผนบนนี้เสร็จกอนที่จะติดตั้งแผนเสริม หรืออะเส

การตัดเวาปกติมีในที่ซึ่งมีการเชื่อมตอชนของแผนเสริมหลังจาก (A) และ (B) ไดประกอบเขา ดวยกันเวนในกรณีซึ่งหลอดนําลวดของการเชื่อมอิเลคโตรสแลค รูปที่ 25 การตัดเวา (Scallops) แสกลลอบและชองตัดขนาดเล็ก (Scallop and Small Cut) แนวโนมที่จะใชสแกลลอบกันอยางกวางขวางนั้นลดลง เนื่องจากการตัดชองสแกลลอบ ไมดีนั้นจะทําใหเกิดอันตรายขึ้นได สแกลลอบจะถูกใชเสมอในที่มรี อยเชื่อมตอขนของเหล็กเสริม (Stiffener) หรืออะเส (Girder) หลังจกาที่ไดประกอบชิ้นสวนเขาทีแ่ ลวดังในกรณีของเหล็กเสริมทาง ยาวหรือกระดูกงูบิลค (ดูรูปที่ 25) สแกลลอบนี้จะถูกใชเปนชองระบายน้ําหรืออากาศ อยางไรก็ดีไม แนะนําใหใชกบั ชิ้นสวนเสริมกําลัง, อะเสหรือกระดูกงูบิลคในกรณีที่รอยตอชนของเปลือกเรือหรือ ดาดฟาเสร็จสมบูรณแลว แตแนะนําใหเจียรรอยเชื่อมพอกเสริมออก และจะตองไมตัดสแกลลอบ บริเวณใกลปลายของหูชาง

154 เนื่องจากอูเรือโดยมากใชเครื่องตัดอัตโนมัติไมชนิดใดชนิดหนึ่ง (ดังเชน ระบบบังคับดวย เทปตัวเลข Numerical Tape Control) ชองตัดขนาดเล็กและสแกลลอบปกติจะคอนขางเรียบ จําเปน มากที่จะตองตัดชองใหเรียบและสม่ําเสมอ ปกติรูที่ตัดจะตองมีรัศมีไมต่ํากวา 40 มม. (1½ นิ้ว) 4.4 การสรางตัวเรือ การประกอบ โครงสรางของตัวเรือ ประกอบไปดวยแผนเหล็กที่ตดั แลวนําไปประกอบใหเปนรูปทรง ตาง ๆ การประกอบแผนเหล็กเขาดวยกันสวนใหญทําไดโดยการเชื่อมแบบอัตโนมัติ และการเชื่อมบน พื้นผิวราบการประกอบเริ่มจากสวนประกอบยอย ๆ กอน แลวจึงนํามาประกอบเขาดวยกันกลายเปน สวนประกอบใหญๆ กอนทีจ่ ะนําไปติดตั้งบนเรือ สวนประกอบใหญๆ นี้อาจมีน้ําหนักตั้งแต 500 ตัน ขึ้นไป ถาการเชื่อมสวนประกอบยอยไมถูกตองทําใหผิดแนวแลว การแกไขอาจจะสิน้ เปลืองมาก ฝมือ คุณภาพของงานเชื่อมขึ้นอยูก บั องคประกอบหลายอยาง และไมจํากัดอยูแตฝมือของชาง เทานั้น เปนตนวากอนการเชื่อมเชน การวางแนว การตัดขอบของแผนเหล็ก และความพอดี ขั้นตอน เหลานี้จะตองไดเตรียมการไวเปนอยางดี เพื่ออํานวยความสะดวกแกชางเชื่อม ชางเชื่อมจะตองไดรับการคัดเลือก นอกจากนีก้ ารที่จะใหชางเชื่อมมีความสะดวกสบาย พอสมควรและมีฝมือที่แนนอนนั้น ชางเชือ่ มจะตองสวมเกราะหรือหมวกกันอันตราย ชุดที่หนักและ รุงรังจะตองมีการระบายอากาศอยางเพียงพอ (โดยเฉพาะในบริเวณที่มีขอบเขตจํากัด) และจะตองมี การอํานวยความสะดวกที่ดี ผลงานและฝมือของชางขึ้นอยูกับองคประกอบเหลานี้ จากความพิจารณาความสะดวกสบายของชางเชื่อม และผลงานเชื่อมที่ดีเปนหลัก เราควร จะมีที่กําบังอยางเพียงพอใหชางเชื่อมในระหวางทําการเชื่อม โดยเฉพาะการเชื่อมดวยมือดวยวิธีเชื่อม อารคใชควันฟลั๊กซคลุม (Shielded Metal Arc Welding) และทุกกรรมวิธีที่ใชกาซคลุม (Gas Shielded) ในบริเวณที่มีลมแรงจะทําใหชิ้นงานเกิดรอยพรุนขึ้นไดเพราะเกิดความไมแนนอนของการ คลุมอารค (Arc Shielding) การเชื่อมในขณะฝนตกก็ใหผลรายเชนเดียวกัน ถาเชื่อมเหล็กธรรมดาไม ตองการกําบังมากนัก แตถาเชื่อมเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งตองใชลวดเชื่อมไฮโดรเจนต่ําและการ อุนแผนเหล็กกอนจะตองมีกําบังอยางเพียงพอ โดยเฉพาะการเชื่อมแผนเหล็กผสมต่ํา การเตรียมวัสดุ เพื่อที่จะใหการประกอบสวนตาง ๆ ที่เตรียมไวประกบเขากันไดพอดี มีกรรมวิธีอยูห ลาย วิธีดวยกันไดถกู นํามาใชในการวางแนวในการตอเรือใหญ เชน วิธี Optical detailing และ Numerical type detailing วิธี Optical detailing วิธี Optical detailing ประกอบดวยการเขียนแบบยอของโครงสรางลงประมาณ 1/10เทา ของแบบจริง ถายรูปแบบลงแผนแกวในลักษณะเนคกาทีฟ แลวฉายแสงผานเนคกาทีฟของแผนแกว

155 ลงบนแผนเหล็กใหเทากับขนาดจริง จากนั้นถายลายเสนที่ปรากฏบนแผนเหล็กดวยเหล็กขีด หรือทํา เครื่องหมายดวยเครื่องเขียน ดังนั้นการตัดแผนเหล็กจึงทําไดโดยตรงตามลายเสนทีไ่ ดจากแบบโดยไม ตองลอกจากแบบที่เทาขนาดจริงเลย วิธี Numerical Tape detailing กรรมวิธีนี้ ประกอบดวยการถายขอมูลจากโครงสรางของจริงที่คํานวณไดหรือจากขนาด 1/10 เทาของแบบลงบนเทปที่ใชในการนําทางเครื่องตัดที่ใชออกซิเจนหรือเครื่องตัดแบบพลาสมา ขอบของแผนเหล็ก ขอบของแผนเหล็กที่ตัดโดยใชเครื่องตัดทีใ่ ชออกซิเจนแบบอัตโนมัติจะเรียบจึงไมตอ งทํา การปรับแตงแตอยางใด แตถาทําการตัดดวยมือ รอยตัดอาจจะไมเรียบจะตองทําใหเรียบโดยการขัด ออกหรือตัดออก เมื่อขอบเปนเหลี่ยมและเหล็กนั้น เปนเหล็กแผนบางควรจะทําการตัดกอนการเชื่อม อยางไรก็ดีขอบที่ตองรับความเคนสูง เชน สวนบนของแผนเชียร ควรจะตัดโดยเครื่องตัดที่ใช ออกซิเจนแบบอัตโนมัติ การประกอบสวนประกอบยอย การเชื่อมแผนเหล็กเขาดวยกันตามปกติจะวางแผนเหล็กลงบนแทนเพือ่ ที่จะทําใหเชือ่ มได สะดวกในแนวราบ จากนั้นเชื่อมดานหนาของแผนเหล็กเขาดวยกัน พลิกแผนเหล็กกลับดานแลวเชื่อม ดานหลัง เมื่อแผนเหล็กที่มคี วามหนาแตกตางกันไปถูกนํามาใชดานหลังจะตองเรียบ ถาดานหลังเรียบ แลวจะทําใหวางและเชื่อมเหล็ก เอ็น และกงเรือไดสะดวก ในอูตอเรือใหม ๆ การเชื่อมรอยตอบนพื้น ราบทั้งหมดและการเชื่อมเหล็กเอ็นจะเชื่อมโดยเครื่องเชือ่ มอัตโนมัติ ในบางกรรมวิธีจะทําการเชื่อมตะเข็บดานหนากอนแลวติดตั้งเหล็กเอ็นและกงเรือ จากนั้น เชื่อมสวนประกอบทั้งสองติดกับดานหนากอน พลิกดานหนาลงแลวจึงเชื่อมดานหลังจนเสร็จ กรรมวิธีนี้ควบคุมการบิดงอไดไมดนี ัก เพราะขอบของแผนเหล็กไมสามารถยึดติดกับแทนไดในขณะ ทําการเชื่อมดานหลัง การเชื่อมแผนเหล็ก สามารถเชื่อมไดเพียงดานเดียวอยางอัตโนมัติดวยเครื่องมือและ กรรมวิธีพิเศษดังอธิบายในบทที่ผานมา จากการเชื่อมเพียงดานเดียวนี้จงึ ไมจําเปนตองพลิกโครงสราง นั้นกลับดานในระหวางการประกอบ แตบางครั้งเราจําเปนตองพลิกกลับดานอยูด ีเพื่อตรวจดูความ เรียบรอยและซอมแซมสวนที่บกพรอง ถาทําการเชื่อมดวยมือทางทีด่ จี ะตองเชื่อมแบบถอยหลัง (Backstep) ในการเชื่อมติดตอกัน หลายครั้ง นิยมใชการเชื่อมแบบถอยหลัง หรือการเชื่อมเปนลําดับ เชน แบบ Wandering Block ทั้งนี้ เพื่อควบคุมการผิดรูปเนื่องจากการเชื่อม เพื่อที่จะใหไดขนาดและรูปทรงของโครงสรางที่พอดี สวนประกอบยอยจะตองผานการ ปรับระยะจากหนึ่งในสองของกรรมวิธีดังตอไปนี้ วิธที ี่หนึ่งแผนเหล็กจะตองตัดตามขนาดที่ตองการ

156 กอนการเชื่อม อีกวิธีหนึ่งระยะของแผนเหล็กจะเผื่อเอาไวประมาณ 50 มม. (1-2 นิ้ว) หลังจากเชือ่ ม แลว จึงตัดสวนที่เกินออกไปใหพอดีกับทีต่ องการ การใชกรรมวิธีทั้งสองนี้ขึ้นอยูกบั สถานที่และการ ออกแบบของโครงสรางนั้น การสรางและการติดตั้ง ในระหวางที่สว นประกอบยอยนี้ถูกยกดวยเครน โดยเฉพาะในชวงที่กําลังแขวนอยู สวนประกอบยอยจะตองมีรปู ทรงที่แนนอนไมบิดเบีย้ วไปจากตนแบบ ดังนั้นกอนที่จะปลอย สวนประกอบยอยเหลานี้ออกจากเครน เราจะตองตรึงสวนประกอบนี้ไมใหบดิ เบีย้ วไปโดยใชเหล็ก ดามหรือใชเชือกตรึงไวหรืออีกวิธีหนึ่ง คือ การเชื่อมยึดไวตามรอยตอ การเชื่อมยึดและใชเครื่องค้ําจุน เอาไวเพื่อที่จะกันไมใหสวนประกอบเหลานี้บิดเบี้ยวไปได เนื่องจากสวนประกอบเหลานี้สวนใหญมี น้ําหนักเกิน 30 ตันขึ้นไปทัง้ นั้น และบางสวนอาจจะถึง 500 ตันก็ได ซึ่งถาหนักขนาดนี้ก็ควรทีจ่ ะ ดําเนินการดวยความระมัดระวัง หลังจากที่สวนประกอบติดตั้งและตรึงไวดีแลว รอยตอตาง ๆ จะตองตรงตามแนวและ จะตองเชื่อมยึดเอาไวกอน สําหรับการเชื่อมแผนเหล็กแบบตอชนจะตองเวนชองระหวางรอยตอไว อยางพอเหมาะ เชน ระยะรอยตอของแผนเหล็กทีใ่ ชทําดาดฟาและตัวเรือประมาณ 3.2 มม. (1/8 นิ้ว) 1.6 มม. (1/16 นิ้ว) ปกติเราจะรักษาแนวเชื่อมเหลานีไ้ วโดยการเอาแผนเหล็กเล็กมาเชื่อมดามเอาไว กอนดังรูปที่ 26 การเชื่อมตามในรูปที่ 26 A และ B อนุญาตใหแผนเหล็กเคลื่อนตัวไดมากกวาการ เชื่อมดามตามรูป C ปกติแลวถาเชื่อมแผนเหล็กหนา ๆ การเชื่อมดามเหลานี้ไมสามารถชวยปองกัน การบิดเบี้ยวอันเปนผลมาจากการหดตัวของรอยตอไดเลย

รูปที่ 26 แผนสตรองแบคสที่ใชกันทัว่ ไป

157 การเชื่อมดามจะตองเอาออกไดงายและมีรอยแหวงบนแผนเหล็กนอยที่สุด ถารอยแหวง ของการเชื่อมดามลึกจะตองอุดโดยการเชือ่ ม ถาเปนรอยตื้น ๆ ก็อาจลบไดโดยการขัดออกแตจะตอง ไมทําใหความหนาของแผนเหล็กที่ถูกขัดออกนั้นนอยกวาที่กําหนดไว รอยแหวางที่เกิดจากการเอา เหล็กดามออก โดยการใชคอนตีอาจมีปญหามาก โดยเฉพาะเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง รอยแหวงลึก ๆ อาจเกิดไดเมื่อเหล็กดามที่เชือ่ มไวดึงเอาเนือ้ ของแผนเหล็กตัวเรือไปดวย เราควรจะเอาเหล็กดามออก โดยการตัดหรือการใชอารคอากาศและขัดออก การตัดหรือขัดเหล็กดามออกจากแผนเหล็กอาจตัดได ลึกประมาณ 3 มม. (1/8 นิว้ ) โดยไมตองแกไขใด ๆ เลย การเชื่อมประสานมุมที่มีแนวเชื่อมไมยาวมากก็อาจรักษาแนว และตรึงไวโดยการเชือ่ มยึด เอาไวกอน แตถาตองการปองกันการบิดเบี้ยวของมุมที่รอยเชื่อมก็อาจใชเหล็กแผนเล็ก ๆ เชือ่ มค้ํา เอาไวตามรูปที่ 26 D การเชื่อมยึดจะตองเชื่อมอยางระมัดระวังและมีคุณภาพดี เราจะตองเชื่อมแนวเชื่อมนั้น ตามหลังการเชื่อมยึดใหเร็วที่สุดเทาที่จะทําได ถึงแมวาโครงสรางนั้นจะมีเครื่องค้ําจุนเอาไวแลวก็ตาม ทั้งนี้เพื่อปองกันการพังทะลายของโครงสรางเนื่องมาจากรอยเชื่อมยึดขาด ไมควรเชื่อมยึดมากเกิน ความจําเปน และรอยเชื่อมยึดที่ขาดจะตองขัดออก ในการเชื่อมสวนประกอบใหญที่ใชเครื่องเชื่อมอัตโนมัติ เชน การเชื่อมใตฟลั๊กซหรือการ เชื่อมแบบอิเล็กโตรสแลก แนวเชื่อมจะตองไมมีสิ่งกีดขวางทั้งนี้เพื่อใหเครื่องเดินไดอยางสม่ําเสมอ ตลอดแนว ในการเชื่อมตะเข็บในทางตั้งโดยใชการเชื่อมแบบอิเล็คโตรสแลกหรือแบบอิเล็กโตรกาซ จะตองเซาะรองใตแผนเหล็กเพื่อที่จะใหแผนปะกับดานในและสายไฟ เคลื่อนผานไดสะดวกรูปที่ 27 รองที่เซาะไวนี้ปกติจะเล็กมาก จึงไมจําเปนตองอุดหลังจากทําการเชื่อมแลว เวนแตในกรณีที่ตองการ รักษาความแข็งแรงของโครงสรางเอาไว การเชื่อมตะเข็บทั้งตามแนวยาวและแนวขวางโดยเครื่อง เชื่อมอัตโนมัติก็ตองการกรรมวิธีคลายกับที่กลาวขางตน

รูปที่ 27 ชองตัดใชสําหรับเปนชองผานของแผนปะกับและสายไฟฟาดานในเรือ

158 ในการเชื่อมตะเข็บทั้งตามยาวและขวางเมือ่ ใสฝากั้นหรือกงไวเรียบรอยแลว เราจะตอง เจาะรองบนฝากั้นหรือกงที่ผา นตามแนวตะเข็บนั้นเพื่อใหเครื่องมือเชื่อมเคลื่อนผานได รองที่เจาะนี้ มักจะใหญและมีขนาดไมเทากัน ซึ่งจะตองอุดโดยการใชแผนเหล็กสอดหรือเชื่อมปะเอาไว ถาระยะรากของรอยตอของการเชื่อมแบบตอชนต่ํากวาทีก่ ําหนด เราอาจจะขยายออกให เทากันที่ตองการโดยการใชเครื่องมือตัดที่ใชออกซิเจน การตัดโดยใชอารคหรือเครื่องมือตัด แตมุม ของรอยตอ (Groove) จะตองรักษาเอาไว ถาระยะรากของรอยตอเกินกวาที่กําหนด อาจแกไขโดยการเสริมระยะตามรูปที่ 28 A การ เสริมระยะนีจ้ ะตองทําแยกออกไปตางหากจากขบวนการเชื่อมตามปกติ การเสริมระยะทําไดโดยใชธูป เชื่อมเพิ่มระยะไปจนไดระยะที่กําหนด จากนัน้ จึงทําการเชือ่ มแผนเหล็กทั้งสองเขาดวยกันตาม กรรมวิธีการเชือ่ มเสริมระยะเมื่อเชื่อมเสร็จแลวจะตองแตงมุมของรอยตอ (Groove) ใหไดมุมทีก่ ําหนด ไว ตองสะอาดไมมีสแล็ก (Slag) รอยเชื่อมตองเรียบและตอเนื่องกันทีส่ ําคัญคือ การเสริมระยะไมควร เกินครึ่งหนึ่งของความหนาของแผนเหล็ก ตามปกติจะไมคอยทําการเสริมระยะยาว ๆ และลึกมาก ๆ เพราะไมสามารถทําใหความแข็งแรง และความเหนียวของสวนที่เสริมระยะเทากับแผนเหล็กเดิมได นอกจากนี้เราอาจจะใชแผนเหล็กรองสวนที่ระยะรากของรอยตอยาวเกินกวาทีก่ ําหนด ทั้งอยางถาวร และชั่วคราวตามรูปที่ 28 A ถาระยะของรอยตอกวางมากเกินกวาทีจ่ ะเสริมระยะได โดยการเชือ่ มก็อาจจะตองเสริม ระยะไดโดยการใชแผนเหล็ก ความกวางต่ําสุดของแผนเหล็กที่ใชเสริมขึ้นอยูกับลักษณะการใชงาน และตําแหนงของเรือ เชน พื้นเรือดานใน ฝากั้นและกงเรือ ความกวางต่ําสุดประมาณ 300 – 450 มม. (12 – 18 นิ้ว) ในแผนเหล็กที่รับความเคนที่สําคัญเชนแผนเหล็กตัวเรือและแผนเหล็กดาดฟาชัน้ บน ความกวางต่ําสุดที่จะใสแผนเหล็กเสริมระยะประมาณ 1 มม. (3 ฟุต) หรือเทากับระยะหางระหวางกง ในบางกรณีเราควรจะระมัดระวังในการลําดับการเชื่อมแผนเหล็ก เพือ่ ปองกันการบิดงอและแตกใน ระหวางการเชือ่ ม เมื่อใชแผนเหล็กเสริมระยะจะตองทําปลายของแผนเหล็กใหมนรีรศั มีประมาณ 150 มม. (6 นิ้ว) และลําดับการเชื่อมจะตองเปนไปตามที่จะอธิบายในบทตอไป การเลือกใชแผนเหล็กเสริม ระยะทีเ่ หมาะสมและที่สําคัญในสวนที่ไดรับความเคนสูง ๆ เชน แผนเชียร ทิศทางการรีดของแผน เหล็กเสริมระยะจะตองเปนไปในทิศทางเดียวกันกับแผนเหล็กที่ถูกตอ ในแนวเชื่อมประสานมุม ถาระยะรากของรอยตอเกิน 2 มม. (1/16 นิว้ ) เราจําเปนจะตอง เพิ่มความลึกของแนวประสานดังแสดงไวในรูปที่ 28 อยางไรก็ตามถาการเสริมระยะของรอยเชือ่ ม กวางเกินกวาที่จะเชื่อมได เราก็อาจจะใชวธิ ีเชื่อมตอวิธีใดวิธีหนึ่งไดดังแสดงไวในรูปที่ 28 ลําดับการเชื่อม สิ่งที่จะตองพิจารณาเพื่อประกอบการลําดับการเชื่อมก็คอื มีการบิดงอนอยที่สุด และความ ยากงายในการเชื่อม ลําดับการเชื่อมสําคัญมากโดยเฉพาะในการเชื่อมเหล็กแผนหนา ๆ หรือเหล็กหลอ

159 ทั้งนี้เพื่อปองกันการแตกในระหวางการเชื่อม ในการใสเหล็กแผนเล็ก ๆ เพื่อการเสริมระยะ ความเคน จะเกิดขึ้นที่เหล็กแผนเล็ก ๆนั้นๆ ซึ่งจะเปนตนกําเนิดของรอยแตก ถาขบวนการเชื่อมไมไดมาตรฐาน ลําดับการเชื่อมควรจะเปนไปอยางงาย ๆ และทําได เพราะจะทําใหชางเชื่อมมีความ สะดวกในการทํางาน ถาลําดับการเชื่อมยุงยากมากก็อาจจะทําใหชางเชือ่ มละเลยไปได ทํานองเดียวกับ ลําดับกี่เชื่อมก็ควรจะสามารถทําใหชางฝมือทํางานไดหลาย ๆคนพรอมกันในงานชิ้นเดียวกัน รูปที่ 29 แสดงกฎ 2 ขอสําหรับการเชื่อมที่จดุ ติดกันของรอยตะเข็บตามยาวและตามขวาง 1. วางแผนเหล็กใหติดกันเพื่อที่จุดติดกันเพือ่ ที่จะใหเหล็กเคลื่อนตัวตามกันไปได 2. อยาเชื่อมผานแนวตะเข็บทีย่ งั ไมไดเชื่อม เมื่อกฎนี้นําไปใชกับเหล็กแผน ลําดับการเชื่อมจะเปนไปตามรูปที่ 30 ถาเพิ่มสเกลของ แบบขึ้น ลําดับการเชื่อมจะเปนไปตามรูปที่ 31 จะสังเกตเห็นวาแนวเชื่อมหลาย ๆ แนวสามารถจะ เชื่อมไดในเวลาเดียวกัน รูปที่ 31 แสดงลําดับการเชื่อมทีด่ ี รูปที่32 แสดงลําดับการเชื่อมเมื่อแนวเชื่อม ตามขวางอยูในเสนเดียวกัน

