การเชื่อม TIG
วีรชัย / 2011-07-04
ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับการเชื่อมโลหะด้วยการอาร์ค มีกระบวนการเชื่อมหลายชนิดด้วยกัน แต่ที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้คือ กระบวนการเชื่อมทังสเตนก๊าซปกคลุม ย่อจาก Gas Tungsten Arc welding (GTAW) หรือที่หลายคนรู้จักและเรียกว่า การเชื่อมติก TIG ที่ย่อมาจาก Tungsten Inert gas กระบวนการนี้สามารถเชื่อมด้วยมือหรือเครื่องเชื่อมก็ได้ กระแสไฟฟ้าที่ต้องการ 10-500 แอมป์ บริเวณที่เกิดการอาร์ค จะมีก๊าซเฉื่อยปกคลุมบริเวณนั้น เพื่อป้องกันออกซิเจน ไนโตรเจนและความชื้นในอากาศเข้าไปรวมตัวกับโลหะที่กำลังหลอมละลาย ซึ่งเรียกว่า เกิดปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่น แต่เนื่องจากแท่งทังสเตนอีเลคโทรดเป็นวัสดุที่หล่อมละลายที่อุณหภูมิประมาณ 3500oC ซึ่งถือว่าไม่สิ้นเปลืองในการเชื่อม จึงไม่จำเป็นต้องเติมลวดเชื่อมลงไปในบ่อหลอมละลายนั้นด้วย แต่หากต้องการความแข็งแรงที่มากกว่านั้น ก็ต้องเติมลวดเชื่อม ลักษณะของเครื่องเชื่อมติก จะเป็นเครื่องเชื่อมที่มีการออกแบบมาเป็นพิเศษ ซึ่งต้องมีระบบความถี่สูง และสวิทช์อัตโนมัติ พร้อมทั้งต้องมีโซลินอยวาลว์ สำหรับการควบคุมการไหลของก๊าซหรือน้ำหล่อเย็นเพื่อระบายความร้อน การระบายความร้อนของหัวเชื่อมก็รวมกันอยู่ในเครื่องด้วย ซึ่งก็หมายถึงว่าจะต้องมีการดูแลและบำรุงรักษาอย่างดี โดยทั่วไปเครื่องเชื่อมจะเป็น แบบทรานฟอร์เมอร์-เรคติฟายเออร์ หรือแบบเจนเนอเรเตอร์ขับด้วยมอเตอร์หรือเครื่องยนต์ก็ได้ รวมไปถึงเครื่องเชื่อม แบบอินเวอร์เตอร์ที่สามารถนำมาใช้งานได้สะดวกและมีฟังก์ชั่นหลายอย่างเพื่อให้ สะดวกมากยิ่งขึ้น ซึ่งปัจุบันเครื่องเชื่อมแบบอินเวอร์เตอร์มีขายอยู่เป็นจำนวนมากและหลากหลาย การเชื่อมแบบนี้จะให้แนวเชื่อมที่มีคุณภาพสูง สามารถใช้เชื่อมงานได้หลากหลาย ตัวอย่าง เช่น แมกนีเซียม อลูมิเนียม สเตนเลส เหล็กและเหล็กกล้า ทองแดง และอื่น อีกหลายชนิด ก๊าซที่ใช้ในการเชื่อมสามารถผสมกันได้ ตามความเหมาะสมที่จะเชื่อมวัสดุชนิดนั้น ๆ
อุปกรณ์ที่สำคัญของกระบวนการนี้คือ เครื่องเชื่อมสามารถควบคุมได้หลายระบบ สายเชื่อมและสายกราวซ์พร้อมคีมจับ ปั้มน้ำและเครื่องควบคุมน้ำพร้อมถังเก็บน้ำกรณีใช้น้ำหล่อเย็น ก๊าซเฉื่อยพร้อมถังเก็บ Pressure regulator หรืออุปกรณ์ควบคุมความดันและการควบคุมอัตราการไหล หัวเชื่อมสามารถหาซื้อได้หลายชนิดแล้วแต่ละประเภทของงาน นั้นๆ อาทิ หัวธรรมดา / หัวมุม ใช้กับงานทั่วไป สามารถใช้กับกระแสได้ไม่เกิน 200 แอมป์ หัวตรงใช้กับชิ้นงานชิ้นเล็ก ๆ และ หัวขนาดเล็กใช้กับบริเวณที่แคบ ๆ ควรใช้กระแสที่ 160 แอมป์ หรือมากกว่านั้นก็ได้ ลวดเชื่อมนั้นเป็นประเภทลวดเติม ขนาดของเส้นลวดประมาณ 5 มิลลิเมตรและมีความยาว 1 เมตร แบ่งตามชนิดของโลหะงาน ตัวอย่าง เช่น การเลือกซื้อลวดเชื่อมที่วางขายอยู่ใน tarads ปัจจุบัน ให้พิจารณาดูที่ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.2 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นเหล็กหล่อ ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.7 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นทองแดงและทองแดงอัลลอย ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.9 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นเหล็กกล้าที่ทนการกัดกร่อนที่มีส่วนผสมของโครเมียมและนิเกิล ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.10 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นอลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอย ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.13 สามารถเชื่อมพอกผิวชิ้นงานได้ ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.14 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นนิเกิลและนิเกิลอัลลอยได้ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.16 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นไทเทเนียมและไทเทเนียมอัลลอยได้ ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.18 