กระบวนการทางเทคโนโลยีในการสร้างการเชื่อมต่อถาวรของวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันอันเนื่องมาจากการก่อตัวของพันธะอะตอมเรียกว่าการเชื่อม ในกรณีนี้ ณ จุดสัมผัส จะเกิดการหลอมรวมของวัสดุสองชนิดเป็นชิ้นเดียวอย่างหนาแน่น แม้ว่าจะมีการใช้การเชื่อมต่อดังกล่าวมาเป็นเวลานาน แต่การเชื่อมโลหะสมัยใหม่ ประเภทและเทคโนโลยีของการใช้งานได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้สามารถเชื่อมผลิตภัณฑ์ต่างๆ เข้าด้วยกันด้วยความน่าเชื่อถือและคุณภาพที่เพิ่มขึ้น
คุณสมบัติของการเชื่อมพื้นผิว
การเชื่อมโลหะทั้งหมดดำเนินการในสองขั้นตอน ประการแรกพื้นผิวของวัสดุจะต้องถูกทำให้เข้าใกล้กันมากขึ้นโดยระยะห่างของแรงของการเกาะติดกันระหว่างอะตอม ที่อุณหภูมิห้อง โลหะมาตรฐานจะไม่สามารถเชื่อมติดกันได้แม้ว่าจะถูกบีบอัดด้วยแรงจำนวนมากก็ตาม เหตุผลคือมีความแข็งทางกายภาพ ดังนั้นการสัมผัสเมื่อเข้าใกล้วัสดุดังกล่าวจะเกิดขึ้นในบางจุดเท่านั้น โดยไม่คำนึงถึงคุณภาพของการชุบผิว เป็นการปนเปื้อนบนพื้นผิวที่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการยึดเกาะของวัสดุ เนื่องจากฟิล์ม ออกไซด์ และชั้นของอะตอมของสิ่งเจือปนมักมีอยู่ในสภาพธรรมชาติ
ดังนั้นการสร้างการติดต่อระหว่างขอบของชิ้นส่วนสามารถทำได้ทั้งเนื่องจากการเสียรูปของพลาสติกที่เกิดขึ้นจากแรงกด หรือในกรณีของการหลอมของวัสดุ
ในขั้นต่อไปของการเชื่อมโลหะ การแพร่กระจายของอิเล็กตรอนจะดำเนินการระหว่างอะตอมของพื้นผิวที่เชื่อม ดังนั้นส่วนต่อประสานระหว่างขอบจะหายไปและเกิดพันธะอะตอมของโลหะหรือพันธะไอออนิกและโควาเลนต์ (ในกรณีของเซมิคอนดักเตอร์หรือไดอิเล็กทริก)
การจำแนกประเภทของการเชื่อม
เทคโนโลยีการเชื่อมมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและมีความหลากหลายมากขึ้น จนถึงปัจจุบันมีการเชื่อมโลหะประมาณ 20 ประเภท โดยแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มคือ
- การเชื่อมด้วยแรงดันกระทำโดยการใช้พลังงานกล เมื่อได้พันธะระหว่างผลึกด้วยวิธีการเปลี่ยนรูปพลาสติกของวัสดุ เป็นผลให้โลหะเริ่มไหลเคลื่อนไปตามแนวของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อโดยใช้ชั้นของสิ่งสกปรกที่ปนเปื้อน กระบวนการเปลี่ยนรูปและการเชื่อมต่อของพื้นผิวโดยไม่ต้องอุ่นก่อนเรียกว่าการเชื่อมเย็นสำหรับโลหะ ในกรณีนี้ พันธะระหว่างอะตอมจะก่อตัวขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่แน่นหนา
- การเชื่อมแบบฟิวชั่นทำได้โดยการเชื่อมต่อผลิตภัณฑ์โดยไม่ต้องใช้แรงกด แหล่งความร้อนในการเชื่อมโลหะดังกล่าว ได้แก่ เปลวไฟแก๊ส อาร์คไฟฟ้า พลังงานประเภทลำแสง ในระหว่างการเชื่อม พื้นผิวจะร้อนขึ้นและหลอมละลาย ทำให้เกิดพันธะระหว่างโลหะทั้งสองกับอิเล็กโทรด รวมกันเป็นสระเชื่อมทั่วไป หลังจากการหล่อเย็นและแข็งตัวขององค์ประกอบ หล่อต่อเนื่องตะเข็บ
- การเชื่อมโลหะด้วยความร้อนและแรงดัน สถานที่เชื่อมต่อของวัสดุถูกทำให้ร้อนก่อนแล้วจึงกด การให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนจะทำให้มีความเป็นพลาสติกที่จำเป็น และการกระทำทางกลจะรวมส่วนต่างๆ ของผลิตภัณฑ์เข้ากับการเชื่อมต่อแบบเสาหิน
เชื่อมฟิวชั่น
การเชื่อมประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในสภาพอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน การเชื่อมโลหะหลอมรวม:
- งานเชื่อมอาร์ค. ผลิตโดยการสร้างอาร์คไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงระหว่างโลหะกับอิเล็กโทรด