160

รูปที่ 28 การแกไขการเวนชองตอ

161

รูปที่ 29 ลําดับการเชื่อมที่แนวตัดระหวางตอชนในแนวขนานนอนกับแนวตั้ง

รูปที่ 30 ลําดับการเชื่อมสําหรับแผนตอชนในแนวตั้งและแนวนอนที่อยูถัดไป

162

รูปที่ 31 ลําดับการเชื่อมโดยทั่วไปสําหรับแผนตอชนในแนวตั้งและแนวขนานนอน เมื่อใชการหยุดเชื่อมแนวตั้งเปนพัก ๆ

รูปที่ 32 ลําดับการเชื่อมทั่วไปสําหรับแผนตอชนแนวตั้งและแนวขนานนอน เมื่อแนวตอชนแนวตัง้ อยูในเสนตรงเดียว

163 รูปที่ 33 เปนลําดับการเชื่อมในกรณีที่โครงสรางตามรูปที่ 30 เกิดมีความซับซอนขึ้น เนื่องจากโครงสรางภายใน ดังนั้นจึงควรจะเชื่อมแผนเหล็กเขาไปกอนตามแสดงในรูปที่ 30 แลวจึง เชื่อมสวนภายในเขากับแผนเหล็ก กรรมวิธีสุดทายนีใ้ ชในการทําสวนประกอบยอย เมื่อแผนเหล็ก หลายแผนจะตองเชื่อมเขาดวยกันเครื่องเชื่อมอัตโนมัติกอนที่จะติดตั้งกงเรือ

1. เชื่อมกง (Frace) และอะเส (Girder) กับแผนจนถึงระยะหางภายใน 300 มม. (12 นิ้ว) กับ สวนตอชนแนวตั้งและแนวขนานนอนทีย่ ังไมไดเชื่อม 2. เชื่อมตอชนแนวตั้งใหแลวเสร็จ 3. เชื่อมอะเสในสวนทีย่ ังไมไดเชื่อมในแนวตั้ง 4. เชื่อมตอชนแนวขนานนอนจนถึงจุดทีห่ างจากรอยตอชนแนวตั้งถัดไป 300 มม.(12 นิ้ว) 5. เชื่อมกงในสวนที่ยังไมไดเชื่อมในบริเวณตอชนแนวนอนลาง 6. เชื่อมตอชนแนวนอนบนจนถึงจุดหาง 300 มม. (12 นิ้ว) จากรอยตอชนแนวตั้ง ถัดไป 300 มม. (12 นิ้ว) 7. เชื่อมกงในสวนที่ยังไมไดเชื่อมในบริเวณตอชนแนวนอนบน รูปที่ 33 ลําดับในการเชื่อมโดยทั่วไปสําหรับแผนตอชนแนวตั้งและแนวนอนที่อยูขางเคียง ซึ่งมีกงภายในยึดติดอยูด วย

164 ถาตะเข็บตามขวางอยูใ นแนวเดียวกันดังแสดงในรูปที่ 34 ก็อาจจะเชื่อมแผนเหล็กเขากับ กงเรือไดโดยเหลือระยะจากขอบของแผนเหล็กไวประมาณ 300 มม. (12 นิ้ว) เมื่อเชื่อมแผงแผนเหล็ก ที่อยูติดกันแลวก็สามารถเชื่อมแผงแผนเหล็กกับกงเรือได หลังจากเชือ่ มแผงแผนเหล็กตามขวางแลวก็ ทําการเชื่อมสวนที่ยังไมไดเชื่อมของแนวเชื่อมตามขวางกับกงเรือที่ผานแนวเชื่อมตามขวางกับกงเรือที่ ผานแนวเชื่อมตามขวางไดดงั แสดงในรูปที่ 33 อะเสและกงเรือไมควรเชื่อมติดกับแผนเหล็กตัวเรือ เกินไปจากแนวเชื่อมตามยาวและขวาง จะตองปรึกษาหนวยควบคุมมาตรฐานการเชื่อมกอนที่จะทํา การเชื่อมนอกเหนือไปจากคําอธิบายนี้

1. แผง 1 และแผง 2 จะถูกเชื่อมบริเวณภายในจนเสร็จในระยะ 300 มม. (12 นิ้ว) หางจาก ขอบของแตละแผง 2. ทําการเชื่อมแผงเขาดวยกัน ตามลําดับการเชื่อมแบบเดียวกับที่แสดงใน รูปที่ 32 และ 33 รูปที่ 34 ลําดับการเชื่อมโดยทั่วไปสําหรับการประกอบแผนกลองยอย เมื่อจําเปนจะตองเชื่อมแผนเหล็กสวนทีจ่ ะตองดึงหรือรั้งเอาไว เชน ในงานซอม ลําดับ การเชื่อมควรจะคลาย ๆ กับลําดับในรูปที่ 35 จะตองเลาะแนวเชื่อมตามยาวซึ่งปกติจะตั้งฉากกับแนวที่ จะตองดึงหรือรั้งเอาไวนนั้ ออกไปประมาณ 300 มม. (12 นิ้ว) เพื่อที่จะลดแรงดึงในขณะที่กําลังทําการ เชื่อมแนวเชื่อมตามขวาง ทํานองเดียวกับกงเรือทีต่ ดิ กับโครงสรางเกาจะตองเลาะออกประมาณ 300 มม. (12 นิว้ ) เชนกันเพื่อความสะดวกในการเชื่อมตามแนวเชื่อมขวาง

165

สังเกตวาจะเวนชวง 300 มม. (12 นิ้ว) ในแนวตอชนแนวขนานนอนที่แตละมุมของแผนแทรก 1. เชื่อมกงใหอยูในระยะ 300 มม. (12 นิ้ว) จากสวนที่ยังไมไดเชื่อมของการตอชนแนวตัง้ และ แนวนอน 2. เชื่อมตอชนแนวตั้ง (2) ใหเสร็จสมบูรณ 3. เชื่อมตอชนแนวตั้ง (3) ใหเสร็จ 4. เชื่อมกงสวนทีย่ ังไมไดเชื่อมในแนวตอชนแนวตัง้ 5. เชื่อมตอชนแนวขนานนอน (5) รวมทั้งที่เวนระยะเผื่อไวดว ย 6. เชื่อมตอแนวขนานนอน (6) รวมทั้งที่เวนระยะเผื่อไวดว ย 7. เชื่อมกงสวนทีย่ ังไมไดเชื่อมในแนวตอชนแนวขนานนอน รูปที่ 35 การลําดับเชื่อมสําหรับการซอมแผนเปลือกเรือดานขาง การเชื่อมปะ รูปที่ 36 A แสดงวิธีการตางๆ ในการเชื่อมปะชองเปดเล็ก ๆ โดยปกตินิยมใชลําดับการ เชื่อมแบบ Backatep เมื่อชองเปดมีขนาดใหญก็อาจจะปะโดยใชแผนเหลกรูปสี่เหลี่ยมตัดขอบที่มุมใหมน ถาใช แผนเหล็กสี่เหลี่ยมเปนแผนปะขอบของแผนปะ ควรจะวางทับกับแนวเชื่อมตามยาวและขวางสนิทดัง แสดงในรูปที่ 36 B แนวเชื่อมบางแนวจะตองปะตอออกไปประมาณ 300 มม.(12 นิ้ว) เพื่อที่ลดผลเสีย ที่เกิดจากการเริ่มแนวเชื่อมหรือหยุดแนวเชือ่ มที่จุดตัด ถาการเชื่อมวิธีนี้ทําไมได ก็ใชแผนปะรูป

166 สี่เหลี่ยมที่มนขอบออกที่มีขนาดรัศมีประมาณ 150 มม. (16 นิ้ว) ประทับลงไปหรือใสลงไปพอดีกับ ชองเปด อยางไรก็ตามเรานิยมใชแผนประทับลงไปมากกวาการใสแผนเหล็กใหพอดีชองเปดใน บริเวณดาดฟาชั้นในและฝากัน้ หอง

รูปที่ 36 แผนปดสําหรับชองเปดขนาดเล็กและใหญ การบิดที่เกิดจากการเชื่อม ถึงแมวาการศึกษาทางทฤษฎีอยางมากมายเกีย่ วกับการบิดที่เกิดจากการเชื่อม แตงานที่ พอจะเชื่อถือไดก็คือ งานทีไ่ ดจากการทดลองและจากประสบการณเทานั้น โดยพื้นฐานแลวมีอยู 2 หัวขอเทานัน้ ที่ถูกนํามาพิจารณาในการปองกันการบิดเนือ่ งมาจากการเชื่อมดังแสดงในรูปที่ 37 คือ 1. โลหะเชื่อมทีใ่ หความเคนเนื่องจากการหดตัว มีขนาดใกลกับกับจุดคราก ตามแนวเชื่อม จะเปนแรงดึงที่กระทําตอแผนเหล็กที่ใชเชื่อมทั้งสองไปตามแนวเชื่อม ซึ่งแรงดึงนี้จะตองเทากับ แรงอัดที่กระทําตอแผนเหล็กหรือโครงสรางที่ติดกับแผนเหล็กที่ถูกเชื่อมทั้งสองแผนนี้ จะสังเกตไดวา นอกจากจะมีแรงดึงกระทําตอแผนเหล็กตามแนวเชื่อมแลว ยังมีแรงดึงตัง้ ฉากกับแนวเชื่อมอีกดวย 2. ถาแรงดึงไมกระทําที่เสนแกนสะเทิน (Neutral Axis) ของโครงสราง โครงสรางจะงอ เมื่อการงอเกิดขึ้นใน 2 ทิศ การบิดก็จะเกิดขึ้น

167 ขอพิจารณาทีส่ ําคัญทั้ง 2 ขอสามารถนําไปใชในการอธิบายเกี่ยวกับการบิดงอที่เกิดขึ้นตาม แนวเชื่อม และการบินงอที่เกิดขึ้นทั้งโครงสรางได โดยธรรมชาติแลวถาโครงสรางนั้นมีแรงเฉื่อยใน การปองกันการงอมากก็จะทําใหเกิดการบิดงอไดนอย และถามีแรงดึงหรือรั้งโครงสรางนั้นมาก ๆ ก็ จะทําใหเกิดการบิดนอยลงดวย

รูปที่ 37 ความเคนตกคางในรอยเชื่อม การบิดงอที่แนวเชื่อม รูปที่ 38 แสดงการบิดงอแบบตาง ๆ ทีเ่ กิดขึน้ ตามแนวเชือ่ ม ในแนวเชือ่ ที่มีขนาดเทากัน จํานวนการเชือ่ มทับมากเทาใด โอกาสที่จะเกิดยึดตามมุมก็มีมากขึ้นเทานั้น ดังนัน้ การเชื่อมอัตโนมัติ จึงทําใหเกิดการบิดตามมุมไดนอยกวาการเชื่อมดวยมือ การบิดงอที่แนวเชื่อมจะเกิดขึน้ ไดนอยถา เชื่อมประสานมุมและมุมของรอยตอ (Grove) มีคานอย

168

รูปที่ 38 การบิดงอของรอยเชื่อมตอโดยทัว่ ไป การบิดงอตามมุมที่เกิดจากการเชื่อมเหล็กเอ็นใหกับแผนเหล็ก มักจะมีผลคลายกับ Washboard effect คือ มีลักษณะเปนลูกคลื่น ดังแสดงในรูปที่ 39 การบิดงอตามมุมอีกแบบหนึ่งก็คือ การเชื่อมแผนเหล็กหรือโครงสราง 2 แผนเขาดวยกัน โดยเริ่มจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ถาการเชือ่ ม เปนไปอยางชา ๆ และใชความเร็วนอย ๆ แนวที่ถูกเชือ่ มแลวจะทําใหแนวที่ยังไมถูกเชื่อมบิดโคงเขา หากันดังรูปที่ 40 A เราอาจจะใชการเชื่อมยึดเปนชาง ๆ เพื่อปองกันการบิดงอดังกลาว อยางไรก็ตามถาทําการเชื่อมเร็วขึ้นและใชความรอนมากขึ้น เชน การเชื่อมใตผงฟลั๊กซ หรืออิเล็กโตรแสลค ความรอนที่เกิดขึน้ ตามแนวเชื่อมมีผลทําใหแผนเหล็กคงตัวหรืออาจจะมาบาน ออก ดังแสดงในรูปที่ 40 B ถาใชการเชื่อมใตผงฟลั๊กซแนวเชื่อมมักไมเปลี่ยน แตถาใชการเชือ่ ม แบบอิเล็กโตรแสลคไมควรใชวิธีการเชื่อมยึด แตควรจะใชแผนเหล็กเล็ก ๆ เชื่อมดามเอาไวเพื่อรักษา แนวเชื่อม

รูปที่ 39 การโคงงอแบบมุมเนื่องจากการเชื่อมเหล็กเอ็นกับแผนเหล็ก (Washboard effect)

169

รูปที่ 40 การบิดงอแบบมุมที่อาจจะเกิดขึ้นไดในการเชื่อมตอชน การบิดโคงออกหรือโคงเขาของแนวทีย่ ังไมไดเชื่อม ขึ้นอยูกับองคประกอบหลายอยาง เชน ขนาดของแผนเหล็ก ขบวนการเชื่อม ความเร็วของการเชื่อม อัตราการเย็นตัว และความรอนที่ให ในขณะเชื่อม ในบางกรณีก็อาจจะแกปญหาการบิดโคงเขาของแนวเชื่อมโดยการเวนชองแนวเชื่อม ทางดานปลายใหกวางกวาดานเริ่มตน อยางไรก็ตามประสบการณก็เปนสิ่งสําคัญที่ใชในการพิจารณา เพื่อปองกันการบิดงอตามแนวเชื่อมดวย การบิดของโครงสราง การเชื่อมตะเข็บตามแนวนอนและแนวขวางของแผงแผนเหล็ก และการเชื่อมเหล็กเอ็นจะ ไปกดแผนเหล็กนั้นและทําใหเหล็กเอ็นโคงงอได การบิดเบี้ยวนี้มีผลมาจากแรงดึงเนื่องจากการหดตัว ของรอยเชื่อม และแรงดัดทีเ่ กิดจากการเชือ่ มเหล็กเอ็นเขากับแผนเหล็กดวย และบางครั้งแรงทั้งสองก็ ทําใหเกิดการบิดเปนเกลียวดวย ถาแรงอัดสูงมาก ก็อาจจะเกิดการดุงซึ่งมักจะเปนการดุงตามธรรมชาติมีลักษณะเปนคลื่น ตามแผนเหล็กดังแสดงในรูปที่ 41 การดุงแบบนี้มักพบในแผนเหล็กบาง ๆ

รูปที่ 41 การโคงโดยธรรมชาติ

170 ผลของแรงตาง ๆ ดังที่กลาวมาแลว อาจนํามาอธิบายปรากฏการณบดิ เบี้ยวของโครงสราง ใหญ ๆ หรือแมแตเรื่องทั้งลําได ถาทําการเชื่อมที่ดานบนของโครงสรางตื้น ๆ แตยาว โครงสรางจะ บิดเบี้ยวที่บริเวณดานบนของทางหัวและทายเรือ ในการเชื่อมแบบนี้จะทําใหสว นหัวเรือและทายเรือ ของตัวเรือแยกออกจากกระดูกงูเปนระยะหางหลายนิ้วทีเดียว แตถาโครงสรางนั้นลึกและแข็งแรง จะมีการบิดเบี้ยวทีด่ านบนของสวนหัวและทายนอย มาก ดังนั้นถาเราติดตั้งดานบนของโครงสรางนั้นแลวเชื่อมยึดเอาไวกอน จากนัน้ จึงทําการเชือ่ ม ดานลางของโครงสราง ก็จะชวยลดอาการบิดเบี้ยวได ตามปกติแลวการเชื่อมควรจะเริ่มตนที่บริเวณจุดกึง่ กลางของโครงสรางนั้นเสียกอน แลว จึงเชื่อมตอไปขางบนแลวลงดานลาง อยางไรก็ตามการเชือ่ มสวนประกอบใหญ ๆ เสียกอน แลวนํามา ประกอบเปนตัวเรือ จะมีปญ  หาในการบิดเบี้ยวนอยกวาการตอเรือ โดยการเชื่อมสวนประกอบเล็ก ๆ เขาดวยกัน หรือการตอเรือโดยการเชื่อมแผนเหล็กทีละแผนเขาดวยกัน ในการเชื่อมตะเข็บดวยมือ การเชื่อมแบบถอยหลัง (Backstep) หรือการเชื่อมแบบ Wandering Block จะชวยลดการบิดเบีย้ วได ผลของการควบคุมการบิดเบี้ยวจะไดผลมากในการเชื่อม ครั้งแรกมากกวาการเชื่อมทับครั้งตอไป การควบคุมการบิดเบี้ยว กรรมวิธีหนึ่งในการรักษารูปทรงเอาไว ก็คือ การเผื่อระยะเอาไวใหพอเหมาะ การเพิ่ม ระยะทั้งความกวางและความยาวจะชวยแกระยะที่เกิดจากการหดตัวทําใหรูปทรงและระยะถูกตอง วิธี นี้จะใหผลดี ถาการตัดทําไดพอดีและการเชื่อมยึดทําไดเสมอกัน การเผือ่ ระยะหดที่ไดมาจาก ประสบการณของการเชื่อมโครงสรางบางอยางใหไวในตารางที่ 7 อยางไรก็ตามตัวเลขเหลานี้อาจ เปลี่ยนแปลงไดตามความเหมาะสม การใชแผนเหล็กตรึงและการใชเหล็กตามชั่วคราวก็ชว ยลดอาการผิดรูปได บางครั้งการ ลองติดตั้งดูกอนหรือการลองตัดกอนก็มีประโยชน เมื่อโครงเชื่อมเสร็จแลวโครงสรางนั้นจะแปรรูป กลับไปหารูปทรงที่ถูกตองตามตองการ ในการใชเหล็กแผนความแข็งแรงสูง เราอาจใชลวดเชือ่ มที่มีจุดครากต่ําที่สุดที่ใชไดกับที่ ออกแบบไว ในบางกรณีการทุบก็อาจลดอาการผิดรูปหรือเสียระยะได ปกติเราจะไมทุบชั้นแรกและชั้น สุดทาย ที่ไมทุบชั้นแรกเพราะไมมีความแข็งแรงพอที่จะตานการทุบได และไมทุบชั้นสุดทายเพราะ ชั้นลางไมมีบริเวณทีจ่ ะทําการเชื่อมเพื่อที่จะใหความรอนและแกไขสวนที่ถูกทุบได การทุบจะตอง ระมัดระวังไมใหไปปดชองเปดดานลางที่เปดเอาไวสําหรับเปนทางเดินของแผนรอง หรือไปถูกแนว เชื่อมที่ยังเย็นตัวไมสมบูรณ และรอยตําหนิอื่น ๆ รอยตําหนิเหลานี้จะตองเอาออกกอนการทุบ และ การทุบจะตองทําทันทีหลังจากทําการเชื่อมผานไปแลว

171 ยังมีอีกหลายวิธีที่จะทําการแกอาการผิดรูปได แตวิธีดังกลาวมักจะนํามาใชนอยกวาการแก ระยะ วิธีที่นิยมใชในการแกระยะก็คือ การใหความรอนจากหัวเชื่อมแลวทําใหเย็นตัวลงโดยเร็ว ซึ่งจะ ทําใหเหล็กหด การทําใหหดตัวอาจจะเปนการทําใหหดตัวเฉพาะจุดหรือทําใหหดตัวตลอดแนวเชื่อมก็ ได อยางไรก็ตามกรรมวิธีนี้กย็ ังมีขีดจํากัด ดังจะไดอธิบายในยอหนาตอไป ในการทําแผงแผนเหล็กให ตรงอาจใชวิธกี ารทําใหหดตัวตามแนวเชื่อมหลังกงหรือเหล็กเอ็น หรืออาจใชผสมกับการทําใหหดตัว เปนจุด การทําใหหดทั้งแนวหรือเปนจุดของสวนโคงของเหล็กเสริม บางทีนํามาใชในการดัดกงหัวเรือ ถาเหล็กโคงนั้นโคงออก สวนนูนของรอยเชื่อมบนสวนโคงของรอยดุงหรือแผนเหล็กงอจะมีผลตอ การทําใหโคงหรือหดตัวนอยกวาการทําใหรอนจากหัวเชื่อม ในกรณีที่ตองการความไวก็อาจใชวธิ ีตัด สวนที่ยาวเกินขนาดออกไป การทําใหหดโดยการใชความรอนแลวใชน้ําฉีดทําความเย็นจะไมนํามาใชกับโครงสรางที่ รับแรงที่สําคัญ เชน ดาดฟา, เหล็กเปลือกทายเรือ เปลือกเรือดานขาง และสวนที่รับแรงสําคัญ (โดยไม คํานึงถึงเกรดของเหล็ก) อาจทําใหตรงโดยการใหความรอน (บางทีใชประกอบการดึง) หรือโดยการ ปลอยสวนที่ดงึ หรือรั้งเอาไวออก แลวดัดใหตรงที่อุณหภูมิธรรมดา สําหรับเหล็กรับแรงดึงสูงการใช ความรอนดัดใหตรงควรจะทําใหนอยที่สุด สําหรับเหล็กผสมต่ําหามใชความรอนแกระยะ การแกระยะอาจทําไดโดยการเลาะจุดเชือ่ ม ที่อยูติดกับแนวที่ตองการแกระยะอยูออก แลวแกโดยการใชแผนรองเทานั้น จากนั้นจึงทําการเชื่อม สวนที่เลาะออกใหม เนื่องจากเราตองการหลีกเลีย่ งความไมพอดีของรอยตอโครงสรางตาง ๆ ดังนั้นจึงควร พิจารณาโครงสรางที่สําคัญเอาไว รูปที่ 42 แสดงระยะความไมพอดีที่ยอมใหไดของ NAVSHIPS 0900 – 000 – 1001 ซึ่งครอบคลุมถึงการตบแตง การเชือ่ ม และการตรวจตัวเรือ การเชื่อมประสานมุมแบบปะแทนการเชื่อมประสานมุมอยางตอเนื่อง จะลดการบิดงอได แตไมแนะนําใหทําการเชื่อมปะสําหรับเหล็กที่ตองการความแข็งแรงสูง หรือตองการความสวยงาม หรือในที่ที่อาจเสียหายจากการผุกรอนที่เกิดขึ้นตามบริเวณที่ไมถูกเชื่อม การเชื่อมประสานมุมแบบปะ ควรจะมีการเชือ่ มอยางตอเนือ่ งที่จุดสิ้นสุดของรอยเชื่อม และทีจ่ ุดตัดของโครงสรางนั้นกับโครงสราง ที่สําคัญ ความยาวต่ําสุดของรอยเชื่อมปะนีป้ กติกําหนดไวหนวยรักษามาตรฐาน การคลายแรงเคน (Stress Relief) การปรับสภาพทางความรอนหลังการเชื่อม (Post Welded Heat Treatment) หลังการซอมครั้งใหญเสร็จสิ้นลงแลว กรรมวิธีทางความรอนหลังการเชื่อมอาจจะตอง นํามาใชหลังการเชื่อมหนัก ๆ โดยเฉพาะสวนที่เกีย่ วกับการหลอ สวนของโครงสรางที่รับแรงเคนสูง ๆ เชน หางเสือ เสาหางเสือ และการเชื่อมกงทายเรือ ถาวัสดุเปนเหล็กคารบอนธรรมดา อุณหภูมิทใี่ ช อบประมาณ 620 + 28 ๐C (1,150 + 50 ๐ F) ทิ้งไว 1 ชม. ตอความหนา 1 นิ้ว ของสวนที่หนาที่สุดของ