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นเหล็กกล้าและเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.19 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นแมกนีเซียมอัลลอยได้ ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.21 สามารถเชื่อมผิวงานที่เป็นคอมโพสิตได้ ข้างกล่องเขียนว่า AWS A 5.24 สามารถเชื่อมชิ้นงานที่วัสดุเป็นเซอร์โครเมียมและเซอร์โครเมียมอัลลอย กระแสไฟที่ใช้ในการเชื่อม กระแสไฟที่นิยมใช้ในกระบวนการเชื่อมติก นั้นมี 3 แบบด้วยกันคือ กระแสตรงขั้วลบ (Direct Current Electrode Negative ) DCEN. กระแสตรงขั้วบวก (Direct Current Electrode Positive) DCEP. กระแสสลับความถี่สูง (Alternating Current & High Frequency) ACHF. ข้อเปรียบเทียบระหว่างการใช้ชนิดของกระแสไฟในการเชื่อม แบบกระแสตรงขั้วลบ ทังสเตนอีเลคโทรดเป็นขั้วลบ ไม่ขจัดออกไซด์บนผิวของชิ้นงานระหว่างเกิดการอาร์ค ความร้อนที่เกิดขึ้นชิ้นงาน 70% ทังสเตนอีเลคโทรด 30% ซึมลึกสูง รอยเชื่อมแคบ แบบกระแสตรงขั้วบวก ทังสเตนอีเลคโทรดเป็นขั้วบวก ขจัดออกไซด์บนผิวชิ้นงาน ระหว่างเกิดการอาร์ค ความร้อนที่เกิดขึ้นชิ้นงาน 30% ทังสเตนอีเลคโทรด 70% ซึมลึกน้อย รอยเชื่อมกว้าง แบบกระแสสลับความถี่สูง กระแสไฟสลับความถี่สูง ขจัดออกไซด์บนผิวของชิ้นงานระหว่างอาร์คทุก ๆ ครึ่งไซเคิล ความร้อนที่เกิดขึ้นชิ้นงาน 50 % ทังสเตนอีเลคโทรด 50% ซึมลึกปานกลาง รอยเชื่อมปานกลาง ขนาดของทังสเตนและแอมป์สามารถดูได้จากผู้ผลิต หรือ จากตัวอย่าง ดังนี้
ตัวอย่างที่ 1. เส้นผ่าศูนย์กลาง 1.0 มิลลิเมตร กระแสสลับความถี่สูง 10-50 แอมป์ กระแสตรงขั้วลบ 10-60 แอมป์ กระแสตรงขั้วบวก ต่ำกว่า 20 แอมป์
ตัวอย่างที่ 2. เส้นผ่าศูนย์กลาง 1.6 มิลลิเมตร กระแสสลับความถี่สูง 40-100 แอมป์ กระแสตรงขั้วลบ 50-150 แอมป์ กระแสตรงขั้วบวก 20 แอมป์
ตัวอย่างที่ 3. เส้นผ่าศูนย์กลาง 2.4 มิลลิเมตร กระแสสลับความถี่สูง 70-150 แอมป์ กระแสตรงขั้วลบ 100-240 แอมป์ กระแสตรงขั้วบวก 30 แอมป์
ตัวอย่างที่ 4. เส้นผ่าศูนย์กลาง 3.2 มิลลิเมตร กระแสสลับความถี่สูง 100-200 แอมป์ กระแสตรงขั้วลบ 150-300 แอมป์ กระแสตรงขั้วบวก 45 แอมป์
ตัวอย่างที่ 5. เส้นผ่าศูนย์กลาง 4.0 มิลลิเมตร กระแสสลับความถี่สูง 150-300 แอมป์ กระแสตรงขั้วลบ 200-400 แอมป์ กระแสตรงขั้วบวก 70 แอมป์
การเลือกทังสเตนอีเลคโทรด ชนิด ทังสเตนบริสุทธิ์ ใช้กับกระแสสลับความถี่สูงเหมาะกับการเชื่อมอลูมิเนียมและแมกนีเซียม แต่งปลายให้กลม การอาร์คนิ่มสม่ำเสมอไม่สกปรกขณะใช้งาน โค๊ตสี เขียว ตัวย่อ EWP ทังสเตนอีเลคโทรดชนิด ทอริเอทเต็ททังสเตนเป็นลวดทังสเตนที่อัลลอยทอเรียมจนถึง 2.2 % จะทำให้อีเล็คตรอนแตกตัวดีขึ้น การเริ่มต้นอาร์คดี และสามารถเป็นตัวนำไฟฟ้าได้สูง เหมาะสาหรับการเชื่อมโลหะที่มีส่วนอัลลอยหลักเป็นเหล็กและเหล็กอัลลอย ใช้กับไฟกระแสตรงขั้วลบและกระแสตรงขั้วบวก ลวดเชื่อมต้องแต่งปลายให้เรียวแหลม โค๊ตสี แดง ตัวย่อ EWTH-2 การลับปลายแท่งทังสเตน โดยทั่วไปจะลับแท่งทังสเตนจะลับตามแนวยาวของทังสเตนการลับตามแนวยาว ช่วยให้การส่งถ่ายกระแสไฟเชื่อมเป็นทิศทางเดียวกัน ทำให้การควบคุม บ่อหลอมละลายได้ง่าย เปลวของ กระแสไฟเชื่อมเล็ก ง่ายต่อการควบคุมและการเดินแนวเชื่อม ในกรณีลับตาม แนวขวางจะเกิดปัญหา การส่งถ่ายกระแสทิศทางของกระแสจะไม่สม่ำเสมอ และมีโอกาสที่จะเกิดการ แตกหักเสียหาย หลุดเข้าอัลลอยกับเนื้อแนวเชื่อมได้
ข้อมูลทางเทคนิค คร่าว ๆ วัสดุชิ้นงานเป็นเหล็กหล่อและเหล็กกล้ารวมทั่งเหล็กกล้าอัลลอยที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 1.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว ขนาดของทังสเตน 1.0 มิลลิเมตร หรือ 1.6 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 1.6 มิลลิเมตร หรือ 2.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 30-40 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 2.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว ขนาดของทังสเตน 1.6 มิลลิเมตร หรือ 2.4 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 1.6 มิลลิเมตร หรือ 2.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 70-80แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 3.