- ในพันธะพลาสม่า แหล่งความร้อนคือก๊าซไอออไนซ์ที่ผ่านด้วยความเร็วสูงผ่านอาร์คไฟฟ้า
- การเชื่อมตะกรันดำเนินการโดยให้ความร้อนกับฟลักซ์หลอมเหลว (ตะกรัน) ด้วยกระแสไฟฟ้า
- การยึดติดด้วยเลเซอร์เกิดขึ้นจากการประมวลผลพื้นผิวโลหะด้วยลำแสงเลเซอร์
- ในการเชื่อมด้วยลำแสงอิเล็กตรอน ข้อต่อจะถูกทำให้ร้อนโดยพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในสุญญากาศภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า
- การเชื่อมด้วยแก๊สของโลหะขึ้นอยู่กับการให้ความร้อนที่จุดเชื่อมต่อด้วยกระแสไฟ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของออกซิเจนและก๊าซ
เชื่อมอาร์ค
การเชื่อมอาร์คเกี่ยวข้องกับการใช้แหล่งจ่ายกระแสไฟที่มีค่าเล็กน้อยมาก ในขณะที่เครื่องมีแรงดันไฟน้อย หม้อแปลงเชื่อมต่อพร้อมกันกับโลหะชิ้นงานและอิเล็กโทรดเชื่อม
จากการเชื่อมโลหะด้วยอิเล็กโทรด อาร์คไฟฟ้าจึงเกิดขึ้น เนื่องจากขอบของชิ้นงานที่จะเชื่อมหลอมละลาย ในเขตการกระทำของส่วนโค้งจะมีการสร้างอุณหภูมิประมาณห้าพันองศา ความร้อนดังกล่าวเพียงพอที่จะหลอมโลหะใดๆ
ระหว่างการหลอมโลหะของชิ้นส่วนที่จะต่อและอิเล็กโทรด บ่อเชื่อมจะก่อตัวขึ้น ซึ่งกระบวนการยึดเกาะทั้งหมดเกิดขึ้น ตะกรันจะลอยขึ้นสู่พื้นผิวขององค์ประกอบที่หลอมเหลวและสร้างฟิล์มป้องกันพิเศษ ในกระบวนการเชื่อมอาร์กโลหะ ใช้อิเล็กโทรดสองประเภท:
- ไม่ละลาย
- ละลาย
เมื่อใช้อิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลือง จำเป็นต้องใส่ลวดพิเศษเข้าไปในบริเวณอาร์คไฟฟ้า อิเล็กโทรดสิ้นเปลืองจะเชื่อมกันอย่างอิสระ สารเติมแต่งพิเศษถูกเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบของอิเล็กโทรดดังกล่าวซึ่งไม่อนุญาตให้ส่วนโค้งออกไปและเพิ่มความเสถียร สิ่งเหล่านี้อาจเป็นองค์ประกอบที่มีการแตกตัวเป็นไอออนในระดับสูง (โพแทสเซียม โซเดียม)
วิธีการเชื่อมต่ออาร์ค
การเชื่อมอาร์คทำได้สามวิธี:
- วิธีแมนนวล ในกรณีนี้ ขั้นตอนการเข้าร่วมทั้งหมดจะดำเนินการด้วยตนเอง โดยใช้การเชื่อมอาร์คไฟฟ้าอย่างง่าย
- ให้ประสิทธิผลมากกว่าเดิมคือการเชื่อมโลหะกึ่งอัตโนมัติ ด้วยวิธีนี้ การเชื่อมจะทำด้วยตนเอง และลวดเติมจะถูกป้อนโดยอัตโนมัติ
- เชื่อมอัตโนมัติอยู่ภายใต้การดูแลโอเปอเรเตอร์ และงานทั้งหมดทำโดยเครื่องเชื่อม
เทคโนโลยีการเชื่อมแก๊ส
การเชื่อมประเภทนี้ทำให้คุณสามารถเชื่อมต่อโครงสร้างโลหะต่างๆ ได้ ไม่เพียงแต่ในโรงงานอุตสาหกรรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงที่บ้านด้วย เทคโนโลยีการเชื่อมโลหะนั้นไม่ซับซ้อนมากนัก ส่วนผสมของแก๊สระหว่างการเผาไหม้จะทำให้ขอบของพื้นผิวละลายซึ่งเต็มไปด้วยลวดเติม เมื่อเย็นตัวลง รอยต่อจะตกผลึกและสร้างการเชื่อมต่อที่แน่นหนาและเชื่อถือได้ของวัสดุ
การเชื่อมแก๊สมีข้อดีหลายประการ:
- ความสามารถในการเชื่อมต่อส่วนต่างๆ ออฟไลน์ นอกจากนี้ งานนี้ไม่ต้องการแหล่งพลังงานที่ทรงพลัง
- อุปกรณ์เชื่อมแก๊สที่เรียบง่ายและเชื่อถือได้ พกพาสะดวก
- ความสามารถในการดำเนินการกระบวนการเชื่อมที่ปรับได้ เนื่องจากง่ายต่อการเปลี่ยนมุมของไฟและความเร็วในการทำความร้อนพื้นผิวด้วยตนเอง
แต่การใช้อุปกรณ์ดังกล่าวก็มีข้อเสียเช่นกัน:
- บริเวณที่มีความร้อนสูงมีพื้นที่ขนาดใหญ่ ซึ่งส่งผลเสียต่อองค์ประกอบที่อยู่ใกล้เคียงของส่วนนั้น
- ไม่สามารถทำให้กระบวนการเชื่อมเป็นอัตโนมัติได้
- ต้องปฏิบัติตามมาตรการรักษาความปลอดภัยอย่างเคร่งครัด การทำงานกับส่วนผสมของแก๊สมีอันตรายจากการระเบิดในระดับสูง
- ความหนาของโลหะสำหรับการเชื่อมต่อที่มีคุณภาพไม่ควรเกิน 5 มม.