172 ชิ้นงานนั้น การเชื่อมที่ใชการอุนงานกอน และใชลวดเชือ่ มไฮโดรเจนต่ํา ไมตองใชการปรับสภาพของ ความรอนหลังการเชื่อม เหล็กผสมต่ําหลายชนิด โดยเฉพาะเหล็กที่ผา นกรรมวิธีอบชุบมาแลว อาจจะสูญเสียความ แข็งแรงและความเหนียว แตเมื่อเชื่อมแลวจะมีคณ ุ สมบัติดีกวาเดิม ในทุกกรณีอุณหภูมิที่ใชอบจะตอง ต่ํากวาอุณหภูมิอบคืนตัว (Tempering) มีลวดเชื่อมบางชนิดจะเปราะเมื่อทําการปรับสภาพดวยความ รอน ดังนั้นจึงไมควรใชการปรับสภาพดวยความรอนกับลวดเชื่อมชนิดนี้ การลดแรงเคนทางกลของรอยเชื่อม เมื่อไมสามารถใชกรรมวิธีทางความรอนลดแรงเคนได เราอาจใชการลดแรงเคนใน ภาชนะที่ใหความดันสูงและถังทรงกระบอก วิธีนี้ทําไดโดยใสงานเชื่อมในถังทรงกระบอก แลวใสถัง ลงในภาชนะใหความดันสูงภายใตกําลังดันน้ํา (Hydrostatic Pressure) ประมาณ 1 – ½ เทาของความ ดันที่ไดออกแบบไว จนดึงแนวเชื่อมอยางพลาสติก ดังนั้นแรงเคนตกคางในแนวเชือ่ มจะลดลงเมือ่ เอา ความดันออก ความดันจะตองไมเคนถังไปมากกวา 90 % ของจุดคราก และคางเอาไวอยางนอย ประมาณ 2 ชม. การใชและขอกําหนดของการปลดปลอยแรงเคนทางกลมีใน U.S.Coast Guard Maring Engineering Regulations, Subchapter F. แตกรรมวิธีลดแรงเคนแบบนี้จะไมนิยมใชกับวัสดุที่ มีจุดครากมากกวา 80 % ของแรงดึงประลัย (Ultimate Tensile Strength) การทุบ การทุบไมแนะนําใหใชกับการเชื่อมผานครั้งเดียว และที่รากของการเชื่อมทับหลายครั้ง เมื่อใชกับการแกปญหาการบิดหรือลดแรงดันตกคาง จะตองทุบทันทีหลังจากการเชื่อมแตละครัง้ ผาน ไป และงานเชือ่ มจะตองสะอาด การอุนแผนเหล็กกอนการเชือ่ ม ประโยชนของการอุนแผนเหล็กกอนการเชือ่ มก็คือ ชวยลดอัตราการเย็นตัวของแนวเชื่อม ในระหวางการเชื่อม การลดอัตราการเย็นตัวชวยในการลดความเขมขนของความเคนเนื่องจากการหด ตัว, ความแข็งของรอยเชื่อม และบริเวณที่ไดรับอิทธิพลจากความรอน นอกจากนี้ยังอาจจะชวยปองกัน การเกิดรอยแตกและเพิ่มความเหนียวของรอยตอในแนวเชื่อม ในชวงอากาศเย็น โดยเฉพาะในการ เชื่อมเหล็กแผนหนาจะตองทําการอุนแผนเหล็กเสียกอน การอุนควรจะทํากับชิ้นงานเชื่อมหนา ๆ หรือใหญ และชิน้ งานหลอ ในบางกรณีเราอาจใช อุณหภูมิแผนเหล็กสูงถึง 200๐ C (400๐ F) แตโดยทัว่ ๆ ไปแลวในทางใชการเราใชอุณหภูมิอุนต่ํา ๆ ประมาณ 65 – 90 ๐ C (150 – 200 ๐ F) และใชขบวนการเชื่อมที่มีไฮโดรเจนต่ํา ๆ สําหรับเหล็กความ แข็งแรงสูง การใชอุณหภูมิอนุ สูงและขบวนการเชื่อมที่ใชไฮโดรเจนต่าํ ประกอบกันไปดวย ในขบวนการเชื่อมที่ใหความรอนสูงก็ควรจะมีการอุนเสียกอน เพื่อลดอัตราการเย็นตัว หลังการเชื่อม การเชื่อมอยางตอเนื่องควบคูไปกับการควบคุมอุณหภูมิเปนสิ่งที่เราตองการที่สุดใน ขบวนการเชื่อม เมื่องานเชื่อมใหญ ๆ หรือโครงสรางที่ถูกยึดรั้งมาก ๆ เชน การเชื่อมชิ้นงานหลอหรือ

173 แผนเหล็กสอดเล็ก ๆ บางครั้งเมื่อแผนสอดถูกเชื่อมในเหล็กแผนโต ๆ การอุนที่อุณหภูมิพอเหมาะก็ จําเปนเพราะการหดของแผนเหล็กจากพื้นทีท่ ี่ถูกอุนติดกับแนวเชื่อม เมื่อบริเวณนี้หดตัวจะไปเพิ่มการ หดของแนวเชือ่ ม และมีแนวโนมในการเกิดรอยแตกเนื่องมาจากการหดมากขึ้น การอุนอาจจะจําเปนกอนการเชื่อมยึดเมื่อโครงสรางที่ถูกเชื่อมนั้นถูกดึงรั้งเอาไวมาก เมื่อ เหล็กความแข็งแรงสูง (โดยเฉพาะเหล็กที่ผา นการอบชุบ) ถูกเชื่อม การอุนกอนการเชือ่ มตามที่กําหนด จําเปนตองทํากอนการเชื่อมทุกกรณี เชน การเชื่อมยึด เปนตน การสรางเรือทองแบนที่ใชในแมน้ําลําคลอง เรือทองแบนถูกสรางมาเพื่อบรรทุกสินคาใหไดมากที่สดุ ตามขีดจํากัดของขนาด ความ แข็งแรงของโครงสรางและประสิทธิภาพของแรงฉุด รูปทรงของเรือทองแบนปกติจะมีลักษณะเปน กลองคือทั้งหัวและทายเรือเปนรูปสี่เหลี่ยมหรือดานหนึง่ เปนสี่เหลี่ยมอีกดานหนึ่งเปนรูปทรงอื่น ขนาดของเรือทองแบนประมาณ 30 ม. X 182 หรือ 365 ม. (110 ฟุต X 600 หรือ 1,200 ฟุต) ซึ่งจะทําใหความกวางของเรือมี 2 ขนาด คือ 10.7 ม. (35 ฟุต) และ 15.2 ถึง 16.4 (50 ฟุต ถึง 54 ฟุต) เรือจะกินน้ําลึกสูงสุดในขณะใชงานประมาณ 2.9 ม. (9.5 ฟุต) แผนเหล็กจะซือ้ จากโรงงานในลักษณะเปนแผน หรืออาจจะเก็บมวนเอาไวหลังจากคลาย แผนเหล็กออกจากมวนแลวจะนํามาตัดขอบและตัดตามขนาดที่ตองการ ความหนาของแผนเหล็กที่มว นไวอยูระหวางหมายเลข 10 (3.5 มม.) และ 16 มม. (5/8 นิ้ว) เมื่อเชื่อมตอชนโดยใชการเชื่อมใตผงฟลั๊กซพรอมแผนรองแลว ความหนาที่สุดของแผนเหล็ก ประมาณ 12.5 มม. (1/2 นิ้ว) ในการเชื่อมผานครั้งเดียวและดานเดียว เหล็กเอ็นจะเชื่อมติดกับแผน เหล็กโดยการใชการเชื่อมมือหรือกึ่งอัตโนมัติ สวนประกอบยอยพรอมกับรายละเอียดตามมาตรฐานจะตองนํามาใชเพื่อ 1. ใหใชแรงงานไดอยางมีประสิทธิภาพสูงสุด 2. ใหมีขอไดเปรียบในตารางตําแหนงสําหรับการเชื่อม 3. ลดเวลาการสราง ขอจํากัดของขนาดของสวนประกอบก็คอื ขีดความสามารถของเครนนั่นเอง เหล็กแผนที่มว นไดตามมาตรฐานของ ABS คือเกรด A เทานั้น เหล็กทางดานนอกของ มวนเหล็กจะมีความทนแรงดึงสูงกวาดานในเล็กนอย ทัง้ นี้เพราะขบวนการมวนหลังจากการรีด ผล ความแตกตางกันของความทนแรงดึงเกิดจากความแตกตางในการเย็นตัวในขณะมวนแผนเหล็กนั่นเอง

174 ตารางที่ 7 การเผื่อระยะสําหรับการหดตัวของแผนเหล็กที่ความหนาแตกตางกัน สําหรับรอยเชื่อมแบบตอชน ความหนาของแผนเหล็ก ระยะเผื่อการหดตัวของรอยเชื่อม ตามขวาง 1.6 – 2.4 มม. สําหรับความหนาทุก ๆ ขนาด (1/16 – 3/32 นิ้ว) ตามยาว เกิน 12.5 มม. (1/2 นิว้ ) ขึ้นไป 0.8 มม. (1/32 นิ้ว) ตอความยาว 3 ม. (10 ฟุต) 9.5 – 12.5 มม. 0.8 – 1.6 มม. ตอความยาว 3 ม. (3/8 – 1/2 นิ้ว) (1/32 – 1/16 นิ้ว ตอความยาว 10 ฟุต) 6.5 – 9.5 มม. 1.6 – 2.4 มม. ตอความยาว 3 ม. (1/4 – 3/8 นิ้ว) (1/16 – 3/32 นิ้ว ตอความยาว 3 ม.) ต่ํากวา 6.5 มม. 1.6 – 3.2 มม. ตอความยาว 3 ม. (1/4 นิว้ ) (1/16 – 1/8 นิ้ว ตอความยาว 10 ฟุต) สําหรับรอยเชื่อมแบบตอฉาก ความหนาของแผนเหล็ก ระยะเผื่อการหดตัวของการดุง *1 เกิน 12.5 มม. (3/8 – ½ นิ้ว) ไมตองเผื่อระยะสําหรับการหดตัว 6.5 – 9.5 มม. (1/4 – 3/8 นิ้ว) 0.4 มม. (1/64 นิ้ว) ตอเหล็กเอ็น 1 แผน ต่ํากวา 6.5 มม. (1/4 นิว้ ) 0.8 มม. (1/32 นิ้ว) ตอเหล็กเอ็น 1 แผน 1.6 มม. (1/16 นิ้ว) ตอเหล็กเอ็น 1 แผน *1 การเผื่อระยะการหดตัวจากการดุงใชได สําหรับการเชื่อมแผนเหล็กแผนกับเหล็กเอ็นอยาง ตอเนื่องเทานัน้ ถาใชการเชือ่ มปะระยะเผือ่ จะเปนครึ่งหนึ่งของระยะทีก่ ําหนดไวในตาราง

175 ระยะหางระหวางกง ม. (นิ้ว)

(A)

( B)

ความหมายของแผนเหล็ก มม.(นิ้ว) A ใชสําหรับเปลือกเรือ ดาดฟากําลังชั้นบนสุด กราบออน ฝากั้นน้าํ ที่อยูดานนอกของเกง โครงสรางที่ตองรับแรงดึงสูงบริเวณกลางลําเรือรวมทั้งทองเรือดานใน และดาดฟาชั้นตอจากดาดฟา กําลังชั้นบนสุด ถาดาดฟานัน้ มีความยาวตอเนื่อง และอยูเ หนือหองเครื่องจักร สําหรับเรือที่เนนสวนรับกําลังไวที่กงตามขวาง ใหลดระยะความคลาดเคลื่อนไป 3.2 มม. (1/8 นิ้ว) สําหรับโครงสรางทุกสวนทีก่ ลาวไวขางบนยกเวน กราบออน และฝากัน้ น้ําที่อยูด านนอกของเกง B ใชสําหรับโครงสรางดังตอไปนี้ (ยกเวนที่กําหนดไวใน A) ฝากั้นน้ําที่ใชกนั้ เปนเขตที่พัก อาศัยและชองทางเดินที่ตอเนื่อง ดาดฟาทีส่ ัมผัสกับบรรยากาศ ดาดฟาภายในตัวเรือ และภายในเกงที่ ใชเปนสวนทีพ่ ักอาศัย ฝากัน้ น้ําตามขวางที่สําคัญ และแผนทองเรือภายในตามยาว สําหรับดาดฟาและ ฝากั้นน้ําอื่น ๆ ที่ไมไดระบุไว ใหเพิ่มระยะความคลาดเคลื่อนไปอีก 3.2 มม. (1/8 นิว้ ) รูปที่ 42 ระยะความคลาดเคลื่อนที่ยอมใหไดในการเชื่อมแผนเหล็กโครงสราง ที่ใชในสหรัฐนาวี

176

บทที่ 5 การออกแบบรอยตอในการเชื่อม (WELDED JOINT DESIGN) การออกแบบรอยตอเพื่อนํามาใชในการเชื่อมดวยกรรมวิธกี ารเชื่อมดวยหุมฟลั้กช นัน่ อยูกับ ชนิดของชิ้นงานนั้น ๆ คํานึงถึงการดานโลหะวิทยา และโคดหรือขอกําหนดของงานั้น ๆ การ ออกแบบรอยตอคํานึงถึงความจําเปนและหลักทางเศรษฐศาสตรในการสรางหรือออกแบบดวย การ ออกแบบที่ดแี ละงายตอการทําหรือสรางก็จะชวยลดคาใชจาย และโดยทัว่ ไปกับเพิ่มคุณภาพของ รอยตอนั้น ๆ ดวย การออกแบบรอยตอประกอบดวย กรรมวิธีของการเชื่อมที่จะนํามาใชกับรอยตอจึงมีรอยตอ แบบมาตรฐานอยู 5 แบบดวยกัน แตก็สามารถนํามาประสมประสานเขาดวยกันได รอยตอจึงเทากับ เปนชุมทางที่จะทําชิ้นงานตอเขาหากัน หรือตอรวมเขาดวยกัน จากรูปที่ 5 – 1 แสดงใหเห็นรอยตอ 5 แบบงาย ๆ รอยตอแบบตาง ๆ ดังกลาวสามารถทําตอเขาดวยกันดวยวิธกี ารเชื่อมในรูปแบบตาง ๆ จาก รูป 5 – 2 แสดงใหเห็นถึงแบบงาย ๆ ของการเชื่อม ที่จะนํามาใช ชนิดของการที่จะเชื่อมรอยตอก็คือ การทําใหรอยตอนั้นประสมประสานเขาดวยกัน รูปที่ 5 – 3 แสดงใหเห็นถึงสวนตางๆ ที่ใชเรียกชื่อ สวนตาง ๆ ของรอยตอนั้น ๆ และกับการเชือ่ มดังนี้ (Fillet Weld) ความแข็งแรง (Strength) หลักใหญทจี่ ะตองคํานึงถึงการออกแบบของรอยตอก็คือ เรื่องของความแข็งแรงรอยตอนั้นจะ มีความซึมลึกมาก – นอย แคไหน ก็ขึ้นอยูกับวาตองการความแข็งแรงตอรอยตอนัน้ มากนอยเพียงใด ถาตองการความแข็งแรงสูงสุด ก็จะตองเชื่อมงานใหเต็มหนาตัดของงานั้น ๆ และถาตองการความ แข็งแรงปานปลางก็เชื่อมชิ้นงานเพียงสวนหนึ่งของหนาตัดนั้น รอยตอที่ใชในการเชื่อมที่ใชกับงานที่ เคลื่อนที่ หรือรับแรงกระแทกก็ตองออกแบบใหรอยตอนั้นมีการซึมลึกเต็มเนื้อทีห่ นาตัดของงาน เมื่อ ตองการความแข็งแรงมาก ๆ สิ่งเหลานี้ลวนเปนหลักที่สําคัญที่ตองคํานึงถึง เมื่อรอยตอที่นํามาใช เชื่อมใชกับงานที่อุณหภูมิต่ํา ไ ก็อาจใชรอยตอที่รับกําลังปานกลาง ทั้งนี้ก็ขึ้นอยูก ับความเหมาะสมกับ แรงที่มากระทําดวย ชนิดของแบบรอยตอเหลานี้งายตอการเคลือบ และใชลวดเชือ่ มในการเชื่อมนอย กวา รอยตอทีต่ องการ การซึมลึกมากๆ ทาเชื่อม (Position) กรรมวิธีการเชือ่ มดวยลวดเชือ่ มหุมฟลั้กชสามารถนําไปใชไดทุกทาเชื่อม ทาเชื่อมที่สามารถ จะเชื่อมได ยอมเชื่อมได แตก็อาจจะมีอปุ สรรคที่เทาออกแบบของรอยตอ ตัวอยางเชนนี้จะไดแสดง ใหเห็นในตอนทายของบท รูปแบบของทาเชื่อมที่สามารถเชื่อมดวยลวดเชื่อมหุมฟลั้กชไดแสดงไดใน

177

รูปที่ 5 – 4 ซึ่งเชื่อมในทาขนานนอน (Horizontal) , ทาตั้ง (Vertical) และทา Overhead ยอมขึน้ อยู กับทักษะของผูเชื่อมและชนิดของลวดเชื่อมที่นํามาใช ลวดเชื่อมชนิดนี้มีอัตราการเติมสูงก็ควรใช เชื่อมกับทาราบและทาขนานนอนเพราะวาการเชื่อมดวยลวดเชื่อมเชนนี้จะทําใหบอหลอมละลายใหญ ทาของการเชื่อมไดจัดแบงโดยการจัดตามกลุมของตัวเลขและตัวอักษร ซึ่งทาเชื่อมทั้งหมด 4 ทา ไดจดั เปนกลุมตัวเลขและตัวอักษรดังนี้ กลุมที่ 1 ทาราบ กลุมที่ 2 ทาขนานนอน กลุมที่ 3 ทาตั้ง และกลุมที่ 4 ทาเหนือศีรษะ อักษร F ใชกับการเชื่อมตัวที่ (Fillet Weld) และอักษรตัว G ใชแทน รองของรอยตอ อักษรและกลุมตัวเลข ของ 5 G และ 6 G เปนทาเชื่อมที่ใชในการทดสอบ การเชื่อม ทอ รูปประกอบที่ 5 – 4 แสดงใหเห็นถึงอักษรและตัวเลข ที่ใชทั้งงานโลหะแผนและงานทอ ความหนา (Thicknees) ความหนาของโลหะที่จะนํามาใชกับกรรมวิธีการเชื่อมดวยลวดเชื่อมหุม ฟลั้กช ยอมขึ้นอยูกับ ทักษะของผูเชือ่ ม ทาเชื่อมที่ใชกับรอยตอนั้น แบบของรอยตอความเหมาะสม และชนิดของลวดเชื่อม ความเร็วในการเชื่อม ระยะอารค กระแสและคุณลักษะของเครื่องเชื่อมที่ใชเหล็กที่มคี วามหนาไมมาก นัก การเชื่อมยอมขึ้นอยูก ับทักษะของผูเชือ่ ม ชางเชื่อมที่มีทักษะสูง ๆ สามารถเชื่อมโลหะที่บางเพียง 1/16 ” (1.16 m.m) ไดอยางดี เหล็กที่หนา ¼ ” (6.4 m.m) สามารถเชื่อมไดโดยไมตองการ การซึม ลึกที่ดีพอ การตองการ การซึมลึกปานกลางก็สามารถเชื่อมโลหะที่หนา ½” (12.7) โดยไมจาํ เปนตอง บากงานเชนกัน แตถาโลหะที่หนามากกวาดังกลาว การเตรียมเรื่องรอยตอก็สําคัญมากเชนกัน เพราะ จําเปนตองเชื่อมหลายแนวเชือ่ ม การบากงานเพียงซีกเดียว (Bevel) เปนงานรูปตัว U V J หรือการ บากรองแบบในรูปผสม การบากรองตัว J เพียงดานเดียวใชกับงานรูปตัวที่ (Fillet Weld) ซึ่งเมื่อ เชื่อมงานแลวก็จะทําใหไดการซึมลึกที่สูงมาก เชนกันกับโลหะที่หนา ๆ โลหะที่หนา ยอมตองเชื่อม มากแนวเชื่อม ทั้งนี้เพื่อเติมใหเติมกับรองที่บากทั้งนี้ขึ้นกับการออกแบบรอยตอนั้น ๆ ดวยการ ออกแบบรอยตอแบบบากดานเดียว (Singel Bevel) และการบากรองตัววี (U groove) เปนรอยตอนี้ มักออกแบบใชกันเสมอ ๆ

178

รอยตอที่เปนพื้นฐาน 5 ชนิด ซึ่งนํามาใชผสมผสานกันได

รูปที่ 5 – 1 ชนิดของรอยตอ (Types of Joints)

รูปที่ 5 – 2 ชนิดของการเชือ่ ม (Types)

รูปที่ 5 – 3 สวนตาง ๆ ของแนวเชื่อม (Weld Nomenclature)

179

การเชื่อมตัวที (FILLET WELDS)

