การเชื่อมอาร์กด้วยอิเล็กโทรดเป็นวิธีการเชื่อมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตทางอุตสาหกรรมโลหะที่จะเชื่อมคือขั้วหนึ่ง และอิเล็กโทรดคืออีกขั้วหนึ่งเมื่อขั้วทั้งสองอยู่ใกล้กัน จะเกิดส่วนโค้งขึ้นความร้อนที่เกิดจากการปล่อยส่วนโค้ง (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าการเผาไหม้ส่วนโค้ง) ใช้เพื่อเชื่อมต่ออิเล็กโทรดกับชิ้นงานที่หลอมละลายซึ่งกันและกันและสร้างรอยเชื่อมหลังจากการควบแน่น เพื่อให้ได้กระบวนการเชื่อมที่มีข้อต่อที่แข็งแรง
รูปที่ 1 ประวัติการเชื่อม
ประวัติโดยย่อ
หลังจากการทดลองการเชื่อมหลายครั้งในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 ชาวอังกฤษชื่อวิลลาร์ดได้รับสิทธิบัตรการเชื่อมอาร์กเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2408 เขาใช้กระแสไฟฟ้าทะลุชิ้นเหล็กขนาดเล็กสองชิ้นเพื่อหลอมชิ้นส่วนเหล่านั้นได้สำเร็จ และในอีกประมาณยี่สิบปีต่อมา ก็มีชาวรัสเซียคนหนึ่ง ชื่อเบอร์นาร์ดได้รับสิทธิบัตรสำหรับกระบวนการเชื่อมอาร์กเขารักษาส่วนโค้งระหว่างเสาคาร์บอนกับชิ้นงานเมื่ออาร์คถูกดำเนินการด้วยตนเองผ่านข้อต่อของชิ้นงาน ชิ้นงานที่จะเชื่อมจะถูกหลอมเข้าด้วยกันในทศวรรษที่ 1890 โลหะแข็งได้รับการพัฒนาเป็นอิเล็กโทรด ซึ่งถูกใช้ในสระหลอมเหลวและกลายเป็นส่วนหนึ่งของโลหะเชื่อมอย่างไรก็ตาม ออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศทำให้เกิดออกไซด์และไนไตรด์ที่เป็นอันตรายในโลหะเชื่อมส่งผลให้คุณภาพการเชื่อมไม่ดี
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ได้มีการตระหนักถึงความสำคัญของการปกป้องส่วนโค้งเพื่อหลีกเลี่ยงการแทรกซึมของอากาศ และการใช้ความร้อนของส่วนโค้งเพื่อสลายการเคลือบลงในอิเล็กโทรดของแผงป้องกันแก๊สกลายเป็นวิธีที่ดีที่สุดในช่วงกลางทศวรรษ 1920 อิเล็กโทรดเคลือบได้รับการพัฒนา ซึ่งทำให้คุณภาพของโลหะเชื่อมดีขึ้นอย่างมากในขณะเดียวกันก็อาจเป็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดของการเชื่อมอาร์กด้วยอุปกรณ์หลักในกระบวนการเชื่อม ได้แก่ เครื่องเชื่อมไฟฟ้า คีมเชื่อม และหน้ากากอนามัย
รูปที่ 2 หลักการเชื่อม
หลักการ
ส่วนเชื่อมนั้นใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานการเชื่อมภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าบางอย่าง ปรากฏการณ์การปล่อยประจุที่แข็งแกร่งและยาวนานเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรด (และปลายลวดเชื่อมหรือแกนเชื่อม) และชิ้นงานสาระสำคัญของส่วนโค้งของการเชื่อมคือการนำก๊าซนั่นคือก๊าซที่เป็นกลางในพื้นที่ที่มีส่วนโค้งตั้งอยู่จะถูกสลายตัวเป็นไอออนบวกที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนซึ่งเรียกว่าไอออไนซ์อนุภาคที่มีประจุทั้งสองนี้พุ่งตรงไปยังขั้วทั้งสองการเคลื่อนที่ในทิศทางทำให้ก๊าซในท้องถิ่นนำไฟฟ้าให้เกิดส่วนโค้งส่วนโค้งไฟฟ้าจะแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อน ซึ่งจะทำให้โลหะร้อนและละลายจนเกิดเป็นรอยเชื่อม