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว หรือ 2 แนว ขนาดของทังสเตน 2.4 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 2.4 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 70-90 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 4.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 2 แนว ขนาดของทังสเตน 2.4 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 2.4 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 70-130 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 5.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 3 แนว ขนาดของทังสเตน 2.4 มิลลิเมตร หรือ 3.2 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 2.4 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 75-130 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 6.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 3 แนว ขนาดของทังสเตน 2.4 มิลลิเมตร หรือ 3.2 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 2.4 มิลลิเมตร หรือ 3.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 75-130 แอมป์ วัสดุชิ้นงานเป็นอลูมิเนียมหรืออลูมิเนียมอัลลอยกระแสที่ควรใช้คือกระแสสลับความถี่สูง ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 1.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว ขนาดของทังสเตน 1.6 มิลลิเมตร หรือ 2.4 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 2.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 40-50 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 2.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว ขนาดของทังสเตน 1.6 มิลลิเมตร หรือ 2.4 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 3.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 60-80 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 3.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว ขนาดของทังสเตน 2.4 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 3.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 110-130 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 4.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว หรือ 2 แนว ขนาดของทังสเตน 2.4 มิลลิเมตร หรือ 3.2 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 3.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 120-150 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 5.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว หรือ 2 แนว ขนาดของทังสเตน 3.2 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 3.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 150-200 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 6.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 3 แนว ขนาดของทังสเตน 2.4 มิลลิเมตร หรือ 3.2 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 2.4 มิลลิเมตร หรือ 3.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 75-130 แอมป์ วัสดุชิ้นงานเป็นทองแดงและทองแดงอัลลอย กระแสที่ควรใช้คือกระแสตรงที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 1.5 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว ขนาดของทังสเตน 1.6 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 2.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 90-100 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 3.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว ขนาดของทังสเตน 3.2 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 3.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 150-200 แอมป์ ที่ความหนาของชิ้นงานที่จะเชื่อม 5.0 มิลลิเมตร ควรเชื่อม 1 แนว ขนาดของทังสเตน 4.0 มิลลิเมตร ขนาดของลวดเชื่อมที่ใช้เติม 4.0 มิลลิเมตร กระแสที่ใช้ 180-300แอมป์