รูปที่ 5 – 4 ทาเชื่อม การบากรองตัว U (U groove) ถาเปนแบบธรรมดา ๆ ที่ใชกันมากเพราะงายตอการเตรียม งาน แบบของรอยตอนี้ก็กระทําไดโดยใชหวั ตัดแกสอะเชทตีลีนเปนตัวตัด บางครั้งหนาตัดของตัว J หรือ U อาจจะกระทําไดโดยใชเครื่องมือกล แตเมื่อเปรียบเทียบกับการใชหัวตัวแกสอะเชทตีลีนแลว กระทําไดเร็วกวา ฉะนัน้ หัวตัดดวยแกสจึงลดเวลาในการเตรียมรอยตอเปนอยางดี

180

การบากรองตัววี (Vee Groove) จะใชลวดเชื่อมนอยกวาการบากรองตัว แตการเวนชองวาง (Root Gap) ก็ควรตองมีทั้งนี้เพื่อใหการซึมลึกไดดีในแนวแรก (Root Pass) และแนวเชื่อมแนวแรก ก็ควรใชลวดเชื่อมที่มีเสนผาศูนยกลางใหญ เมื่อใชกับรองตัว V ซึ่งแตกตางกับการบากรองตัว เรา อาจใชเฉพาะแนวแรก (Root Pass) เทานั้น ทั้งนี้กเ็ พราะที่ดานลางของรองรูปตัว ยู เปนรอยโคง นั่นเอง การบากงานซีกเดียว (Single Bevel) และบากรองตัว J มักใชเสมอกับการเชื่อมมุมและ เชื่อมตัวที การบากงานแบบ Single V, U และบากแบบซีกเดียว (Single Bevel) เปนการบากงานที่ นําไปใชเสมอและมากที่สุดกับการเชื่อมตอชน (Butt Joint) ที่หนาตั้งแต 3/16 ” (4.8 m.m.) หรือ ¼ ” (6.5 m.m.) ถึง ¾” (19.1 m.m.) เมื่อโลหะที่จะใชเชื่อมหนาตัง้ แต ¾ ” (19.1 m.m.) หรือมากกวานั้น การบากงานแบบรอง ตัววี ดวยยู ตัวเจ และการบากแบบ 2 ดาน (Double Bevel) จําเปนตองคํานึงถึงมาก ทั้งนี้เพราะ ตองเชื่อมทั้งสองดาน การบากรองของรอยตอชนิดนี้ทําใหเกิดการบิดตัวนอย (Distortion) และจะใช ลวดเชื่อมเพิ่มมากกวาการบากดานเดียวดังกลาวมาแลว การบากรองเปนมุม 45 ๐ - 60 ๐ ใชกับโลหะที่ ไมหนามากนักที่จําเปนตองบากงาน แตมุมนี้จะดูใหญเมื่อใชกับโลหะที่มีความหนามาก ๆ มุมที่ไม มากยอมใชกับโลหะที่หนามาก ๆ เพราะวาจะใชเวลาในการเชื่อมนอยกวาการบากรองเปน 45 ๐ - 60 ๐ การออกแบบรอยตอเปลี่ยนแปลงไดมากมาย แบบหนึง่ อาจใชกับการเชื่อมกับทอที่มีความ หนา หรือโลหะแผนที่มีความหนาเกินกวา ¾ ” (19.1 m.m.) ความหนาก็เปลีย่ นไปตามแบบของการ บากรองตัววี ดานเดียว ฉะนั้นมุมลวดซึ่งคอนขางมากขึ้นไปทางดานบนของการบากจึงตองลดลง จึง เปนการออกแบบบาก 2 ซีก (Couble Bevel) ประโยชนของการออกแบบรอยตอ แบบนี้ก็เพื่อใหลด คาฝชจายใหนอ ยลงกวาการบากรูปตัววี เพราะจะใชลวดเชื่อมนอยกวาในการเติมรอยเชื่อมนี้ แตสิ่งที่ สําคัญของการบากแบบนีก้ ็ขนึ้ อยูกับความยุงยากในการบากเชนกัน

รูปที่ 5 – 5 การเปลี่ยนแปลงแบบการบากรองตัววี (V groove Joint) ออกแบบ เพื่อใชกับความหนาที่ไมจํากัดของโลหะหลัก

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

บทที่ 6 ความปลอดภัยในการเชื่อม (WELDING SAFTY) ความปลอดภัยในการทํางานเกี่ยวกับการเชื่อม นับเปนความสําคัญ จําเปนอยางยิ่งที่ผูทําการ เชื่อม จะตองพยายามศึกษา และหาทางปองกัน โดยเฉพาะทุกโรงงานที่มีการเชื่อมควรจะตองมีการ ปองกันในเรื่องอันตรายที่จะเกิดขึ้นในการเชื่อม ทั้งนี้เพื่อเปนแนวทางชวยผูทํางานเกี่ยวกับการเชื่อม และชางเชื่อมก็เชนกันจะตองศึกษาและหาทางปองกันอันตรายที่จะเกิดจากการเชื่อมดวย ผูที่ทํางาน โดยไมคํานึงถึงความปลอดภัยมักพบกับอุบตั ิเหตุและอันตรายเสมอ ซึ่งในบางครั้งอันตรายไมถึงกับ ชีวิต แตกย็ ังทําลายทรัพยสมบัติไดอีกดวย ซึ่งเปนการสูญเสียทั้งเงินและเวลา วิธีการทีจ่ ะชวยปองกัน สิ่งเหลานี้เปนเรื่องที่ไมยากเย็นจนเกินไปนัก ทั้งนี้โดยศึกษาจาก “American National Standard Z 49.1 Safety in Welding and Cutting” ซึ่งจัดทําโดย America Welding Society (AWS) 6.1 อันตรายอันเกิดจากการทํางานเชื่อม มีมากมายหลายอยาง โดยเฉพาะกับกรรมวิธีการเชื่อมดวย ลวดเชื่อมหุมฟลั้กช บางครั้งอันตรายอาจจะไมเกิดขึ้นมากมาย หรือถึงแกชีวิตแตก็อาจทําให ประสิทธิภาพของงานเชื่อมลดนอยถอยลงไป อันตรายเหลานี้ไดแก 1. อันตรายที่เกิดจากไฟฟาดูด 2. อันตรายจากแสงที่เกิดจากประกายอารค 3. เพลิงและการเกิดการระเบิด 4. อันตรายที่เกิดจากการทําความสะอาดงานเชื่อมและอื่น ๆ 6.1.1 อันตรายที่เกิดจากไฟฟาดูด โดยปกติแลวมีขอควรระวังและหาทางปองกันอันตรายอนเกิดจากไฟฟาดูดมากมาย สิ่งแรกที่ ควรคํานึงถึงก็คือ อุปกรณตา ง ๆ ที่จะใชในการเชื่อมนั้นอยูในสภาพทีด่ ี เรียบรอย พรอมใชงาน และ อุปกรณตาง ๆ ที่ใชในการเชื่อมควรถูกตอง และเปนไปตามมาตรบาน โดยเฉพาะสายดินควรอยูใ น ตําแหนงลงดินอยางถูกตองหรือไม ขัว้ ตอสายตําแหนงตาง ๆ แนนดีเพียงไร ทั้งนี้เพราะขั้วตอสายที่ ไมแนนก็เปนสาเหตุใหเกิดอันตรายไดเชนกัน สายตาง ๆ ที่ใชกับเครื่องเชื่อมไฟฟา ควรถูกตองตาม เบอรสาย หรือตามระยะความยาวทีน่ ําไปใช การใชสายไฟฟาทีไ่ มถูกตอง เปนอันตรายตออุปกรณที่ ใชและตอตัวผูท ํางานดวย และสาเหตุอันเกิดจากไฟฟานี้จะเปนเหตุทาํ ใหเครื่องมือ อุปกรณชํารุด เสียหาย และเปนอันตรายตอผูใชดวย บริเวณที่ทํางานเชื่อม ควรเปนที่แหง ไมชนื้ แฉะ ซึ่งจะทําใหเกิดไฟฟาลัดวงจรหรือดูด ผูทํางานได เมื่อตองทํางานที่เขื่อนกั้นน้ําหรือบริเวณทีช่ ื้นแฉะ ผูทํางานเชื่อมควรสวมรองเทายางและ ยืนทํางานอยูบนแผนฉนวน จะทําใหปลอดภัยยิ่งขึ้น

195

6.1.2 อันตรายที่เกิดจากการอารค กรรมวิธีการเชื่อมดวยลวดเชื่อมหุมฟลั้กช จะทําใหเกิดแสงอัลตราไวโอเลต และแสง อินฟาเรด เปนจํานวนมากมาย ผิวหนังถึงแมจะโดนแสงดังกลาว เปนชวงเวลาสั้น ๆ ก็ตาม แตก็จะถูก แสงดังกลาวทําใหผิวหนังไหม ซึ่งเสมือนถูแกสงจากดวงอาทิตยเชนกัน แตแสงที่ถูกจากการเชื่อม เพียงชวงสั้น ๆ แตก็มีผลใหเกิดการเจ็บปวดไดเปนอยางมาก ทั้งนี้ผูทํางานเชื่อมควรสวมเสื้อหนัง ปองกันกอนการเชื่อม และเสื้อหนังที่ใชควรใชอยางดี และไมไหมไฟไดงาย หนังทีน่ ํามาใชมักทําเปน เสื้อแจกเก็ต หมวกและปลอกแขนหรือสิ่งอื่นใดที่คลายกัน ซึ่งใชปองกัน แขน, ไหล, หนาอก และทอง ซึ่งเกิดจากการอารค หรือจากเศษโลหะทีก่ ระเด็น หนังยังใชมาทําเปนถุงมือที่ใชในการปองกันดวย สิ่งที่ตองคํานึงถึงอีกสิ่งหนึ่งก็คือดวงตา ทั้งนี้เพราะการปองกันสวนอื่นอยางดีแตไมปองกัน ดวงตาจะใชเพียงหนากากอยางเดียวยอมไมเปนการเพียงพอ ควรจะตองสวมแวนตาปองกันอีกชั้น หนึ่ง แสงอารคจากการเชื่อมจะทําใหเกิดการเจ็บปวดเปนเวลา 24 – 48 ชม. ขึ้นไป โดยปกติอาจไม เกิดขึ้นเสมอไป แตก็อาจเปนไปได ถาการปองกันนั้นไมดีพอ ซึ่งวิธีการปองกันดานผิวหนังและหนา ตลอดจนตา ก็ไดมีการคิดคนหาทางปองกัน ๆ อยูเสมอ โดยเฉพาะดวงตา แสงอินฟาเรด จะทําให “เรตินา” ของตาเกิดอาการเมื่อยลาเพิ่มมากขึ้น และผลที่เกิดขึ้นนี้มใิ ชจะเกิดขึ้นในทันทีทันใด แต อาจจะเกิดขึ้นในภายหลัง ซึง่ ตางกับแสงอุลตราฟาเรด อาจกลาวไดวาแสงอินฟาเรดนัน้ ทําอันตรายได มากกวา และนานกวาดวย แตสิ่งซึ่งสรางมาเปนตัวปองกันหนาและตาของผูทํางานเชื่อมก็คือ หนากาก ซึ่งอาจเปนแบบมือถือ หรือแบบสวมหัว ซึ่งจะมีเลนซที่มคี วามเขมสูงเปนตัวชวยปองกัน ฉะนั้น เลนซ ที่ใชผูเชื่อมจึงควรพิจารณาเลือกใช ความเขมของกระจกใหเหมาะสมกับชนิดของการเชื่อมหรือเครื่อง เชื่อมนั้น ๆ ทั้งนี้เพราะถาความเขมนอยก็อนั ตรายตอผูเชื่อม แตถาความเขมมากไป ผูเชื่อมก็ไม สามารถมองเห็นหรือควบคุมแนวเชื่อมไดดีเทาที่ควร จากตาราง 6 – 1 แสดงใหเห็นถึงเลนซที่มีความ เขมตาง ๆ ที่ใชกับการเชื่อมดวยลวดเชื่อมหุมฟลักซ หมายเลขที่มากแสดงถึงความเขมที่สูง หรือทึบ แสงมากนั่นเอง และควรมีกระจกสีขาวเปนตัวใสปดไวที่ทั้งดานหนาและหลังเลนซกรองแสดงนัน้ ๆ เพื่อปองกันสะเก็ดโลหะที่จะกระเด็นไปติด ขนาดของลวดเชื่อม เสนผาศูนยกลาง (นิ้ว), มิล

1/16 (1.6) , 3/32 (2.4) , 1/8 (3.2) , 5/32 (4.0) 3/16 (4.8) , 7/32 (5.6) , ¼ (6.4) 5/16 (7.9), 3/8 (9.5)

ความเขมของเลนซที่ใช

10 12 14

ตาราง 6 – 1 แนะนําการใชความเขมของเลนซใหสัมพันธกับขนาดของลวดเชื่อมตาม มาตรฐาน AWS Z 49.1

196

การระบายอากาศ ขณะทําการเชื่อมมักจะทําใหเกิดควันขึ้น ทั้งนี้เกิดจากสารพอกหุมที่ลวดเชื่อมนัน้ ๆ จาก สาเหตุนี้ ที่ดานขางของกลองบรรจุลวดเชือ่ มจึงควรมีขอความพิมพติดไววา “การเชื่อมอาจทําใหเกิด ควันและแกสซึ่งอาจเปนอันตรายตอสุขภาพ พึงหลีกเลีย่ งการหายใจหรือสูดดมควันและแกส” ควร ใชระบบระบายอากาศที่ดี ซึง่ จะศึกษาไดจาก American National Standard Z 49.1 ซึ่งอธิบายถึง ความปลอดภัยในการเชื่อมและตัด ซึ่งจัดทําโดย AWS โดยเฉพาะการเชื่อมงานในเนื้อที่เฉพาะ ควร ตองใหอากาศจากภายนอกหมุนเวียนเขามาอยางสม่ําเสมอ และควรมีผูอยูขางนอกหนึ่งคนคอยให ความชวยเหลือเมื่อจําเปน การเชื่อมโลหะจําพวกตะกัว่ ทองแดง แคดเมี่ยม และสังกะสี ควรมี เครื่องมือพิเศษเปนตัวดูดแกสเสียเหลานี้ 6.1.3 การลุกไหมและการเกิดการระเบิด การลุกไหมและการเกิดการระเบิด นับเปนอันตรายอันอาจเกิดขึ้นไดในขณะเชื่อม ถาไมหา วิธีปองกันที่ดพี อ การเชื่อมดวยลวดเชื่อมหุมฟลั้กซยอมทําใหเกิดประกาย และสะเก็ดไฟกระเด็น ซึ่ง เปนจุดใหเกิดไฟไหมและการระเบิดได ถาไมหาทางปองกันไวกอน สาเหตุที่ทําใหเกิดไฟไหมและ ระเบิด จะเนื่องจากการเกิดการลัดวงจรของไฟฟา หรือเกิดจากความรอนที่รอนจัดเกินไปที่สายเคเบิล หรือบางกรณีอาจเกิดจากสารจําพวกของเหลว ฉะนัน้ จึงควรมีอุปกรณที่ใชในการดับเพลิง อันเกิดจาก ไฟฟาเตรียมไวใหพรอม ซึ่งอาจไดแก CO2 หรือ Dry chemical type ที่บริเวณรอบ ๆ โรงงาน และ ใหงายตอการหยิบใช และควรมีการตรวจตราอยูเสมอ ใหอยูในสภาพพรอมใชงาน อีกสิ่งหนึ่งที่ผเู ชื่อมควรคํานึงถึงใหมากก็คอื การเชื่อมถังที่เคยบรรจุเชือ้ เพลิงไว ซึ่งอาจเปน สาเหตุทําใหเกิดไฟและการระเบิดได ฉะนัน้ ผูทํางานเชื่อมดานนี้ จึงควรคํานึงถึงและแนใจวาจะไมเกิด อันตรายขึ้นได 6.1.4 อันตรายที่เกิดขึ้นภายหลังการทําความสะอาดงานเชื่อมและอื่น ๆ อันตรายที่จะเกิดขึ้นภายหลังการเชื่อม ก็คือ การทําความสะอาดแนวเชื่อม ฉะนั้นผูเชื่อมจึง ควรปองกันผิวหนัง และตา จากการเคาะสแลกหนากาก ถุงมือ เสือ้ หนัง จะชวยปองกันผิวหนังจาก การใชฆอนเคาะสแลก หรือการใชหินเจียรนัย และควรสวมแวนตาเปนการปองกันรองจากการใช หนากากโดยสม่ําเสมอ ทั้งนี้เพราะเศษของโลหะอาจกระเด็นเขาไปภายในหนากากสวมไดเสมอ เศษของลวดเชือ่ มที่เหลือจากการเชื่อม นับเปนอันตรายอยางยิ่งที่ผูเชื่อมมักไมคํานึงถึง ทั้งนี้ เพราะหลังจากหมดลวดเชื่อมในเสนหนึ่ง ๆ ผูเชื่อมมักจะทิ้งลวดเชื่อมไวที่พื้น เมื่อผูเ ชิ่มเดินก็อาจไป เหยียบ ทําใหลื่นหกลมได ฉะนั้นทางที่ดคี วรหากลองแขวนไวที่โตะเชื่อม เมื่อผูเชื่อมเปลี่ยนลวดเชื่อม ก็ทิ้งเศษลวดเชื่อมไวที่กลอง ซึ่งทําใหเกิดความปลอดภัย และเปนระเบียบเรียบรอยอีกดวย

197

6.2 ความปลอดภัยทั่วไป (GENERAL WELDING SAFETY) หลังจากธุรกิจการเชื่อมไดเริม่ มาเปนเวลาประมาณครึ่งศตวรรษ ทําใหสามารถพิสูจนไดวา การเชื่อมไมเปนอันตรายตอรางกาย อยางไรก็ตามในงานชางทุกสาขา ถาผูปฏิบัติขาดความระมัดระวัง ก็ยอมเกิดอันตรายไดทั้งสิ้น การเชื่อมยอมจะไมทําใหเกิดอันตรายใด ๆ ถาผูเชือ่ มไดมีการปองกันและระมัดระวังอยู ตลอดเวลา จนสรางเปนนิสัยแหงความปลอดภัยขึ้น ขณะเดียวกันผูควบคุมควรจะไดเขมงวดเปน พิเศษในเรื่องของการปฏิบัติตามกฎแหงความปลอดภัยดังตอไปนี้ 1. ชุดปฏิบัติงาน จะตองแหง ติดไฟยาก กางเกงตองไมพับที่ปลายขา รองเทาตองมีที่กําบัง เม็ดโลหะ มีถงุ มือหนัง แจคเก็ตหนัง และกระจกหนากากที่มีความเขมพอเหมาะ 2. บริเวณที่ทําการเชื่อมตองสะอาด 3. ตองแนใจวาไมมีวัสดุติดไฟงายอยูใกลกับที่ ๆ ทําการเชื่อม 4. อยาเชื่อมในบริเวณใกลกับวัตถุที่สามารถเกิดระเบิด หรือใกลคารบอนเทตตราคลอไรด 5. ตองแนใจวาบริเวณที่ทําการเชื่อมมีการถายเทอากาศอยางเพียงพอ 6. ถาทําการเชื่อม ตะกัว่ แคดเมีย่ ม โครเมี่ยม แมงกานีส ทองเหลือง บรอนซ สังกะสี หรือ โลหะอาบสังกะสี จะตองมีเครื่องดูดควัน (Exhaust Fan) ดูดควันขณะเชื่อม 7. อยาเชื่อมใกลสารจําพวก คารบอนเทตตราคลอไรด (Carbon Tetrachloride) 8. เครื่องเชื่อมและอุปกรณจะตองรักษาใหอยูในสภาพดีเสมอ 9. ถาจําเปนตองตอสายเคเบิ้ลเขาดวยกัน ขอตอจะตองแนน และพันดวยเทปอยางปลอดภัย 10. เมื่อเลิกใชหวั จับลวดเชื่อม (Electrode Holder) ใหแขวนไวที่เครื่องหรือที่ ๆ จัดไว โดยเฉพาะ ระวังอยาใหหวั จับลวดเชื่อมไปโดนทอแกสใด ๆ 11. เครื่องเชื่อมจะตองมีสายดินเสมอ ตามปกติตอเขากับทอน้ําประปา 12. ที่ควบคุมการเชือ่ มชนิดเทาเหยียบ (Pedal Control) จําเปนตองมีที่กําบัง เพื่อปองกันการ เหยียบโดยบังเอิญ 13. ในกรณีทจี่ ําเปนตองเชื่อมบนพื้นที่เปยกชืน้ ตองสวมรองเทายาง (Rubber Boots) หรือ ยืนบนแผนไมที่แหง 14. ขณะเชื่อมจงยืนบนวัสดุที่แข็ง เชนคอนกรีตหรือพื้น 15. ถาเผอิญตองเชื่อมบนที่สูงโดยไมมีราวกั้น จงใชเข็มขัดนิรภัย (Safety Belt) เสมอ 16. ตองสวมหนากากที่มีความเขมของกระจกทีพ่ อเหมาะ 17. หองเชื่อมควรมีทานกั้นเพื่อปองกันการมองดวยตาเปลาจากคนอื่น 18. อยาเชื่อมหรือตัดงานที่วางติดอยูบนพื้นคอนกรีต 19. การใชทอรชชนิดหลอเย็นดวยน้ํา จงตรวจหารอยรั่วเสียกอน