หลังจากที่ส่วนโค้งถูกกระตุ้นให้ "จุดไฟ" กระบวนการคายประจุจะสามารถสร้างอนุภาคมีประจุที่จำเป็นในการรักษาการปล่อยประจุ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์การปล่อยประจุอย่างยั่งยืนในตัวเองและกระบวนการปล่อยส่วนโค้งนั้นมีแรงดันไฟฟ้าต่ำ กระแสสูง อุณหภูมิสูง และการเรืองแสงที่แข็งแกร่งด้วยกระบวนการนี้ พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน พลังงานกล และพลังงานแสงการเชื่อมใช้พลังงานความร้อนและพลังงานกลเป็นหลักเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการเชื่อมต่อโลหะ
ในระหว่างการเชื่อม ส่วนโค้งจะไหม้ระหว่างแกนเชื่อมและชิ้นงานเชื่อม หลอมชิ้นงานและแกนอิเล็กโทรดเพื่อสร้างสระหลอมเหลวในเวลาเดียวกัน การเคลือบอิเล็กโทรดก็ละลายเช่นกัน และเกิดปฏิกิริยาทางเคมีจนเกิดตะกรันและก๊าซ ซึ่งช่วยปกป้องส่วนปลายของอิเล็กโทรด หยด บ่อหลอมเหลว และโลหะเชื่อมที่มีอุณหภูมิสูง
การจำแนกประเภทหลัก
วิธีการเชื่อมอาร์กทั่วไปส่วนใหญ่ได้แก่ การเชื่อมอาร์กโลหะแบบป้องกัน (SMAW), การเชื่อมอาร์กแบบจุ่ม (SAW), การเชื่อมอาร์คทังสเตนด้วยแก๊ส (การเชื่อม GTAW หรือ TIG), การเชื่อมอาร์กพลาสม่า (PAW) และการเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (การเชื่อม GMAW, MIG หรือ MAG ) ฯลฯ
รูปที่ 3 อิเล็กโทรดเชื่อม E7018
การเชื่อมอาร์กโลหะแบบชีลด์ (SMAW)
การเชื่อมอาร์กโลหะที่มีชีลด์ใช้อิเล็กโทรดและชิ้นงานเป็นสองอิเล็กโทรด และใช้ความร้อนและแรงเป่าของส่วนโค้งเพื่อละลายชิ้นงานเฉพาะที่ระหว่างการเชื่อมในเวลาเดียวกัน ภายใต้การกระทำของความร้อนส่วนโค้ง ปลายอิเล็กโทรดจะละลายจนกลายเป็นหยด และชิ้นงานจะละลายบางส่วนจนกลายเป็นหลุมรูปไข่ที่เต็มไปด้วยโลหะเหลวโลหะเหลวหลอมเหลวและหยดของชิ้นงานก่อตัวเป็นแอ่งหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการเชื่อม สารเคลือบและอโลหะเป็นสิ่งเจือปนจะละลายซึ่งกันและกันและก่อตัวเป็นสารอโลหะที่ปกคลุมพื้นผิวของรอยเชื่อมผ่านการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เรียกว่าตะกรันเมื่อส่วนโค้งเคลื่อนที่ สระที่หลอมละลายจะเย็นลงและแข็งตัวเพื่อสร้างรอยเชื่อมเรามีลวดเชื่อมสำหรับ SMAW หลากหลายรุ่น รุ่นยอดนิยมได้แก่E6010, E6011, E6013, E7016, E7018, และสำหรับสแตนเลส, เหล็กหล่อ, พื้นผิวแข็งฯลฯ
รูปที่ 4 การเชื่อมอาร์กแบบจุ่ม
การเชื่อมอาร์กใต้น้ำ (SAW)
การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มเป็นวิธีที่อาร์กไหม้ใต้ชั้นฟลักซ์สำหรับการเชื่อมอิเล็กโทรดโลหะที่ใช้ในการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มนั้นเป็นลวดเปลือยที่จะถูกป้อนเข้าไปโดยอัตโนมัติโดยไม่หยุดชะงักโดยทั่วไป รถเข็นสำหรับการเชื่อมหรืออุปกรณ์เครื่องกลและไฟฟ้าอื่นๆ จะถูกใช้เพื่อรับรู้การเคลื่อนที่อัตโนมัติของส่วนโค้งในระหว่างกระบวนการเชื่อมส่วนโค้งของการเชื่อมอาร์กที่จมอยู่ใต้น้ำจะไหม้ภายใต้ฟลักซ์แบบละเอียดความร้อนของส่วนโค้งจะละลายและระเหยชิ้นส่วนที่กระทำโดยตรงโดยส่วนโค้งของชิ้นงาน ปลายลวดเชื่อมและฟลักซ์ และไอของโลหะและฟลักซ์จะระเหยกลายเป็นช่องปิดรอบส่วนโค้งเผาในโพรงนี้โพรงล้อมรอบด้วยฟิล์มตะกรันที่ประกอบด้วยตะกรันที่เกิดจากการหลอมฟลักซ์ฟิล์มตะกรันนี้ไม่เพียงแยกอากาศจากการสัมผัสกับส่วนโค้งและสระที่หลอมละลายได้ดี แต่ยังป้องกันไม่ให้ส่วนโค้งแผ่ออกไปอีกด้วยลวดเชื่อมที่ได้รับความร้อนและหลอมละลายโดยส่วนโค้งจะอยู่ในรูปของหยดและผสมกับโลหะชิ้นงานที่หลอมละลายเพื่อสร้างสระหลอมเหลวตะกรันที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะลอยอยู่บนสระน้ำหลอมเหลวนอกเหนือจากการแยกทางกลและการปกป้องโลหะในสระที่หลอมละลายแล้ว