198

6.3 ขอควรระวังในการเคลื่อนยายทอแกส (Safe Handling of Gas Cylinder) 1. เมื่อมีการเคลื่อนยายทอแกสใด ๆ จะตองใหความระมัดระวังเปนพิเศษ ทอแกสจะตองมี ฝาครอบ (Cap) หามกลิ้งไปในแนวนอน 2. หามใชแกสในทอเปาฝุนผงแทนหัวฉีดลมจากทอลมธรรมดา 3. กอนประกอบหัวปรับความดัน (Regulator) เขากับทอแกส ใหเปดลมในทอเปาฝุนที่ หัวตอแลวปดอยางรวดเร็ว ซี่งวิธีการเชนนี้เราเรียกวา “Cracking” 4. เปดลิ้นลมที่ทอแกสอยางชา ๆ หลังจากตอหัวปรับความดันเขากับทอเรียบรอยแลว 5. ตองแนใจวาขอตอทุกแหงแนนและไมรั่ว โดยการตรวจดวยน้ําสบู 6. เมื่อเลิกใชหัวปรับความดันควรหมุนสกรูปรับความดันออกจนลิ้นปดสนิท 7. จะตองไมทําใหสายยางไดรับการขีดขวน หรือเปนรอยตัดจากเครือ่ งมืออื่น 8. หลังการเชื่อมจะตองปดลิ้นที่ทอ ปลอยแกสจากหัวปรับ (Regulator) และทอยาง (Hose) ออกใหหมด 9. ประแจปดทอแกสจะตองคาอยูที่ทอแกสตลอดเวลา 10. ทอแกสจะตองอยูในตําแหนงตั้งตรงเสมอ 11. ทอแกสใดที่ใชจนหมดแลว ควรมีเครือ่ งหมายบอกใหทราบวา หมดแลว หรือ ทอเปลา 12. อยาเปดลิ้นที่ทอแกสกอนทีไ่ ดแนใจวาลิ้นหัวปรับความดัน (Regulator Valve) ปดสนิท เสียกอน 13. หามปด – เปดลิน้ ทอแกสดวยคอน 14. อยาขันสกรูที่หวั ปรับความดันแนนเกินไป 15. หามใชทอแกสแทนลูกกลิ้ง แมวาทอนั้นจะเปนทอเปลาแลวก็ตาม 16. หามเก็บทอแกสไวในหองที่มอี ุณหภูมิสูงเกินวา 80 ดีกรีฟาเรนไฮท 6.4 กฎแหงความปลอดภัยในการเชื่อมแกส (Safety Regulations For Oxyacetylene Welding) 1. ตรวจขอตอทุกจุดกอนที่จะทําการจุดไฟ 2. ถาเกิดไฟกลับ (Flashes Back) ใหรีบปดลิน้ ทอทั้งสองทันที ใหปด ลิ้นทอออกซิเจน กอน และลิ้นทออเซททีลีนทีหลัง 3. อยาเก็บหัวทิป (Welding Tip) ปนกับเครื่องมืออื่น ๆ ซึ่งจะทําใหบา (Seat) ที่หัวทิปเสีย 4. จงใชหวั เชือ่ มหรือหัวตัด (Welding or Cutting Tip) ใหถูกขนาด 5. ลิ้นทอออกซิเจนตองเปดใหหมดเกลียว สวนลิ้นทออเซททีลีน เปดไมเกิน 1 รอบ 6. หัวทิปเชื่อมควรใสหันปลายไปทางขางทอรช (Torch) ทางดานหัวตอสายยางอเซททีลีน 7. หามใชน้ํามันหรือจารบีกับขอตอของออกซิเจนหรืออเซททีลีน อยางเด็ดขาด 8. การเชื่อมควรใหกระทําหางจากทอแกส อยางนอย 5 ฟุต

199

9. หามใชคอนกับหัวปรับความดัน 10. หามใชไมขีดไฟจุดหัวทิป ใหใชไลเตอร (Lighter) 11. กอนจุดไฟ ตรวจใหดีอกี ทีวา ณ บริเวณใกล ๆ นั้น ไมมีสารที่ติดไฟงายอยู 12. จงระวังเรื่องความดันของแกสอเซททีลีน หามใชความดันของอเซททีลีนเกิน 15 ปอนด ตอตารางนิ้ว (แกสอเซททีลีนจะระเบิดอยางรุนแรงถาความดันเกินกวา 15 ปอนดตอตารางนิ้ว) 13. อยาถือหัวเชื่อมหรือหัวตัดใกลกับงานมากเกินไปขณะเชื่อม 14. หามใชหวั ทิปที่กําลังรอนจัด 15. หามใชทอรช (Torch) ที่รั่ว 16. หามปลอยใหไฟติดอยูขณะที่ทานไปที่อื่น แมชั่วขณะหนึ่ง 17. อยาปลอยใหลิ้นที่ทอรชเปดทิ้งไว 18. หามปรับแตงสวนภายใน ทดลองหรือดัดแปลงกับทอแกส หัวปรับความดันและ เครื่องมือเชื่อมแกสอื่น ๆ 19. หามเชื่อมภาชนะที่ปดผนึกไวโดยรอบ ซึ่งไมมีทางระบาย และจะตองไมเชื่อมภาชนะที่มี สารที่ติดไฟไดอยูภายในจนกวาจะไดขจัดสารเหลานั้นออกจนหมด หรือทําไมใหเกิดการลุกไหมได (Purged) และการเชื่อมจะตองกระทําอยางระมัดระวัง

200

บทที่ 7 ขอบกพรองในรอยเชื่อม (WELDING DEFRCTS AND DISCONTIUNITIES) กรรมวิธีการเชือ่ มดวยลวดเชือ่ มหุมฟลั้กชกเ็ หมือนกับกรรมวิธีการเชื่อมแบบอื่น ๆ ที่ยอ มตอง มีปญหาในการเชื่อม แตปญหาและขอบกพรองเหลานี้ก็เรื่องที่สามารถแกไขได ปญหาและ ขอบกพรองอาจจะมาจากโลหะที่ใชในการเชื่อม ปญหาหรือขอบกพรองบางอยางอาจแกไขภายหลัง ได แตบางปญหาหรือกรณีจําเปนตองแกไขฉับพลัน การใชวิธีการเชื่อมที่ไมดีถูกตอง ก็ยอมเปน สาเหตุหนึ่งใหเกิดขอบกพรองในการเชื่อมได ขอบกพรองที่มักเกิดขึน้ กับการใชลวดเชื่อมหุมฟลั้กช ก็ คือ การเกิดสแล็คฝงในแนวเชื่อม (Slag Inclusion) Wagon Tracks, Porosity, Warmhole Porosity, Undercutting, Lack of Fusion, Overlapping, Burn Through, Arc Strick, Crater and Excessive Weld Spatter สิ่งตาง ๆ ดังที่กลาวมานี้ ลวนแตเปนสาเหตุทําใหรอยเชื่อมขาดความแข็งแรงเกิดการ แตกราว และขาดคุณภาพทีด่ ีตองานเชื่อมทั้งสิ้น อีกปญหาหนึ่งที่ทําใหลดคุณภาพของการเชื่อมลงไป ไดก็คือ Are, Blow, Fingernailing และลวดเชื่อมหุมฟลั้กชนั้น ๆ มีความชื้นสูงเกินไป 7.1 สาเหตุที่เกิดขอบกพรองในทางการเชือ่ ม (Defects Caused By Welding Technique) Slag Inclusions

รูปที่ 7 – 1 Slag Inclusions Slag Inclusion เกิดขึ้นเมื่อขณะที่เราเชื่อมงาน สวนหนึ่งของ Slag ไปติดอยูทดี่ านในของ โลหะที่เรากําลังเชื่อม ซึ่งทําใหงานเชื่อมไมแข็งแรง ซึ่งมีสาเหตุมาจาก 1. ความเร็วในการเคลื่อนลวดเชื่อมไมสม่ําเสมอ 2. การสายลวดเชือ่ มกวางเกินไป 3. เคาะสแล็คออกจากแนวเชื่อมไมหมด 4. ใชลวดเชื่อมขนาดใหญเกินไป 5. ควบคุมการเชือ่ มไมดีพอ

201

ขอบกพรองเหลานี้สามารถปองกันไดโดย 1. เคลื่อนลวดเชือ่ มใหสม่ําเสมอและถูกแบบ 2. สายลวดเชื่อมใหอยูใ นขอบเขตกําหนด 3. พยายามเคาะสแล็คออกใหหมดกอนเริ่มเชือ่ มทุกครั้ง 4. ใชลวดเชื่อมขนาดเล็กลงมา 5. ควบคุมการเชื่อมใหตึง ใชระยะอารคใหถูกตอง เพิ่มความเร็วในการเคลื่อนลวดเชื่อม หรือเปลี่ยนแปลงมุมของลวดเชื่อม Wagon Tracks

ดานบนสุดตามแนวเชื่อม

รูปที่ 7 – 2 wagon Tracks Wagon Tracks คือสาเหตุหนึ่งของ Slag Inclusion แตเกิดเปนแนวตามยาวขนานไปกับ แนวเชื่อม สาเหตุที่เกิดก็คือ ขณะเชื่อมปลอยให Slag วิ่งนําหนาบอหลอมละลายและหรือปลอยให Slag ฝงตัวอยูข าง ๆ แนวเชื่อมแลวเคาะออกไมหมด ซึ่งทําใหเกิดขอบกพรองชนิดนี้ที่ Toe ของ แนวเชื่อม Porosity

รูปที่ 7 – 3 Porosity

202

Porosity คือ การเกิดโพรงอากาศขึ้นในแนวเชื่อมไปตามความยาวของแนวเชื่อม หรืออาจ กระจัดกระจายเปนกลุม ๆ Porosity ก็เปนสาเหตุหนึ่งที่ทําใหงานขาดความแข็งแรงเชนเดียวกัน Slag Inclusion สาเหตุที่เกิดอาจมาจาก 1. ใชกระแสมากเกินไป 2. มีสิ่งสกปรกมากเชน ฝุนละออง จารบี น้ํามัน บนผิวหนาของงานทีจ่ ะเชื่อม 3. มีความชื้นในลวดเชื่อมมาก 4. โลหะหลักไมมีความบริสุทธิ์ เชนมี กํามะถันและ Phosphorous ผสมอยู 5. ระยะอารคที่ใชชิดเกินไป ยกเวน กรณีใชลวดเชื่อม Low – Hydrogen หรือ Stainless Steel 6. ความเร็วในการเคลื่อนลวดเชื่อมเร็วเกินไป ซึ่งเปนสาเหตุใหบอหลอมละลายเย็น ตัวลงเร็วกอนที่แกสจะระเหยออกหมด ขอบกพรองเหลานี้สามารถปองกันไดโดย 1. ใชกระแสใหตา่ํ ลงมา 2. ทําความสะอาดงานกอนทําการเชื่อม 3. อบลวดเชื่อมใหไดตามอุณหภูมิกําหนด 4. เปลี่ยนโลหะหลักใหมใหมสี วนผสมอยางกับที่กลาวมาแลว 5. ใชระยะอารคที่สูงนั้นเล็กนอย 6. ลดความเร็วในการเคลื่อนลวดเชื่อม เพื่อใหแกสไดระเหยออกทัน 7. ใหความรอนกอนการเชื่อม ใชลวดเชื่อมตางชนิดกัน หรือกระทําทั้งสองแบบ Wormhole Porosity (Piping Porosity)

รูปที่ 7 – 4 Wormhole Porosity Wormhole porosity เปนชื่อที่เรียกการเกิดขอบกพรองอันนี้ซึ่งคอนขางยาว สาเหตุเกิดจาก โพรงอากาศในขณะรอยเชื่อมนั้นเย็นตัว หรือมาจากกํามะถันที่ผสมอยูในโลหะนั้น ความชื้นที่รอยตอ ก็เปนสาเหตุหนึ่งดวย ซึ่งก็ปอ งกันการเกิดไดโดย การเคลื่อนลวดเชื่อมใหชาลง ทั้งนี้เพื่อใหแกสชีลได ระเหยออกกอนที่โลหะนัน้ จะเย็นตัว

203

Undercutting

รูปที่ 7 – 5 Undercutting Undercutting ก็คือการเกิดการกินลึกทีข่ อบดานบนของชิ้นงานเชื่อม ซึ่งทําใหรอยเชื่อมเกิด รอยเวา ๆ แหวง ๆ ซึ่งเปนสาเหตุทําใหงานไมแข็งแรง และทําใหเกิดการแตกราว สาเหตุที่เกิดมาจาก 1. ใชกระแสเชื่อมสูงไป 2. ระยะอารคสูงไป 3. สายลวดเชื่อมกวางเกินไป 4. เคลื่อนลวดเชือ่ มเร็วเกินไป การเชื่อมทาตั้ง (Vertical) ทาขนานนอน (Horizontal) มักเกิดสาเหตุนี้ไดงายอันเนือ่ งมาจาก ใชลวดเชื่อมขนาดใหญเกินไป และใชมุมของลวดเชื่อมไมถูกตอง ขอบกพรองเหลานี้สามารถปองกันไดโดย 1. เลือกใชกระแสที่ถูกตองกับชนิดและขนาด ตลอดจนทาเชื่อมนั้น ๆ 2. ใชระยะอารคใหชิดกับงานเทาที่จะทําได 3. หยุดลวดเชื่อมที่เอนทั้งสองดานของแนวเชือ่ ม เมื่อใชเทคนิคในการสายลวดเชื่อม 4. ใชความเร็วในการเคลื่อนลวดเชื่อมใหเหมาะสม ทั้งนี้เพือ่ ใหลวดเชื่อมเติมเต็มขอบของ ชิ้นงาน Lack of Fusion

รูปที่ 7 – 6 Lack of Fusion

204

Lack of Fusion ก็คือ เมื่อเชื่อมงานแลวไมทําใหโลหะหลักหลอมละลายซึ่งเกิดขึ้นระหวาง โลหะหลักและโลหะตัวเติม หรือระหวางการเติมรอยเชือ่ มหนึ่ง ๆ ในขณะที่ตองเชื่อมหลายแนวเชือ่ ม สาเหตุที่ทําใหเกิดก็คือ 1. เคลื่อนลวดเชือ่ มเร็วเกินไป 2. ขนาดลวดเชื่อมใหญเกินไป 3. กระแสที่ใชต่ําไป 4. การเตรียมรอยตอไมดีพอ 5. น้ําโลหะละลายล้ําหนาการอารคมากไป ขอบกพรองเหลานี้สามารถปองกันไดโดย 1. ลดความเร็วในการเคลื่อนลวดเชื่อม 2. ใชลวดเชื่อมใหขนาดเล็กลงมา 3. เพิ่มกระแสใหสูงขึ้น 4. เตรียมรอยตอใหดแี ละถูกตอง 5. ใชมุมลวดเชื่อมใหถูกตอง Overlapping

รูปที่ 7 – 7 Overlapping Overlapping ก็คือ สวนเกินของแนวเชื่อมที่ยื่นล้ําออกมาจาก Toe หรือขอบของแนวเชื่อม ซึ่งเปนสาเหตุทําใหเกิดการหลอมละลายที่ไมดี และสวนเกินเหลานี้ก็จะเปนสาเหตุทําใหเกิดการ แตกราวไดเชนกัน สาเหตุเหลานี้อาจเกิดไดจาก 1. ความเร็วในการเคลื่อนลวดเชื่อมชาไป ซึ่งทําใหทอหลอมละลาย ล้ําหนาลวดเชื่อมมากไป 2. ลวดเชื่อมทํามุมไมถูกตอง เปนสาเหตุใหแรงที่เกิดอารคผลักนําโลหะใหออกไปนอกจุด ที่หลอมละลาย 3. การเชื่อมงานที่สายกราวน ไมแนน และใชกบั ลวดเชื่อมประเภท E 6020, E 6027, E 7024 และ E 7028 ซึ่งทอหลอม หลอมไดรวดเร็ว

205

ขอบกพรองเหลานี้สามารถปองกันไดโดย 1. เคลื่อนลวดเชือ่ มใหเร็วขึน้ 2. ทํามุมของลวดเชื่อมใหถูกตอง ซึ่งจะไมทําน้ําโลหะออกไปเย็นตัวที่ขอบของโลหะหลัก 3. ตบแตงโลหะสวนที่เกินออกเสีย Burn Through

รูปที่ 7 – 8 Burn Through Burn Through ก็คือ เมื่อการเชื่อมแลวทําใหรอยเชื่อมไหมเปนทางทีผ่ ิวดานบนของสุดของ แนวเชื่อม สาเหตุเหลานี้อาจเกิดจาก 1. ใชกระแสมากเกินไป 2. เคลื่อนลวดเชือ่ มชาไป 3. เปด Root Gap กวางเกินไป ขอบกพรองเหลานี้สามารถปองกันไดโดย 1. ลดกระแสลงมา 2. เคลื่อนลวดเชือ่ มใหเร็วขึน้ 3. ลด Root Gap ใหแคบลง Arc Strikes มีขอหามมากมายที่ไมใหเริม่ ตนอารคบนผิวหนาของชิน้ งาน ทั้งนี้เพราะจะทําใหเกิดริ้วรอย หรือจุดบนหนางานนอกบริเวณรอยตอ ซึ่งอาจทําใหเกิดผลเสียเพราะเปนจุดที่อาจทําใหเกิดแตกราว บนผิวหนาของงานหลังจากที่ตองเคาะสะเก็ดเหลานัน้ ออก จึงไมควรทําใหเกิดอยางยิ่งในการเชื่อม

206

Craters

รูปที่ 7 – 9 Weld Crater Crater ก็คือบริเวณที่ลาดต่าํ ตอนสุดทายของแนวเชื่อม ซึ่งจุดนี้เปนจุดที่หยุดเชื่อม จึงทําให เกิดสาเหตุจากการเย็นตัวของโลหะหลังจากหยุดเชื่อม ซึ่งทําใหเกิดรอยแตกราวไดและอาจลามไปถึง แนวเชื่อม หรือโลหะหลัก บริเวณที่เสร็จสิ้นการเชื่อมเราอาจใชฆอนเคาะหรือเจียระไน หรือไมก็ พยายามเติมบริเวณสุดทายของรอยเชื่อมใหเต็ม โดยการเติมลวดเชื่อมยอนกลับหลังกอนที่ทําการเชื่อม จะเสร็จสิ้นลง การเกิดสะเก็ดโลหะมาก (Excessive Weld Spatter) การเกิดสะเก็ดโลหะที่มากเกินไป ซึ่งทําใหไดแนวเชื่อมที่ไมดี สูญเสียลวดเชื่อมและทําให เคาะสแลกออกไดยาก เปนสาเหตุทําใหการหลอมละลายไดดี โดยเฉพาะการที่ตองเชื่อมหลาย ๆ แนว เชื่อม ถาสะเก็ดนั้นหยาบ ก็สาเหตุมาจากระยะอารคสูงเกินไป แตถาสะเก็ดนั้นละเอียด สาเหตุมาจาก ใชกระแสสูงเกินไป ซึ่งก็แกไขสาเหตุเหลานี้โดยลดระยะใหสั้นลง และลดคาของกระแสใหต่ําลง รอยแตกราว (Cracking) Cracking อาจมีสาเหตุไดหลายอยางเชนใชวิธีการเชือ่ มที่ไมถูกตอง ผูเชื่อมใชเทคนิคไมถูก หรือสาเหตุมาจากโลหะทีน่ ํามาใชในการเชือ่ ม ซึ่งอาจแยกสาเหตุที่ทาํ ใหเกิดแตกราวไดหลายอยาง เชน Hot Cracking , Cold Cracking , Cold Cracking จะเกิดขึน้ เปนแนวยาวไปตามแนวเชือ่ ม หรือเกิดขึ้นตามทางขวางแนวเชื่อมก็ได การเกิดการแตกราวขวางแนวเชื่อมมักเปนไปในทางตั้งฉาก กับแกนของแนวเชื่อม ขณะทีก่ ารแตกราวตามแนวยาวของรอยเชื่อมก็จะขนานไปตามแกนของแนว เชื่อมเชนกัน สาเหตุการเกิดของทั้งสองแหงนี้สืบเนื่องมาจาก ความรอนทําใหเกิดการหดตัว และเกิด ความเครียดทีผ่ ิวหนาของแนวเชื่อม หรือจากสาเหตุของรอยตอที่ใหญ ๆ และเกิดการเย็นตัวเร็วกวา ที่ควร Hot Cracking จะเกิดการเชือ่ มที่ใชอุณหภูมิสูง ๆ และจะเกิดขึ้นหลังจากที่โลหะเชื่อมเริ่มเย็น ตัวลง สาเหตุที่เกิดการแตกราวแบบนี้อนั เนื่องจากมีกํามะถันและ Phosphorous หรือตะกัว่ ผสมอยูใน

207

โลหะหลักมากนั่นเอง บางสาเหตุอาจมาจากการหยุดเชื่อมที่ปลายสุดทาย (Crater) ไมถูกวิธี เมือ่ เชื่อม แนว แนวแรก (Root Pass) เมื่อเปรียบเทียบเนื้อที่หนาตัดของแนวเชื่อมตอเนื้อที่ของโลหะหลัก Hot Cracking มักจะเกิดขึ้นที่งานที่ตอ งการซึมลึกมาก ๆ และจะทําใหเกิดตอมากับแนว เชื่อมตอ ๆ ไป ถาไมมีซอม เราก็จะปองกันทําใหเกิดสาเหตุนี้นอยลงไดโดย 1. ใหความรอนกอนเชื่อม 2. ใชลวดเชื่อม Low – Hydrogen 3. ทําใหแนวเชื่อมใหญขึ้น 4. พยายามเปลี่ยนแปลงลักษณะของแนวเชื่อม (Brad Contour) 5. ใชโลหะหลักที่มีสวนผสมของกํามะถัน , Phosphorous และตะกั่วต่ํา การเกิดการแตกราวในขณะโลหะรอน (Hot Crack) มีสาเหตุเนื่องจากในขณะหยุดหรือเสร็จ สิ้นการอารคที่ไมถูกวิธี การเกิดการแตกราววิธีนดี้ ูจากรูปที่ 7 – 10 การปองกันการแตกราวในขณะโลหะรอนนี้ปองกันไดหลายวิธีการ และวิธีหนึ่งที่ใชไดผลดีก็ คือ เมื่อเสร็จสิ้นการเชื่อมแนวหนึ่ง ๆ แลว ใหเดินลวดเชือ่ มยอนหลังเพือ่ เติมที่ปลายแนวเชื่อมทุกครั้ง กอนที่จะหยุดเชื่อมแนวนั้น ๆ

รูปที่ 7 – 10 Crater Cracks การเกิดการแตกราวในขณะที่โลหะเย็นตัว (Cold Cracking) มักเกิดขึน้ ขณะทีเ่ ชื่อมงานเสร็จ แลว และโลหะที่หลอมละลายแข็งตัวแลว และอาจเกิดภายหลังเชื่อมเปนเวลา ๆ หลายวันได สาเหตุ เนื่องมาจากไฮโดรเจนที่รวมตัวอยูใ นขณะทําการเชื่อมรอยตอที่ใหญ และหรือปลอยใหโลหะเย็นตัว เร็วเกินไป การใหความรอนกอนการเชื่อม หรือใชลวดเชื่อมประเภทไฮโดรเจนต่ํา จะชวยแกปญหา เหลานี้ได การเกิดการแตกราวที่เรียกวา Certer Line Crack มักเกิดภายหลังโลหะเย็นตัวแลว และเกิด ขึ้นกับการเชื่อมตัวที่แนวเชื่อมจะคอนขางเวา (Concave) ลักษณะการเกิดจะเกิดเปนเสนตรงยาวที่ หลังแนวเชื่อม ซึ่งดูจากรูปที่ 7 – 11

208

รูปที่ 7 – 11 Centerline Crack ปญหานี้จะเกิดจาก 1. แนวเชื่อมคอนขางเล็ก การเชือ่ มถังโลหะหลักที่หนา ๆ 2. การเตรียมงานเชื่อมไมดี 3. รอยตอคอนขางใหญ วิธีการหลักที่จะปองกันการเกิด Centerline Crack ก็คือ 1. พยายามเชื่อมใหแนวเชื่อมโตขึ้น 2. เวนรอยตอใหเล็กลง 3. อยาบากงานใหเปนมุมกวางมากนัก 4. คํานึงถึงตัวปลาย Crater เมื่อเสร็จสิ้นแนวเชื่อมหนึ่ง ๆ การเกิดการแตกราวที่โลหะหลัก หรือขางใตแนวเชื่อม ก็เปนสาเหตุหนึ่งที่เกิดขึน้ ในขณะ ที่โลหะเย็นตัวแลว และเกิดจากความรอนที่เกิดขึ้นในบริเวณการเชื่อม (HAZ) สาเหตุเชนนี้ เกิดขึ้น เนื่องจากการควบคุมการอารคเปนไปโดยไมสม่ําเสมอ ซึ่งดูจากรูปที่ 7 – 12 การเกิดการแตกราวที่โลหะหลักมักเกิดทีบ่ ริเวณการเกิดการหลอมละลาย (HAZ) สาเหตุจะ เนื่องมาจาก มีรอยตอที่คอนขางใหญ , ไฮโดรเจน และโครงสรางของโลหะเปราะ และโครงสรางของ โลหะเปราะ มีสาเหตุเนื่องจากการเย็นตัวของโลหะเปนไปอยางรวดเร็วหรือใชความรอนในการเชือ่ ม สูงเกินไป ซึง่ สาเหตุทั้งสองประการนี้ก็ปอ งกันไดโดย ใหความรอนกอนการเชื่อม หรือใชลวด เชื่อมโลโดรเจนต่ํา

รูปที่ 7 – 12 Underbead Cracks

209

รอยแตกแยกชัน้ (Lamellar Tearing) ดังที่แสดงในรูปที่ 7 – 13 หมายถึง รอยแตกซึ่งเกิด ภายใตแผนใตรอยเชื่อมและบริเวณทีไ่ ดรับผลจากความรอน รอยแตกแยกชัน้ เกีย่ วของกับความเครียด (ซึ่งเกิดจาการหดตัวของรอยเชื่อม) ซึ่งจะผลักดันใหแผนแยกตัวออกจากกันในทิศทางตามความหนา อันเปนทิศทางที่ออนแอที่สุดของแผน รอยแตกแบบนีจ้ ะขนานไปกับผิวของแผนและมีลักษณะแตก เปนขั้นบันได ปกติรอยแตกชนิดนี้จะเกิดขึน้ ระหวางการเชื่อมแผนหนาที่มีการจับยึดตัวสูง

รูปที่ 7 – 13 รอยแตกแยกชัน้ 7.2 การซอมขอบกพรองในรอยเชื่อม หนาตัดของรอยแตกในแผนปริมาณมาก อาจตองทําการเซาะออกและเติมเนื้อใหม การเอา เนื้อหนาตัดปริมาณมากหรือทั้งหมดของแผนออกเนื่องจากรอยแตกหรือรอยบกพรองขนาดเล็กอาจไม เปนการสมควรนัก ถาใชขบวนการเชื่อมที่เหมาะสมในการซอมแลว ไมจําเปนตองทําการเปลี่ยนเนื้อ ใหมเกินระยะประมาณ 1 เมตร (3 ฟุต) จากรอยบกพรองถาเนื้อที่เหลือของแผนนั้นมีความแนนหนาดี อยูแลว ถาคนพบรอยแตกในแผน โดยเฉพาะขณะที่เรือยังลอยน้ําอยู จะตองทําการเจาะรูอยาง ระมัดระวังในทันทีที่ปลายของรอยแตกเพือ่ ระงับการขยายตัวของรอยแตก ถาไมมีวิธีการตรวจสอบ เชน การใชผงแมเหล็กหรือการฉายรังสีเอ็กซเพื่อหาปลายของรอยแตกแลว รูนจี้ ะถูกเจาะเลยหลังรอย แตกที่มองเห็นดวยตาที่ผิวไปเล็กนอย เนือ่ งจากสวนของรอยแตกทีก่ ึ่งกลางความหนาจะขยายตัวออก เล็กนอยจากสวนปลายของรอยแตกทีเ่ ห็นไดจากผิว หลังจากนั้นบริเวณที่บกพรองควรจะไดรับการ ซอมทํา การทําทุบ (Paening) ไมควรใชในการแกขอบกพรองในรอยเชื่อม เพราะมันไมสามารถ กําจัดอันตรายจากขอบกพรอง ซึ่งเปนตัวที่ทําใหเกิดการเริ่มแตก (Crack Starter) ได รอยแตกใดใดที่ พบในรอยเชื่อมจะตองถูกเอาออกโดยสิ้นเชิงกอนทําการซอม รอยแหวง (Sear) ลึกจะตองทําการเชื่อมซอมและเจียรใหเรียบ รอยแหวงตืน้ สามารถทําให เรียบไดโดยการเจียร ถาไมทาํ ใหความหนาลดลงเกินกวาขีดจํากัดทีย่ อมรับได รอยแหวงที่เกิดจากการ เอาที่จับยึดออกโดยการตีหักดวยฆอนอาจเปนปญหาไดโดยเฉพาะในกรณีของเหล็กทนแรงดึงสูง รอย

210

แหวงลึกเกิดจากโลหะเชื่อมของที่จับยึดดึงเอาเนื้อจากผิดของแผนออกมาดวย เปนการดีกวามาก ถาจะ สกัดหรือใชการตัดดวยอารค (Are Air) และเจียรใหเรียบ บางครั้งที่จับยึดจะถูกตัดออกระยะประมาณ 3 มม. (1/8 นิ้ว) จากผิวของแผนโดยทิ้งไวเชนนั้น 7.3 ปญหาอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในการเชื่อม Arc Blow กระแสไฟฟาที่ใชในการเชือ่ มจะไหลไปยังลวดเชื่อม, ชิ้นงาน และทีส่ ายดิน (Ground Cable) และจะทําใหเกิดสนามแมเหล็กโดยรอบ ๆ ตัวของสายเชือ่ ม และเมื่อสนามแมเหล็กนั้นไมอยูใ นภาวะ สมดุลย คือเกิดการเบีย่ งเบน ไปในลักษณะนอกทิศทาง ปญหาที่เกิดเชนนี้เรารียกวา Arc Blow ลักษณะการเกิดเชนนี้ อาจอยูในทิศทางของแนวการเชื่อมหรือเกิดตรงขามกัน และบางกรณีอาจเกิดใน แนวดานขาง Arc Blow จะเปนสาเหตุทาํ ใหเกิดมี Spatter มากและทําใหการหลอมละลายของงาน ไมดี เครื่องเชื่อมกระแสตรง มักเกิด Arc Blow ไดสูง และมักจะเกิดขึ้นในขณะเชื่อมขอบหรือมุม ชิ้นงาน หรือบริเวณทีใ่ กล ๆ กับรอยตอ Arc Blow มักเกิดเมื่อเชือ่ มงานที่เกียวกับโครงสรางที่ใช กระแสสูงและการเตรียมงานไมดีพอ สาเหตุที่ Arc Blow เกิดขึ้นกับเครื่องเชื่อมกระแสตรงก็คือ ใน การเชื่อมดวยกระแสตรง กระแสไฟจะวิ่งในทางเดียวกันการเกิดสนามแมเหล็กจึงอยูในทิศทาง เดียวกันตลอดเชนกัน แตขณะเดียวกัน Arc Blow จะไมเกิดขึ้นกับเครื่องเชื่อมกระแสสลับ ทั้งนี้ สนามแมเหล็กเกิดขึ้น และหมดไปตามจังหวะของกระแสสลับนั่นเอง การเกิด Arc Blow ที่มีทิศทางหักเหของกระแสไปขางหนา มักเกิดจากการเชื่อมที่ไกลจาก สายกราวด และสวนการเกิด Arc Blow ที่มีทิศทางหักเหของกระแสไปขางหลัง ก็สาเหตุจากสายดิน เชื่อมใกลมุม หรือบริเวณรอยตอซึ่งมีสาเหตุมากมาย แตก็จะสามารถแกไขปญหาไดโดย 1. ใชกระแสสลับในการเชื่อม 2. อยาตอสายดินใหใกลบริเวณที่จะเชื่อมงาน 3. ลดกระแสที่ใชการเชื่อมลง และพยายามใหสายเชื่อมสั้นที่สุดเทาที่จะทําได การควบคุมความชื้นในลวดเชื่อม ลวดเชื่อมหุมฟลั้กช มักจะมีความชื้นอยูม าก และความชื้นที่มีอยูในสารพอกหุมนีก้ ็จะเปน สาเหตุหนึ่งกับลวดเชื่อมได ชนิดหรือเปอรเซ็นตของความชื้นที่ใชกับลวดเชื่อมเหล็กกลาหุมฟลั้กช ดู จากตารางที่ 7 – 14

211

ตารางที่ 7 - 14 เปอรเซ็นตความชื้นที่ควรมีในลวดเชือ่ มเหล็กกลา ชนิดของลวดเชื่อม E - 6010 E - 6011 E - 6012 E - 6013 E - 6027 E - 7014 E - 7016 E - 7018 E - 7024 E - 7028

ความชื้น 3 - 6% 3 - 5% . 8 - 1.2 % . 8 - 1.2 % .4 - .6% .4 - .6% .3 - .5% .3 - .5% .4 - .6% .4 - .6%

ลวดเชื่อม E - 6010 และ E - 6011 มักเปนลวดเชื่อมที่มีความชื้นสูงในสารพอกหุมและก็ สามารถใชไดเปนอยางดีถึงแมความชื้นจะสูงกวาเกณฑกาํ หนด แตความชื้นที่คอนขางสูงในสารพอก หุมจะทําใหการเริ่มตนการอารคกระทําไดยาก แตกรณีที่สารพอกหุมมีความชื้นต่ําก็จะทําใหเกิดการ กระเด็นสูง ขณะเชื่อมและอาจเกิดรูพรุนขึ้นได แตกรณีที่สารพอกหุม มีความชื้นสูง ก็จะทําใหการ เริ่มตนอารคไมดี และทําใหเกิดการแตกราวใตแนวเชื่อมได ลวดเชื่อมไฮโดรเจนต่ํา หรือที่เรียกกันวา โลไฮโดรเจน นั้นก็เพราะวาลวดเชื่อมมีความชื้นต่ํา ฉะนั้นลวดเชื่อมชนิดนี้จึงตองเก็บไวในทีแ่ หงจริง ๆ เพราะถามีความชืน้ สูงก็จะทําใหคุณสมบัติในการ เชื่อมเสียไป การเก็บรักษาไวนาน ๆ จําเปนอยางยิ่งที่จะตองควบคุมเรื่องความชื้น ยกเวน ลวดเชื่อมที่มี สารพอกหุมจําพวก Cellulose ไมจําเปนตองควบคุมความชื้นเทาใด

212

บทที่ 8 การควบคุมคุณภาพงานเชื่อม (WELD QUALITY CONTROL) 8.1 มาตรฐานการปฏิบตั ิในการเชื่อม (WELDING WORKMANSHIP STANDARDS) ชางเชื่อมทุกคนเปนผูที่จะตองรับผิดชอบตองานเชื่อมของตน ฉะนัน้ จึงจําเปนจะตองปฏิบัติ ตามวิธีมาตรฐานที่ใชในการเชื่อมขางลางนี้ อันเปนวิธีจะทําใหแนวเชื่อมมีคุณภาพสูง ขอปฏิบัติ ขางลางนี้อาจเปนขอปฏิบัติตามมาตรฐานของบริษัทใด ๆ ก็ได โดยมี Code หรือขอกําหนดเฉพาะ กํากับไวอีกทีหนึ่ง ขอปฏิบัติมาตรฐานมีดงั ตอไปนี้ : 1. ผิวงานสวนทีจ่ ะเชื่อมจะตองปราศจากสนิม สี จารบี น้ํามัน น้ํา และอื่น ๆ 2. ในการบากงานสําหรับแนวตอแบบรอง จําเปนตองเวนระยะหางระหวางชิ้นงานทีแ่ นว เชื่อมสวนลาง (Root Opening) ใหพอเหมาะกับความหนาของงาน 3. ถาการตอแบบตัวที่ที่มีระยะหางของแนวเชื่อมตอมากกวา 1/16 ขนาดของแนวเชื่อม แบบฟลเลท จะตองเทากับขนาดที่กําหนดใหบวกระยะหางของแนวตอดวย 4. ในกรณีที่ตองการการ Preheat หรือ Interpass Temperature จะตองกระทําใหได อุณหภูมิตามทีก่ ําหนด 5. ลวดเชื่อมทีใ่ ชจะตองมีสวนผสมที่เขากับโลหะชิ้นงานได หรือใชลวดเชือ่ มตามที่กําหนด 6. จะตองทําตามวิธีการเชื่อมที่ถูกตอง ซึ่งหมายถึงการใชชนิดของลวดเชื่อมขนาด ตลอดจน อุณหภูมิในการ Preheat หรือ Interpass Temperature ที่ถูกตอง 7. แนวเชื่อมยึดใด ๆ ที่เกิดแตกราวหรือมีจุดบกพรองจะตองเอาออกใหหมดกอนที่จะเชื่อม แนวเชื่อมจริงทับลงไป 8. แนวเชื่อมที่มีการแตกรางหรือมีรูปรางผิดปกติ จะตองไดรับการซอมแซมเสียกอนที่จะ เชื่อมแนวตอไป 9. แนวเชื่อมสวนเกินหรือแนวเชื่อมที่มสี ารอื่นรวมตัวอยู (Porosity) จําเปนจะตองขจัดออก และทําการเชือ่ มใหม 10. หลุม (Crater) ที่ปลายแนวเชื่อมจะตองถูกเติมใหเต็ม กอนที่จะเชื่อมแนวตอไป 11. จะตองทําความสะอาดแนวเชื่อมเปนอยางดีโดยตลอด กอนที่จะเชื่อมทับดวยแนวเชือ่ ม แนวตอไป โดยเฉพาะอยางยิ่งกับแนวเชื่อมชนิด Multiple – Pass Weld 12. ขอกําหนดขนาดและความยาวของแนวเชื่อมบนพิมพเขียวหรือแบบ เปนขอกําหนดที่มคี า ต่ําสุด ตามปกติขนาดของแนวเชื่อมจะมีพกิ ัด (Tolerances) เทากับ + 1/6 – 0

213

13. ความนูนของแนวเชื่อมไมควรเกิน 1/16 สําหรับการเชื่อมดวยมือ 14. การแหวง (Under - cut) ไมเปนที่ยอมรับสําหรับแนวเชื่อมทีต่ องรับแรงหรือโหลด (Lode) สูง 15. แนวเชื่อมรองเปด (Root Opening) จะตองมีการละลายตลอดแนวหนาตัด ไมวาการ เชื่อมนั้นจะใชแผนปะกับหลังหรือไมก็ตาม 16. แนวเชื่อมที่ตรวจพบวามีสแลกหรือความไมเรียบรอยอยูภ ายใน จะตองเซาะออกจนหมด และทําการเชือ่ มใหม แตถาสแลกหรือจุดบกพรองนี้นอยอาจเปนทีย่ อมรับได 17. การแตกราวใตแนวเชื่อม ซึ่งตรวจพบดวยการทดสอบแบบ NDT จะตองเซาะออก (Gouged out) แลวทําการเชือ่ มใหม 18. งานทุกงานควรวางใหอยูในตําแหนงทาราบ (Flat) ถาเปนไปได 19. งานหรือแนวเชือ่ มเฉพาะอยางที่มีจํานวนมาก อาจนํามาตรวจสอบดวยตาหรือดวย NDT โดยวิธีสุม (Random) เพื่อพิจารณาคุณภาพของแนวเชื่อม 20. ชางเชื่อมอาจจะตองสอบใหม ถาผูตรวจ (Inspector) หรือผูใหคําแนะนํา (Super visor) สงสัยในผลงานเชื่อมของเขา 8.2 การทดสอบชางเชื่อม (WELDOR QUALIFICATIONS) กอนที่ชางเชื่อมจะเริ่มลงมือทํางานใด ๆ ก็ตามที่ควบคุมไวดว ย Code หรือขอกําหนดในการ เชื่อม เขาจะตองเปนผูไดรับการรับรองวาเปนผูที่สามารถปฏิบัติตามความตองการของขอกําหนด นั้น ๆ ได มี Code ตาง ๆ มากมายที่ใชกันในปจจุบนั แตในการสอบคัดเลือกชางเชื่อมจะกระทํา เฉพาะ Code ใด Code หนึ่งเทานั้นในแตละครั้ง งานตาง ๆ ที่ตองปฏิบัติตามขอกําหนดของ Code พอจะยกตัวอยางไดดังนี้ คือ ภาชนะหรือทอที่ตองรับแรงดันสูง (Pressure Vessels and Pressure Piping) สะพาน (Highway and railway bridges) สิ่งกอสรางสาธารณะ (Public Building) ถังหรือ ภาชนะที่ใชบรรจุวัสดุติดไฟและเกิดระเบิดได (Tank and Container) ทอที่ตอเชื่อมโยงระหวาง ประเทศ (Cross Country Pipe, Line) เครื่องบิน วัสดุที่ใชทําอาวุธ เรื่องงานตาง ๆ ดังกลาวมาแลวนี้ ยอมตองการวิธีการเชื่อมที่แนนอนมาตรฐาน การรับรองคุณสมบัติของชางเชื่อมของแตละ Code ยอมแตกตางกัน ชางเชื่อมที่ไดรับการ รับรองจาก Code อันหนึ่งไมไดหมายความวาไดรับการรับรองใน Code อื่น ๆ ดวยในเกือบทุกกรณี ที่ชางเชื่อมซึ่งไดรับการรับรองจากบริษัทหนึ่ง ยอมจะไมเปนทีย่ อมรับจากบริษัทอีกบริษัทหนึ่ง (นอกจากกรณีที่ชางเชื่อมผูนั้นไดรับการรับรองโดยตรงจากสมาคมของบริษัทเหลานัน้ ) ในทํานอง เดียวกัน ถาชางเชื่อมใชวิธีการเชื่อมที่แตกตางออกไปหรือใชลําดับการทํางานสลับกันมากจนเกินไป ก็ จําเปนจะตองมีการทดสอบกันใหม แตในกรณีที่ชางเชื่อมไดทําการเชือ่ มใน Code หนึ่งตอเนื่องกันมา เปนเวลานาน การทดสอบใหมยอมไมมีความจําเปนสําหรับชางเชื่อมผูนั้น เวนแตชา งเชื่อมผูอยูภายใต Military Aircraft Code จะตองมีการทดสอบในทุก ๆ 6 เดือน

214

การทดสอบอาจจะจัดใหมีขนึ้ โดยโรงงานหรือผูทําสัญญาทํางานนั้น ๆ ในการเชื่อมภาชนะ หรือทอรับแรงดันสูง ไมเพียงแตชางเชื่อมเทานั้นที่จะตองไดรับการทดสอบ แตวิธีการ (Procedure) ในการเชื่อมจะตองไดรับการรับรองเปนอันดับแรก สวน Code อื่น วิธีการดังกลาวอาจไมจําเปน ใน การทดสอบชางเชื่อม ชางเชื่อมจะตองทําการเชื่อมจากงานที่กําหนดให เชน กระบวนการเชื่อม โลหะ ชิ้นงาน ความหนา ชนิดของลวดเชื่อมตลอดจนทาเชื่อมและชนิดของแนวตอ ชิ้นทดสอบ (Specimens) จะตองเตรียมตามขนาดมาตรฐานและควบคุมดวยกรรมการที่ไดรับการคัดเลือกมาแลว ตามกฎของทางราชการจะตองมีผูตรวจของรัฐคนหนึ่งเปนผูรูเห็นในการทดสอบชิ้นงานนั้น วิธี ทดสอบธรรมดาที่ใชมากที่สดุ คือ “ทดสอบโดยการดัดงอ” (Guided Bend Test) อยางไรก็ตามใน บางกรณีอาจใชตรวจสอบดวยวิธี X – ray, ทดสอบโดยการหักดูเนื้อโลหะภายในหรือวิธีอื่น ๆ ถา การทดสอบปรากฏผลเปนที่พอใจและตรงตามมาตรฐาน ชางเชื่อมผูนนั้ ก็จะเปนผูไดรับการรับรองให ปฏิบัติงานเชื่อมภายใต Code นั้น ๆ โดยทั่ว ๆ ไป Code หนึ่ง ๆ จะกําหนดขนาดความหนาตาง ๆ ให รวมทั้งทาเชื่อมและสวนผสมของโลหะดวย การทดสอบเพือ่ รับรองคุณสมบัติของชางเชื่อม เปนวิชาหรือความรูทางเทคนิคอยางหนึ่งซึ่ง ไมสามารถนํามาอธิบายอยางละเอียดในหนังสือเลมนี้ได ฉะนั้นในการที่จะทดสอบแตละครั้งควร ศึกษา Code ที่จะทําการทดสอบลวงหนาใหเขาใจ CODE ที่สําคัญอันควรรู คือ Code ที่ใชกับการเชื่อมในการสรางตึก (Building Construction) AWS D 1.0 ขอกําหนด สําหรับการเชื่อมสะพาน (Welded Bridge) ที่ใชบนทางหลวงและทางรถไฟ AWS D 2.0 Code ของ ASME Boiler and Pressure Vessel มาตรฐานสําหรับการเชื่อมทอและสวนประกอบที่ เกี่ยวของ API # 1104 Code เหลานี้ มีจาํ หนายที่บริษทั โฮบารท