ตะกรันที่หลอมเหลวยังผ่านปฏิกิริยาทางโลหะวิทยากับโลหะในสระที่หลอมละลายในระหว่างกระบวนการเชื่อม ซึ่งส่งผลต่อองค์ประกอบทางเคมีของโลหะเชื่อมส่วนโค้งเคลื่อนไปข้างหน้า และโลหะในสระที่หลอมละลายจะค่อยๆ เย็นลงและตกผลึกเพื่อสร้างรอยเชื่อมหลังจากที่ตะกรันหลอมเหลวที่ลอยอยู่บนส่วนบนของสระหลอมละลายเย็นตัวลง เปลือกตะกรันจะถูกสร้างขึ้นเพื่อปกป้องรอยเชื่อมที่อุณหภูมิสูงและป้องกันไม่ให้เกิดออกซิไดซ์ต่อไปเราจัดเตรียมฟลักซ์สำหรับ SAWเอสเจ101,เอสเจ301,เอสเจ302
รูปที่ 5 การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส-TIG
Gas ตุนGSTen การเชื่อมอาร์ค/การเชื่อมก๊าซเฉื่อยทังสเตน (GTAW หรือ TIG)
การเชื่อม TIG หมายถึงวิธีการเชื่อมอาร์กที่ใช้ทังสเตนหรือโลหะผสมทังสเตน (ทังสเตนทอเรียม ทังสเตนซีเรียม ฯลฯ) เป็นอิเล็กโทรดและอาร์กอนเป็นก๊าซป้องกัน เรียกว่าการเชื่อม TIG หรือการเชื่อม GTAWระหว่างการเชื่อมสามารถเติมหรือเติมโลหะตัวเติมได้ตามรูปแบบร่องของรอยเชื่อมและประสิทธิภาพของโลหะตัวเชื่อมมักจะเติมโลหะฟิลเลอร์จากด้านหน้าของส่วนโค้งเนื่องจากความพิเศษของอลูมิเนียม-แมกนีเซียมและวัสดุโลหะผสม จึงจำเป็นต้องมีการเชื่อมอาร์กทังสเตน AC สำหรับการเชื่อม และการเชื่อมอาร์กทังสเตน DC ใช้สำหรับวัสดุโลหะอื่นๆเพื่อที่จะควบคุมอินพุตความร้อน การเชื่อมอาร์กทังสเตนอาร์กอนแบบพัลซ์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นลวดเชื่อม TIG ที่ใช้หลักๆ คือAWS ER70S-6, ER80S-G,ER4043,ER5356,HS221และอื่น ๆ.
รูปที่ 5 การเชื่อมพลาสมาอาร์ค
การเชื่อมอาร์กพลาสม่า (PAW)
พลาสมาอาร์กเป็นรูปแบบพิเศษของอาร์คส่วนโค้งยังเป็นทังสเตนหรือโลหะผสมทังสเตน (ทังสเตนทอเรียม ทังสเตนซีเรียม ฯลฯ ) เป็นอิเล็กโทรดส่วนโค้งโดยใช้อาร์กอนเป็นก๊าซป้องกัน แต่อิเล็กโทรดทังสเตนไม่ยื่นออกมาจากหัวฉีด แต่หดกลับเข้าไปในหัวฉีดหัวฉีด ระบายความร้อนด้วยน้ำหรือที่เรียกว่าหัวฉีดระบายความร้อนด้วยน้ำก๊าซเฉื่อยแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งคือก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรดทังสเตนและหัวฉีดระบายความร้อนด้วยน้ำ เรียกว่าก๊าซไอออนอีกส่วนหนึ่งคือก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาระหว่างหัวฉีดระบายความร้อนด้วยน้ำกับฝาครอบแก๊สป้องกัน เรียกว่า แก๊สชิลด์ดิ้ง (Shielding gas) โดยใช้พลาสมาอาร์กเป็นแหล่งความร้อนในการเชื่อม ตัด พ่น พ่นพื้นผิว ฯลฯ
รูปที่ 5 การเชื่อมโลหะ-ก๊าซเฉื่อย
การเชื่อมโลหะด้วยแก๊สเฉื่อย (MIG)
การเชื่อม MIG หมายความว่าลวดเชื่อมจะเข้ามาแทนที่อิเล็กโทรดทังสเตนลวดเชื่อมนั้นเป็นหนึ่งในเสาของส่วนโค้งซึ่งมีบทบาทในการนำไฟฟ้าและการอาร์กและในขณะเดียวกันก็เป็นวัสดุอุดซึ่งจะถูกหลอมอย่างต่อเนื่องและเติมลงในแนวเชื่อมภายใต้การกระทำของส่วนโค้งก๊าซป้องกันที่ใช้กันทั่วไปรอบๆ ส่วนโค้งอาจเป็นก๊าซเฉื่อย Ar ซึ่งเป็นก๊าซ CO ที่ใช้งานอยู่2หรือ Ar+CO2ก๊าซผสมการเชื่อม MIG ที่ใช้ Ar เป็นก๊าซป้องกันเรียกว่าการเชื่อม MIGการเชื่อม MIG ที่ใช้ CO2เนื่องจากก๊าซป้องกันเรียกว่า CO2การเชื่อมMIG ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือAWS ER70S-6, ER80S-G.
เวลาโพสต์: 17 ส.ค.-2021