8.3 เทคนิคการควบคุณภาพของแนวเชื่อม

215

216

8.3.1 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยตาเปลา (VISUAL INSPECTION) วิธีการกับการใช การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยตาเปนเทคนิคการตรวจสอยที่ใชกันมากทีส่ ุด และมีคุณคามาก ที่สุด โดยเฉพาะอยางยิ่งใชกับงานผลิตธรรมดา เปนวิธที ี่ใชเวลานอยและราคาถูกที่สุด ยิ่งไปกวานั้น เทคนิคการตรวจสอบนี้ยังชางในการตรวจสอบวิธีการเชื่อมไดอีกดวย ผูตรวจสอยจึงสามารถกําหนด วิธีการของการเชื่อมกับการผลิตไดในระหวางปฏิบัติงาน บางทีการตรวจสอบดวยตาอาจเกิดขอผิดพลาดขึ้นได เชนวิธีการผิดหรือวัสดุที่ใชผิด ดังนั้น การเชื่อมหรือซอมแซมใด ๆ ควรทดลองทําจากชิ้นทดลองเสียกอน เพื่อใหแนใจในเรื่องของชนิด โลหะที่ใช การเตรียมแนวตอ วิธีการเชื่อมตลอดจนเทคนิคการเชื่อม และอื่น ๆ วิธกี ารทดลองเชนนี้จะ ชวยปองกันความผิดพลาดไมใหเกิดขึ้นกับงานจริง โดยเฉพาะอยางยิ่งสําหรับการเชื่อมโลหะที่เชือ่ ม ยากหรือที่มีราคาแพง ดวยการทดสอบวิธีนี้ผูตรวจสอบอาจตรวจสอบขอบกพรองตาง ๆ ดังตอไปนี้ การเตรียมงาน ขนาดตาง ๆ ดังตอไปนี้ การเตรียมงาน ขนาดตาง ๆ ความคงรูป (Alignment) รอยตอประชิด (Fit – up) ความสะอาด วิธีการเชื่อม การบิดงอ การตบแตง (Finish) ความละเอียดในการ Lay – out ผูตรวจสอบยังจะตองหาจุดบกพรองอื่น ๆ อีก เชน รอยเคาะ (Scabs) ตะเข็บ สนิม หรือ Scale สแลก การรวมตัวกับสารอืน่ ความหยาบ การกระเด็นของเม็ดโลหะ (Spatter) หลุมปลายแนวเชือ่ ม (Crater) Porosity การแหวง การเกย รอยแตกราวตลอดจนการกินลึก (Penetration) สิ่งเหลานี้ สามารถตรวจสอบไดอยางรวดเร็วและบันทึกผลการตรวจสอบไดทันที สําหรับการตรวจสอบดวยวิธีอื่น ผูตรวจสอบจําเปนจะตองเริ่มตนดวยการแปลความหมาย ของเครื่องมือซึ่งแสดงออกมาในรูปตางๆ เสียกอน อยางไรก็ตามการตรวจสอบดวยตา (Visual Inspection) มีเทคนิคที่สําคัญและจําเปนยิ่ง คือ การใชสายตาในการตรวจอยางระมัดระวัง มีความรูในเรือ่ งของการเชื่อมและเนื้อหาหรือ ขอมูลที่ไดสําหรับการพิจารณาตัดสิน แมวา Visual Inspection จะเปนวิธี ที่งายในการใช ไมตองใชเครื่องมือที่ยุงยาก และราคาต่ําก็ตาม แตการตรวจสอบแบบนี้ก็ ไมสามารถที่จะบอกความบกพรองของแนว เชื่อมไดทุกอยาง โดยเฉพาะอยางยิ่งความ บกพรองที่เกิดภายในแนวเชือ่ ม วิธีการ ตรวจสอบดวย Visual Inspection นี้ไมอาจ รูปที่ 8 - 1 บอกไดเลย

217

เครื่องมือที่ใช (Equipment) ประกอบดวยแวนขยาย ไฟฉาย Borescope กระจกหมอฟน บรรทัด T – square เกจวัดแนว เชื่อม และแนวเชื่อมมาตรฐานตาง ๆ ลวนเปนเครื่องมือที่มีประโยชนสําหรับการตรวจสอบแบบนี้ 8.3.2 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยผงแมเหล็ก (MAGNETIC PARTICEL INSPECTION) Magnetic Particle Inspection เปนวิธีการตรวจสอบแนวเชือ่ มที่ไมทําใหโลหะชิ้นงานบุบสลาย ใชสําหรับตรวจหารอย แตกราว Porosity การรวมตัวกับสารอืน่ การละลายไมดี และจุดบกพรองอื่น ๆ บนโลหะที่มี คุณสมบัติเปนแมเหล็กได วิธีการทดสอบชนิดนี้สามารถทดสอบทั้งบนพื้นผิวและใตพื้นผิวตื้น ๆ กับ โลหะทุกความหนาที่มีคุณสมบัติเปนแมเหล็กได วิธีการประกอบดวยการทําใหเกิดสนามแมเหล็กขึ้นบนชิน้ งานที่ตองการตรวจสอบ แลวโรย ผงเหล็กลงบนผิวงานนั้น ผงเหล็กจะเรียงตัวตามเสนแรงที่เกิดขึ้นบนชิ้นงานและจะบอกใหทราบวา ณ บริเวณใดบางที่เกิดความบกพรอง หรือ Discontinuity ขึ้น ความเปนแมเหล็กเปนคุณสมบัติของโลหะเหล็กซึ่งจะดูดดึงโลหะเหล็กดวยกัน แมเหล็กจะ ดึงดูดเอาผงเหล็กเขาไวที่ปลายหรือขั้วทั้งสองของมัน และระหวางขั้วทัง้ สองจะมีเสนแรงแมเหล็กไหล ถึงกันและกันอยูตลอดเวลา และมันจะดึงดูดโลหะที่มีคณ ุ สมบัติของความเปนแมเหล็กได เฉพาะตรง บริเวณที่เสนแรงแมเหล็กสงไปถึง ถานําแมเหล็กมาดัดใหขั้วทั้งสองชิดติดกันเปนวงกลม แมเหล็กนั้นจะไมมีแรงดึงดูดตอสาร แมเหล็กอืน่ ๆ นี่คือหลักการของการตรวจสอบแนวเชื่อมดวย Magnetlc Particle Inspection ฉะนั้น ถาชิ้นงานที่จะทําการทดสอบไมมีการแตกราว หรือจุดบกพรองใด ๆ เกิดขึ้น ผงเหล็กที่โรยลงบน ชิ้นงานนั้นก็จะไมถูกดูดดวยอํานาจแมเหล็ก เพราะแมเหล็กที่เกิดขึน้ บนชิ้นงานอยูในลักษณะครบ วงจรเชนเดียวกับการดัดใหขั้วแมเหล็กทั้งสองชิดติดกันเปนวงกลมดังไดกลาวมาแลว แตถาชิ้นงานมี รอยราวเกิดขึน้ ตรงรอยราวนั่นเอง จะเกิดมีขั้วแมเหล็กเหนือ – ใตขึ้น และจะดึงดูดผงเหล็กเอาไวตาม ลักษณะและความยาวของรอยราวนัน้

รูปที่ 8 – 2

218

รูปที่ 8 – 3 วิธีที่จะทําใหเกิดสนามแมเหล็กขึ้นบนชิน้ งาน สามารถกระทําได 2 วิธี คือ 1. โดยการผานกระแสไฟเขาไปในชิ้นงานทีต่ อ งการตรวจสอบโดยใช : Test Prods เปน เครื่องมือ 2. โดยการใชแมเหล็กไฟฟาหรือแมเหล็กถาวรที่มีแรงดึงดูดสูงวางลงบนชิ้นงาน เพื่อใหเสน แรงแมเหล็กไหลผานเขาไปในโลหะที่ตองการตรวจสอบ ถางานที่จะทําการทดสอบใหญโตเกินกวาที่กระแสจะผานไปได ก็สามารถตรวจสอบไดโดย ใชสนามแมเหล็กที่เปนวงกลม (Circularly Magnetized) จากแทงโลหะที่เรียกวา “Prods” ในการทดสอบจุดบกพรอง (Discontinuitits) ที่อยูภายใตแนวเชื่อม นิยมใชผงเหล็กชนิดเปยก (Wet Particles) ดวยกระแสไฟตรง สวนผงเหล็กชนิดแหง (Dry Particles) เหมาะสําหรับใชกับการตรวจสอบทั้งภายนอกและ ภายในแนวเชือ่ มโดยใช Pulsating D.C. เพราะกระแสชนิดนี้จะชวยทําใหผงเหล็กมีการเคลื่อนตัวได ดีและบอกจุดบกพรองไดแนนอนดี สําหรับกระแสไฟ AC เหมาะสําหรับใชในการตรวจสอบรอยราวบนพื้นผิวของงาน โลหะชิ้นงานที่ผานการเหนีย่ วนําดวยแมเหล็กหรือกระแสไฟแลว มักจะยังคงสภาพความเปน แมเหล็กเหล็กอยู และจะดึงดูดผงเหล็กเอาไว ฉะนั้นเมื่อนําไปใชงานอาจทําใหเกิดการสึกหรอสูงหรือ เสียหายได โดยเฉพาะอยางยิ่งงานที่มีการเคลื่อนที่หรือหมุนดวยเหตุนี้จึงจําเปนจะตองทําใหชิ้นงาน นั้นหมดสภาพความเปนแมเหล็กโดยสิ้นเชิงกอนนําไปใชงาน ซึ่งวิธีการนี้เรียกวา “Demagnetization” การนําไปใช (Application) Magnetic Particle Inspection สามารถนําไปใชกับแนวเชื่อมหนา ๆ ไดทุกชนิด ถาเปน Multi – Pass Welds บางทีจะทําการทดสอบแตละแนวโดยทันทีหลังเชื่อมแลวจึงเชือ่ มแนวตอไป แนวเชื่อมเหล็กบางทีใชกับอุตสาหกรรมสรางเครื่องบินจะทดสอบดวย Magnetic Particle Inspection และถาโลหะบางมากความบกพรองภายในสามารถตรวจพบไดดว ยการตรวจสอบวิธีนี้ อยางไรก็ตามควรศึกษาเกี่ยวกับขอกําหนดที่เกี่ยวกับมาตรฐานการทดสอบแบบนี้อยางละเอียดอีกที

219

เครื่องมือและอุปกรณ (Equipment) เครื่องมือที่จําเปนอยางยิ่งสําหรับ Magnetic Particle Inspection คือตนกําลังหรือ Power Source ซึ่งประกอบดวยชุดแมเหล็กเคลื่อนที่ ซึ่งสามารถเสียบปลั๊กไฟ 115 หรือ 220 โวลท ผงเหล็ก แหง (Dry Iron Power) และบางทีชุดแมเหล็กเคลื่อนทีอ่ าจประกอบดวยเครื่องฉีดผงเหล็ก เครื่องตรวจสอบแบบที่อยูกบั ที่ นิยมใชมากกับการตรวจสอบชิ้นสวนของโรงงานขนาดเล็ก เครื่องประกอบดวยถัง (Tank) ซึ่งมีปมอยูภายในสําหรับใชปมผงเหล็กชนิดเปยกสงไปยังชิ้นงานทีจ่ ะ ตรวจเช็ค ตามปกติเครื่องที่ติดตั้งอยูกับทีน่ จี้ ะประกอบดวย Hood และ แสงมือ (Black Light) เพื่อ สะดวกในการใชกับผงเหล็กชนิดเรืองแสง 8.3.3 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยน้ํายาแทรกซึม (LIQUID FENETRANT INSPECTION) liquid Penetrant Inspection เปนวิธีทดสอบโดยชิ้นงานไมถูกทําลายวิธหี นึ่ง ซึ่งมีความไวสูงมาก ใชสําหรับตรวจสอบ จุดบกพรองเชน รอยแตกราว หลุม รูพรุน ที่อยูบนผิวนอกของแนวเชื่อมหรือชิ้นงาน วิธีการทดสอบ แบบนี้ใชกับโลหะหรือวัสดุไดหลายชนิด เชน โลหะจําพวกเหล็ก (Ferrous) โลหะที่ไมใชเหล็ก (Non – Ferrous) กระจก (Glass) ตลอดจนสารจําพวก Plastic และ สารสังเคราะหตาง ๆ น้ํายาที่ใช กับการตรวจสอบมีหลายชนิดดวยกัน แตนํามาใชดว ยหลักการเหมือนกัน ดูรูปที่ 8 – 4 วิธีตรวจสอบ ขั้นแรกใหทําความ สะอาดผิวงานดวยน้ํายาทําความสะอาด (Cleaner) ใหทั่วโดยตลอด ทั้งนี้เพื่อขจัด สารจําพวกฝุนผง ไขมันตาง ๆ สิ่งสําคัญมาก อันหนึ่งในการตรวจสอบดวยน้ํายาแทรกซึม นี้ คือ การเตรียมงานกอนการใชน้ํายา ดังกลาวนี้ จุดบกพรองตาง ๆ จะตอง ปราศจากฝุนสนิม จารบี หรือสีโดยสิ้นเชิง ทั้งนี้เพื่อน้ํายาแทรกซึม (Penetrant) สามารถ แทรกซึมเขาไปไดเมื่อใสน้ํายาแทรกซึมลง ไปบนชิ้นงานที่ตองการจะทดสอบ แลว รูปที่ 8 – 4 ปลอยไวชวั่ ระยะเวลาอันหนึง่ น้ํายานีจ้ ะ แทรกซึมเขาไปตาม Discontinuities ตาง ๆ โดยอาศัย Capillary Action ฉะนั้นไมวา งานจะวางในตําแหนงใดก็สามารถตรวจสอบได สวนเกิน ของน้ํายาแทรกซึมจําเปนจะตองเช็ดออกหรือใชน้ํายาทําความสะอาด (Cleaner) เช็ดอีกครั้งหนึ่ง

220

รูปที่ 8 – 5 หลังจากที่ผิวงานแหงดีแลว ขั้นตอไปพนทับดวยสารซึ่งประกอยดวยของเหลวกับแปง หรือ ที่เรียกวา Developer ซึ่งจะทําหนาทีเ่ ปนตัวดูดซึมเอา Penetrant ออกมาปรากฎหใเห็นบนผิวงาน และจะบอกใหทราบจุดบกพรองตาง ๆ ที่เกิดขึ้น Penetrant ที่ใชมี 2 ชนิด คือ ชนิดสีแดงและชนิด เรืองแสง ซึ่งจะปรากฏใหเห็นเดนชัดบนพืน้ สีขาวของ Developer ขนาดที่ไดของ Discontiunities บน Developer จะมีขนาดโตกวาความเปนจริง ฉะนัน้ จุดบกพรองแมจะมีขนาดเล็กมากก็สามารถ บอกใหทราบจากการทดสอบชนิดนี้ เครื่องมือที่ใช (Equipment) เปนชุดทดสอบเคลื่อนที่ไดมีทั้งชนิดเรืองแสง (Fluorescent) หรือชนิดสี (Dye Penetrant) ชุดตรวจสอบบางชนิดบรรจุกระปองฉีดไดในตัว ซึ่งทําใหใชงายรวดเร็ว ในกรณีใชน้ํายาแทรกซึม ชนิด Fluorescent จําเปนจะตองมีเครื่องมือประกอบเพิ่มขึ้น คือ Ultraviolet หรือ Black Light ดวย การใช Fluorescent และ Black Light นี้ ทําใหสามารถมองเห็นจุดบกพรองตาง ๆ ไดอยาง เดนชัด นอกจากนั้น Fluorescent ยังมีความไวกวา (Dye Penetrant) อีกดวย ชุดตรวจสอบที่ติดตั้งอยูกับที่ประกอบดวยถังซึ่งแบงสวนตาง ๆ ตามหนาที่และวิธกี าร ดังนี้ สวนที่บรรจุของเหลวแทรกซึม (Penetrant) สวนที่เปนน้ํายาลางทําความสะอาดและสวนสําหรับพน Developer ในบริเวณการตรวจสอบประกอบดวย Black Light หรือแสงมืด การตรวจสอบงานผลิต จํานวนมาก ๆ จะใชสายพานเลื่อนชิ้นงานไปตามจุดหรือสวนตาง ๆ ตามลําดับขั้นของการตรวจสอบ จนกระทั่งลําดับสุดทายผูตรวจสอบจะทําการแปลและรายงานผลของการตรวจสอบตอไป

221

การตรวจสอบและการแปลความหมาย เมื่อการตรวจสอบกระทําโดยใชน้ํายาแทรกซึมชนิดเรืองแสง (Fluorescen Penetrant) กับ แสงมืด (Black Light) จะแสดงใหเห็นแสงสีมวงเขมในบริเวณเนือ้ โลหะที่มีสภาพปกติและแสงสี เหลืองเขียวเดนในจุดที่เกิดความบกพรอง สวนน้ํายาแทรกซึมชนิด Dye Penetrant จุดบกพรอง ทั้งหลายจะแสดงออกมาเปนสีแดงบนพื้นของ Developer สีขาว ถาเปนรอยแตกราวเสนสีแดงจะ ปรากฏเดนชัดเปนทางยาวตามขนาดรอยแตกนั้น ๆ รูพรุนตาง ๆ จะปรากฏเปนวงกลมตามขนาดของ รูพรุนนั้น ๆ วิธีฝกหัดอานจุดบกพรอง (Defects) ที่ปรากฏใหเห็นจากการตรวจสอบของ Liquid Penetrant สามารถทําไดโดยสะสมชิ้นงานที่มีจุดบกพรอง (Defects) ที่แตกตางกันเอาไวเพื่อใช เปรียบเทียบกับชิ้นงานที่กําลังทดสอบ และนอกจากนี้ใหศึกษาจากมาตรฐานทีว่ าดวยการยอมรับ จุดบกพรองที่เกิดขึ้น การนําไปใช (Application) Liquid penetrant Inspection เหมาะสําหรับใชในการตรวจหาจุดบกพรองบนพื้นผิวของ ชิ้นงานที่ทําดวย อลูมินัม แมกนีเซียม และเหล็กสเตนเลสส ซึ่งการทดสอบดวย Magnetic Particel Inspection ไมสามารถตรวจสอบได ใหประโยชนมากที่สุดในการตรวจสอบหารอยรั่ว ภาชนะทีร่ ับ แรงดันหรือทอน้ํามันปโตเลียมมักจะใชวิธกี ารตรวจสอยชนิดนี้เพื่อหารอยราว และ Porosity บางทีน้ํายาแทรกซึมชนิดเรืองแสงอาจเปนชนิดที่เหมาะที่สุดในการตรวจสอบรอยรั่วกับ โลหะเชื่อมที่มคี ุณสมบัติเปนแมเหล็กหรือไมเปนแมเหล็ก น้ํายานี้จะใชบนขางหนึ่งของงาน และอีก ขางของงานสองดวยแสงมืด (Black หรือ Ultra Violet Light) 8.3.4 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยเครื่อง ULTRASONIC (Ultrasonic Inspection)

รูปที่ 8 – 6

Ultrasonic Testing เปนเครื่องมือทดสอบ ชนิด Non – destructive Test ใชความถีส่ ูงของคลื่น เสียงสงไปยังงานที่ตองการตรวจสอบ พลังความถี่สูงนี้ จะผานโลหะชิน้ งานไปได โดยมีการสูญเสียนอยมาก เวนแตวาไปกระทบเขากับจุดบกพรอง หรือรอย แตกราว (Detect of Flaw) ในเนื้อโลหะ ซึ่งจะทําให เกิดการสะทอนและเสียพลังงานไป Ultrasonic Testing เหมาะสําหรับใช ตรวจสอบความบกพรองที่เกิดขึ้นทั้งบนพื้นผิวและ

222

ภายใตพื้นผิวของงาน เครื่องทดสอบ Ultrasonic ประกอบดวยหัวสัมผัส ซึ่งเรียกวา TRANSDUCER (Transducer เปนเครื่องมือที่ทําหนาที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟาเปนพลังงานกล และเปลี่ยนพลังงานกล เปนพลังงานไฟฟาสลับกัน) ทํางานไดโดยการกระตุน ดวยแรงเคลือ่ นไฟฟาที่มีความถี่สูง (High Frequency Voltage) อันเปนเหตุใหแร (Crystal) ที่อยูภ ายในเกิดการสั่น (Vibration) ขึ้น แรหรือ Crystal นี้จะเปนตนกําเนิดของคลื่นความถี่สูง (Ultrasonic Mechanical Vibrations) และจะถูก สงไปยังชิ้นงานโดยผานฟลม บาง ๆ ของน้ํามันหรือสารบางอยางที่ทาเคลือบผิวงานไวอกี ทีหนึ่ง เมื่อ คลื่นความถี่สูงนี้ไปกระทบเขากับจุดบกพรองในแนวเชือ่ มหรือชิ้นงานเขา ทําใหเกิดการสะทอนกลับ (Reflected) และเกิดพลังงานยอนกลับมายัง Transducer Transducer ตอนนี้จะทําหนาที่เปน เครื่องรับเอาพลังงานสะทอนกลับจากการที่ไปกระทบเขากับจุดบกพรองหรือรอยแตก และจะสงผล การรับไปยังจอภาพที่เรียกวา OSCILLOSCOPE SCREEN ที่จอภาพนีจ้ ะปรากฏใหเห็นสัญญาณ (Signal) ของการที่คลื่นเสียงไปกระทบกับผิวงานในตอนแรก สัญญาณของจุดบกพรอง (Discontinuities of defects) และสัญญาณที่คลื่นเสียงไปกระทบผิวงานสวนลางสุดพรอม ๆ กัน จากรูปที่ 8 – 7 แสดงรูปหลักการของ Ultrasonic Testing ความเขมของสัญญาณจะปรากฏ ออกมาใหเห็นในลักษณะแนวตั้ง (Vertical deflection) และชวงระยะที่จะเกิดสัญญาอื่น ๆ ปรากฏ ออกมาเปนเสนตามนอน (Horizontal deflection) ฉะนั้นขนาดของรอยบกพรองสามารถพิจารณาได จากการวัดความสูงของสัญญาณ และตําแหนงที่เกิดความบกพรองนัน้ ๆ สามารถพิจารณาไดโดยการ วัดระยะของเสนตามนอน จากรูปที่ 8 – 7 B จะเห็นวาการสะทอนของสัญญาณอันหนา และอันหลัง จะปรากฏที่ขอบสุดของจอภาพ สวนสัญญาสะทอน (Echo) ของจุดบกพรองจะอยูใ นระหวาง สัญญาณทั้งสอง

A การเดินของคลื่น Ultrasonic

B เสนปรากฏบนจอภาพของการตรวจสอบจากรูป A

รูปที่ 8 – 7

223

เพื่อพิจารณาหาขนาดและความลึกของจุดบกพรองที่เกิดขึน้ จึงจําเปนตองใชการคํานวณและ ใชหลักฐานอางอิงและมาตรฐานประกอบ ชุดของ Test Blanks ซึ่งมีรูที่ทราบขนาดและความลึก ตาง ๆ จะถูกนํามาใชเพื่อเปรียบเทียบหาขนาด และความลึกจากสัญญาณที่ได เครื่องตรวจสอบ Ultrasonic Inspection มีทั้งแบบที่ใช Transducer อันเดียวและ 2 อัน การใช Transducer อันเดียวจะทําหนาที่ทงั้ เปนเครื่องสงและเครื่องรับในตัวแตถาใช Transducer 2 อัน อันหนึ่งจะทําหนาที่เปนเครื่องสง และอีกอันหนึ่งเปนเครื่องรับ ในการตรวจสอบงานที่มีรูปรางซับซอน นิยมใชวิธี Immersion Testing คือทั้งชิ้นงานและ Transducer ตางก็จุมอยูในน้ํา และใหน้ําเปนตัวกลางทําหนาที่สงผานคลื่นความถี่สูง ระหวาง Transducer และชิ้นงานโดยที่ทั้งสองไมแตะกัน จากรูปที่ 8 – 8 แสดงการตรวจสอบแนวเชื่อมดวย Ultrasonic Testing โดยให Transducer ทํามุมกับชิ้นงาน 45 องศา และสงพลังคลื่นความถี่สูงไปยังแนวเชื่อม ดังรูป 8 – 8 A และรูป 8 – 8 B แสดงใหเห็นสัญญาณที่ปรากฏบนจอภาพ (Oscilloscope Screen) แนวเชื่อมตอชนของเหล็กหนาและบาง นิยมตรวจสอบโดยใช Transducer หรือ Search Unit ทํามุมกับแผนงาน แตแนวเชื่อมฟลเลทตรวจสอบโดยใชคลื่นสงผานโดยตรงบนแนวเชื่อม หรือ สงคลื่นทํามุมกับแนวเชื่อมโดยให Transducer สงคลื่นผานจากดานลางของกนแนวเชื่อมขึ้นไป เครื่องมือที่ใช (Equipment) เครื่องมือที่ใชกับ Ultrasonic Testing ประกอบดวย Transducer เครื่องผลิตความถี่สูง (Pulse Rate Generator) เครื่องขยาย (Amplifier) เครื่องบอกเวลา และ Oscilloscope เครื่อง ประกอบเหลานี้เปนเครื่องอีเลคโทรนิค จึงสามารถทําใหมีขนาดเล็กเคลื่อนที่ไดสะดวก การนําไปใช (Application) Ultrasonic Teasting สามารถนําไปใชไดกับโลหะหรือวัสดุทุกชนิด นิยมใชกับงานเชื่อมที่ ซับซอน ปจจุบันการตรวจสอบดวย Ultrasonic กําลังเปนที่นิยมและใชกวางขวางขึ้น การยอมรับ จุดบกพรองที่เกิดขึ้นซึ่งตรวจพบจากวิธีการทดสอบนี้ใหศึกษาจากขอกําหนดมาตรฐานที่ตั้งไว

224

รูปที่ 8 – 8

225

8.3.5 การตรวจสอบแนวเชื่อมดวยเครื่อง X – ray (RADIOGRAPHIC INSPECTION) Radiography เปนการตรวจสอบที่ไมทําใหชิ้นงานบุบสลายหรือถูกทําลายไปโดยใชรังสี เอกซ (X – ray) หรือโดยการแผรังสี Gamma เพื่อตรวจสอบภายในเนื้อโลหะหรือวัตถุการ ตรวจสอบดวย Radiographic นี้เปนวิธีตรวจสอบที่ราคาแพง ใชเวลาในการตรวจมาก แตเปนวิธี ใหผลแนนอนในการตรวจสอยจุดบกพรองตางๆ เชน รูพรุน (Polosity) การรวมตัวกับสารอื่น (Inclusions) รอยแตกราว (Cracks) และอื่น ๆ นอกจากนี้ยังแปลความหมายไดงาย และยังเปนบันทึก ที่สามารถเก็บไวไดอยางถาวร X – rays เปนรังสีที่ไดจากตนกําลังของเครื่อง อีเลคโทรนิค สวน Gamma rays ไดจากการแผรังสีของ ธาตุ Radioactivity รังสีนี้จะมีพลังงานในการแผผาน โลหะหรือวัสดุตาง ๆ ได ปริมาณของพลังงานนี้จะถูก ดูดกลืนเอาไวมากนอยยอมแลวแตขนาดความหนาและ ความหนาแนนของวัสดุที่ใชกับการตรวจสอบ จะพบวา วัสดุที่มีความหนา 1” จะดูดกลืนพลังงานไดนอยกวาวัสดุ ที่มีความหนา 2 ½” หรือโลหะทังสเตนจะดูดกลืน พลังงานไดมากกวาโลหะเบาเชน อลูมิเนียม วัสดุที่ไม ยอมดูดซึมพลังงาน จะเปนเหตุใหฟลมมีเงาดําหลังจาก รูปที่ 8 – 9 ลางแลว บริเวณที่ฟลมกระทบกับพลังงานเพียงแตนอ ย จะยังคงมีเงาขาวใหเห็น เพราะฉะนั้นบริเวณทีว่ ัสดุมีรอยบกพรองขึน้ ภายใน ซึ่งอาจจะเปนรอย แตกราวหรือรูพรุน จะปรากฏใหเห็นเงาสีดําขึ้นในฟลม การรวมตัวของสารที่มคี วามหนาแนนต่ํา เชนสแลกก็จะปรากฏบนฟลมเปนเงาดําเชนเดียวกัน ในทํานองเดียวกันการรวมตัวของวัสดุที่มีความ หนาแนนสูงจะปรากฏบนฟลมเปนเงาขาว รอยบกพรองทั้งหลายสามารถคนหาไดโดยใชเครื่องดูด เปรียบเทียบ (Viewing) ซึ่งเปนฟลมที่มีความเขมตาง ๆ ตนพลังงานของ X – ray หรือ Gamma ray และ Penetrameter จะอยูเหนือชิ้นงานที่นํามา ตรวจสอบ สวนฟลมจะติดไวในดานตรงขามกับตนพลังงานและ Penetrameter เครื่องมือที่ใช (Equipment) เนื่องจาก X – ray ไดมาจากตนกําลังของเครื่องอีเลคโทรนิค ซึ่งประกอบดวยเครื่องกําเนิด แรงเคลื่อนไฟฟาแรงสูง หลอด X – ray พรอมดวยเครื่องควบคุมตาง ๆ หลอด X – ray (X – ray Tube) ทําหนาที่เรงอีเลคตรอน (Electrons) ใหมีอัตราเรงสูง (High Velocity) ฟลม ก็จะทําใหรอย บกพรองของงานที่ปรากฏบนฟลมชัดเจนดวย แมวาความหนาของชิน้ งานจะเปลี่ยนแปลงไป (2 % หรือมากกวา)

226

ฟลม X – ray ประกอบดวยแผนพลาสติคใส (Transparent) เคลือบไวดว ย Photographic Emulsion เมือ่ รังสีของ X – ray ไปกระทบเขาจะทําใหเกิดเปนภาพขึ้น เมื่อผานการลางแลวรูปที่จะได จะเปนรูปถาวรบันทึกเปนหลักฐานได อุปกรณสําหรับใชในการลางฟลม ประกอบดวยถังน้ํายาตาง ๆ เชน น้ํายา Developer Fixer และน้ํายาลาง (Rinse Solutions) วิธีการลางฟลมนี้จะมีความยุงยากพอ ๆ กับวิธีการในตอนฉายแสง บางทีถาการฉายแสงไมดีพออาจทําใหฟลม เสียได การนําไปใช (Application) วิธีการตรวจสอบดวย Radiography นี้ อาจเปนวิธที ี่นิยมใชกันมากที่สุดในกระบวนการ ตรวจสอบแบบ Non – destructive ดวยกันที่ใชตรวจหาจุดบกพรองที่เกิดขึ้นภายในเนื้อโลหะ นิยม ใชตรวจสอบกับแนวเชื่อมทุกแบบทุกชนิดและกับทุกชนิดของวัสดุดว ยเชน เหล็ก, อลูมิเนียม, แมกนีเซียม เปนตน นิยมใชกับอุตสาหกรรมการตอทอเพื่อใหมีความแนนอนในดานคุณภาพ ซึง่ ทํา ใหประหยัดทัง้ เวลาและคาใชจาย การแปลความหมาย (Interpretations) การตรวจฟลมควรกระทําบนอุปกรณที่จัดใหมีแสงสวางอยางเพียงพอ ความบกพรองที่ เกิดขึ้นบนฟลมสวนมากจะปรากฏเปนเงามืดดํา ตัดกับพื้นเงาขาว (Light Back – ground) ซึ่งเปนเงา ของแนวเชื่อมหรือเนื้อโลหะสวนที่ดี การแปลความหมายของฟลม ผิด จะเปนเหตุใหเสียทั้งเวลาและเงิน ในการที่จะตองซอมแซม สวนที่คิดวาเปนจุดบกพรอง หรือสวนที่เกิดการเสียหายขึ้นจากการที่คดิ วาเปนโลหะสวนดี ดังนั้นผูที่ จะทําหนาที่ตรวจฟลม และแปลความหมายของรูปที่ปรากฏในฟลมจะตองเปนผูที่ไดรับเลือกและมี ความชํานาญเปนอยางดี ฟลม X – ray ตัวอยางหรือฟลมที่ใชสําหรับคนควาจะชวยทําใหการแปล ความหมายถูกตองแมนยําขึน้ (เกณฑกาํ หนดการยอมรับจุดบกพรองที่เกิดจากการตรวจสอบโดยวิธี Radiographic มีกําหนดเปนมาตรฐานเอาไว)

227

บทที่ 9 ความรูสมั พันธกับการเชื่อม (RELATED WELDING INFORMATION) 9.1 คุณสมบัตขิ องโลหะธรรมดาทั่วไปที่มีผลตอการเชื่อม น้ําหนัก (Weight) แสดงถึงความหนาแนนและมีคาเปนปอนดตอลูกบาศกฟุต จุดหลอมละลาย (Melting Point) เปนสิ่งสําคัญตอการเชื่อมมาก หมายถึง อุณหภูมิซึ่งทําใหโลหะหลอมละลายกลายเปน ของเหลว มีความสําคัญยิ่งโดยเฉพาะในการเชื่อมโลหะที่ไมเหมือนกันเขาดวยกัน ความเปนตัวนําความรอน (Thermal Conductivity) คือความสามารถในการสงกระจายความรอนไปตามมวลของวัตถุนนั้ มีความสําคัญตอการ เชื่อม เพราะโลหะชนิดหนึง่ อาจมีคุณสมบัติในการนําความรอนจากแนวเชื่อมไปไดเร็วกวาโลหะอีก ชนิดหนึง่ นอกจากนีก้ าร Preheat ยังใชขนาดทอรช หรือ Electrode ที่ตางกันจากชารททําใหทราบ ความสัมพันธของความเปนตัวนําความรอนสูงที่สุดรองจากเงิน โลหะอื่น ๆ จะถูกกําหนดคาความเปน ตัวนําความรอนโดยอาศัยทองแดงเปนหลัก หมายเหตุ อลูมินัมจะมีคา ความเปนตัวนําความรอนเปน ครึ่งหนึ่งของทองแดง เหล็ก (Steel) มีเพียงหนึ่งในสิบของทองแดงเทานั้น ความรอนจําเพาะ (Specific Heat) คือปริมาณความรอนที่ตองการเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของโลหะ และจะบอกใหทราบถึงปริมาณ ความรอนที่ตอ งการในการที่จะทําใหโลหะนัน้ มีความรอนจนถึงจุดหลอดละลาย โลหะบางชนิดมีจุด หลอดละลายต่าํ แตตองการความรอนจําเพาะสูงในขณะเชือ่ ม เชน อลูมินัม ในทํานองเดียวกัน เหล็กมี จุดหลอมละลายสูง แตตองการความรอนจําเพาะต่ํา ความรอนจําเพาะมีหนวยเปนแคลอรีตอองศา เซนติเกรด สัมประสิทธิ์การขยายตัว (Co – efficient of expansion) หมายถึงความยาวที่เพิ่มขึ้นทีว่ ัดไดจากการขยายตัวตามเสน เมื่อโลหะไดรับความรอน สัมประสิทธิ์ การขยายตัวมีคาเปลี่ยนแปลงไดกวางมาก อลูมิเนียมเปนโลหะทีม่ ีการขยายตัวสูงมาก ขยายตัวเกือบเปนสองเทาของการขยายตัวของเหล็ก ดังนั้นในการเชื่อมจึงจําเปนตองคํานึงถึงเครื่องมือ สําหรับใชในการควบคุมการบิดงอหรือการหนีจากแนวเดิม

228

แรงดึง (Tensile Strength) คือแรงดึงสูงสุด (Maximum Load) ที่กระทํากับชิ้นทดสอบ (Specimen) โดยดึงใหชิ้น ทดสอบนั้นขาดออกจากกัน ซึ่งแสดงใหเห็นวาชิ้นงานนัน้ มีความแข็งแรงหรือ Strength เทากับแรงที่ ไปกระทํา Elongation คือความยาวทีเ่ พิ่มขึ้นของชิน้ ทดสอบกอนที่จะขาดออกจากกันดวยการดึง โดยมีคาเปน เปอรเซ็นตของความยาวเดิม (ปกติใช 2 ”) Elongation เปนวิธีการวัดความเหนียวหรือความสามารถ ในการยืดออกไดวิธีหนึ่ง ความแข็งระบบริเนลล (Brinell Hardness Number - BHN) เปนวิธีการทดสอบหาความแข็งของโลหะ ซึ่งมีอยูหลายวิธีดวยกัน Brinell Test ประกอบ ดวยการกดลูกบอลลโลหะเล็ก ๆ ที่มีขนาดมาตรฐาน ลงไปบนแผนทดสอบดวยแรงกดมาตรฐาน อันหนึ่ง ความแข็งสามารถวัดไดจากขนาดของรอยกดทีเ่ กิดขึ้นบนแผนทดสอบ ยังมีการทดสอบ ความแข็งวิธีอนื่ ๆ อีก เชน File Test , Rockwell Test , Vickers Test และอื่น ๆ ซึ่งตางก็มี ความเกีย่ วพันธและเปรียบเทียบกันได

229

230

9.2 การจําแนกชนิดของโลหะดวยประกายไฟ (IDENTIFICATION OF COMMON METALS SPARK TESTING) เพื่อที่จะใหสามารถมองเห็นประกายไฟไดอยางชัดเจน ควรใชลอหินขัดที่มีความเร็วที่พื้นผิว อยางนอยที่สุด 5,000 ฟุตตอนาที ความเร็วพืน้ ผิวตอนาที = เสนรอบวงเปนนิ้ว x RPM การตรวจสอบดวยประกายไฟ (Spark Test) ควรกระทําในที่ ๆ มีแสงสวางไมมากนัก เพราะ สีและรูปรางของประกายเปนสิ่งจําเปนที่จะตองเห็นอยางชัดเจน เชน ประกายยาวมีประกายแตก กระจายตามเสน หรือมีประกายสั้น ๆ บนเสนประกายยาว ปลายเสนมีลักษณะเหมือนซอมหรือหัว ลูกศร หรือบางทีการแตกกระจายของประกายไฟมีมากและพุงไปทุก ๆ ทิศทาง การทดสอบโลหะดวย วิธีนี้ เปนวิธีที่ใหผลไดแนนอนมาก ถาผูทดสอบมีความชํานาญและประสบการณอยางเพียงพอ เหล็กหลอ (Cast Iron) ประกายสีแดงมัวจนถึงสีเหลืองฟางขาว ประกายสั้น มีประกายเล็ก ๆ กระเด็นออกนอก เสนมาก เหล็กออน (Wrought Iron) ประกายเปนเสนยาวสีขาวออกเหลือง ไมมีการแตกกระจายตามเสน นิเกิล (Nickel) ประกายสีสมสั้น ไมมีการแตกกระจายตามเสน บางทีประกายวิ่งตามลอหินขัด เหล็กผสมต่ํา (Low Alloy Steel) ธาตุแตละชนิดที่ผสมอยูตางก็มีอิทธิพลตอรูปรางของประกายไฟ ฉะนั้นจําเปนตองพิจารณา อยางระมัดระวังยิ่ง ตัวอยางเชน เหล็กชนิด 4130 เสนประกายไฟมีลักษณะเหมือนสอมและปลาย แหลม มีการแตกกระจายตามเสนเล็กนอย เหล็กผสมแตละชนิดจะมีคณ ุ สมบัติเฉพาะตัว เหล็กคารบอนสูง (High Carbon Steel) ประกายเปนเสนสีเหลืองมากมาย ประกายนอกเสนเดนชัดเปนรูปดอกจัน เหล็กคารบอนต่ํา หรือเหนียวธรรมดา (Low Carbon Steel or Mild Steel) เสนประกายสีเหลืองยาว บางครั้งมีลักษณะเหมือนสอม ปลายสุดคลายลูกศร เหล็กแมงกานีส (Manganese Steel) ประกายสีขาวจา ประกายแตกกระจายตามเสนมีรูปรางเหมือนพัดลมหรือดอกจัน เหล็กสเตนเลสส (Stainless Steel) เนื่องจากเหล็กสเตนเลสสมีดวยกันหลายชนิด ฉะนั้นการพิจารณาจําเปนตองระมัดระวังตาม ชนิดของประกายไฟ Chrome Nickel Steel จะใหประกายสั้นหรือบางทีเปนจุดปราศจากการแตก กระจายออกนอกเสน ความโตของประกายไฟในจุดตาง ๆ จะเปนเครื่องแสดงถึงความแตกตางของ เหล็กสเตนเลสสชนิดตาง ๆ ไตเตเนียม (Titanium) ประกายไฟขาวเห็นไดชดั ตรงปลายสุดมีลักษณะแหลมเหมือนหัวลูกศร

231

9.3 ขนาดของสายเคเบิ้ล (WELDING CABLE SIZE) ขนาดและความยาวของสายที่ใชกับการเชือ่ ม ซึ่งไดแกสายเชื่อมและสายดิน (Welding Cable and Ground or Work Cable) ยอมมีอิทธิพลตอราคาของการเชื่อม เพราะอาจสูญเสียพลังงาน ไฟฟาจากการที่สายเคเบิ้ลเกิดความรอนสูงเกินไป อันเนือ่ งมาจากสาเหตุที่สายเคเบิ้ลผิดขนาด ฉะนั้น ถาความยาวของสายเคเบิ้ลเพิ่มขึ้น ขนาดความโตของสายก็ควรจะโตตามไปดวย พลังที่สูญเสียไป (Power Lost) อันเนื่องมาจากความยาวหรือขนาดของสายเคเบิ้ลสามารถ คํานวณหาไดโดยนําคาโวลเทจที่วัดไดที่ขวั้ ทั้งสองของเครื่องเชื่อม ลบดวยโวลเทจที่วัดไดที่การอารค แลวนํามาคูณกับกระแสไฟเชื่อมที่วัดไดเปนแอมแปร ดังแสดงในสูตรขางลางนี้ สูตร = (โวลทที่ขั้วของเครื่องเชื่อม – โวลทที่การอารค) x กระแสไฟเชื่อม = พลังที่สูญเสียไป ตัวอยาง (35.32) x 250 = 750 วัตต = พลังที่สูญเสียไป ตารางขางลาง เปนขนาดความโตและความยาวของสายเคเบิ้ลขนาดตาง ๆ ที่ไดผานการ รับรองในการที่จะรับกระแสในการเชื่อมตามคาในตารางที่กําหนดนี้ โดยมีการสูญเสียพลังงาน (Power Lost) นอยที่สุด ความยาวเปนฟุตที่กําหนดใหนั้น เปนความยาวรวมของสายเคเบิ้ลทั้งสาย เชื่อม (Welding Cable) และสายดิน (Ground or Ground Cable) ตัวอยางเชน 60 ฟุต หมายถึง เปนสายเชื่อม 30 ฟุต และสายดินอีก 30 ฟุต ตารางเสนอแนะการใชสายเคเบิ้ลขนาดตาง ๆ (SUGGESTED COPPER WELDING CABLE SIZE GUIDE)

232

ตารางตอไปนี้ แสดงคาของโวลเทจที่ลดลง (Voltage Drop) ตอความยาวของสายเคเบิ้ล 100 ฟุต ตามปกติโวลเทจจะลดลงมากนอยขึ้นอยูก ับขนาดความโตของสายเคเบิ้ล ความยาวและขนาด ของกระแสไฟที่ใช การที่สายเคเบิ้ลรอนเกินไปจะเปนเหตุใหเกิดชํารุดไดในเวลาอันสั้น ดังนั้นตัวเลขที่ใหไวนี้ จําเปนตองคุมไปถึง ขอตอตาง ๆ ของสายเคเบิ้ลตองแนนรวมทั้งขอตอที่หัวจับลวดเชื่อมและขอตอ สายดินตองอยูใ นสภาพดีเสมอ โวลเทจลดของกระแสไฟ D.C. ตอสายเคเบิ้ล 100 ฟุต (D.C. VOLTAGE DROP PER 100 FEET OF LEADS)

233

ตารางเสนอแนะขนาดตางๆ ของสายไฟทางเขา (SUGGESTED COPPER POWER CABLE SIZE GUIDE)

สําหรับเครื่องที่ใชกระแสไฟเกินกวาที่ใหไวในตาราง ใหใชสายคูที่มขี นาดรวมกันแลว เทากับกระแสที่ใช เชน เครื่องเชื่อมชนิดมอเตอรขับที่ตองการกระแสทางเขา 200 แอมป อาจใชสาย A.W.G. เบอร 1/0 หรือเบอร 2/0 สองเสนรวมกัน เพื่อตองการทราบขนาดสายไฟทีถ่ ูกตอง ใหดูที่ Name Plate ที่ติดอยูกับเครื่องนั้น ๆ หรือดู จากแผนดาตา ดาตาหรือตัวเลขที่กําหนดถือหลักเกณฑจาก NEC Minimum Standard ที่ใชกับ เครื่องมือเชื่อมทั่วไป (ตัวเลขที่ใหในตารางขางบนนี้ใชกับสายเคเบิ้ลชนิด 3 Conductor ขนาดของกระแสลงอีก 20 % ตอ 1 Conductor)

ถาเปนสายเคเบิ้ลชนิด 4 Conductor ใหลด

234

9.4 ความเขมของกระจกหนากาก (LENS SHADE SELECTOR) For Goggles or Helmet

บรรณานุกรม วิฑูรย สวัสดิรักษา. เทคนิคการเชื่อมดวยลวดเชื่อมหุมฟลั๊กซ. กรุงเทพ ฯ : หางหุน สวนจํากัด เลิศวิลัยพาณิชย, 2528 วิทยา ทองขาว. งานเชื่อมไฟฟา. กรุงเทพ ฯ : บริษัท ซีเอ็ดยูเคชั่น จํากัด, 2538 วิทยา ละออจันทร, นาวาเอก, จักรชัย ชืน่ วาริน, นาวาเอก. การเชื่อมตัวเรือเหล็ก. กรุงเทพ ฯ : กรมยุทธศึกษาทหารเรือ. เษก ทองอุน. คูมือการเชื่อมโลหะของโฮบารท. กรุงเทพ ฯ : หางหุนสวนจํากัด เลิศวิลัยพาณิชย, 2526