ตะกรันงานเชื่อม
การเชื่อมต่อประเภทนี้ถือเป็นวิธีการใหม่ในการเชื่อม พื้นผิวของชิ้นส่วนที่จะเชื่อมนั้นถูกปกคลุมด้วยตะกรัน ซึ่งถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าการหลอมของลวดและโลหะฐาน
ในระยะเริ่มแรก การเชื่อมจะคล้ายกับการเชื่อมอาร์กที่จมอยู่ใต้น้ำ จากนั้นหลังจากการก่อตัวของตะกรันเหลวที่เชื่อมแล้วส่วนโค้งก็หยุดไหม้ การหลอมขอบของชิ้นส่วนเพิ่มเติมเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างกระแส คุณสมบัติของการเชื่อมโลหะประเภทนี้คือให้ผลผลิตสูงในกระบวนการและคุณภาพของการเชื่อม
ข้อต่อเชื่อมแรงดัน
การเชื่อมพื้นผิวโลหะด้วยการเปลี่ยนรูปทางกลมักเกิดขึ้นในอุตสาหกรรมการผลิต เนื่องจากเทคโนโลยีนี้ต้องใช้อุปกรณ์ราคาแพง
สำหรับการเชื่อมด้วยแรงดันรวมถึง:
- การต่อชิ้นส่วนโลหะด้วยอัลตราโซนิก ดำเนินการโดยการสั่นสะเทือนของความถี่อัลตราโซนิก
- เชื่อมเย็น. ดำเนินการบนพื้นฐานของการเชื่อมต่อระหว่างอะตอมของสองส่วนโดยการสร้างแรงกดดันขนาดใหญ่
- วิธีตีหลอม รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ วัสดุถูกทำให้ร้อนในเตาเผาแล้วเชื่อมด้วยการตีขึ้นรูปด้วยกลไกหรือด้วยมือ
- เชื่อมแรงดันแก๊ส. คล้ายกับวิธีช่างตีเหล็กมาก ใช้เฉพาะอุปกรณ์แก๊สเพื่อให้ความร้อน
- ติดต่อไฟฟ้า. ถือเป็นหนึ่งในประเภทที่ได้รับความนิยมมากที่สุดด้วยการเชื่อมดังกล่าว การทำความร้อนของโลหะจะดำเนินการโดยการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไป
- ในการเชื่อมแบบกระจายแรงกดบนโลหะจะต่ำ แต่ต้องใช้อุณหภูมิความร้อนสูงของข้อต่อ
จุดเชื่อม
พื้นผิวที่จะเชื่อมระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้ว ภายใต้การกระทำของการกดอิเล็กโทรดจะบีบอัดชิ้นส่วนหลังจากนั้นจะใช้แรงดันไฟฟ้า สถานที่เชื่อมถูกทำให้ร้อนโดยกระแสที่ไหลผ่าน เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดเชื่อมขึ้นอยู่กับขนาดของแผ่นสัมผัสของอิเล็กโทรด
การเชื่อมแบบสัมผัสสามารถทำได้ด้านเดียวหรือสองด้าน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของอิเล็กโทรดที่สัมพันธ์กับชิ้นส่วนที่จะต่อเชื่อม
การเชื่อมต้านทานมีหลายประเภทที่ทำงานบนหลักการเดียวกัน เหล่านี้รวมถึง: การเชื่อมก้น, การเชื่อมตะเข็บ, การเชื่อมตัวเก็บประจุ
ความปลอดภัย
การทำงานกับอุปกรณ์เชื่อมมีความเกี่ยวข้องกับหลายปัจจัยที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงาน อุณหภูมิสูง สภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้ และควันสารเคมีที่เป็นอันตราย กำหนดให้บุคคลปฏิบัติตามมาตรการด้านความปลอดภัยอย่างเคร่งครัด:
- อุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ทั้งหมดต้องต่อสายดินและหุ้มฉนวนอย่างเหมาะสม
- จำเป็นต้องสวมชุดหลวมและถุงมือ เพื่อปกป้องผิวหน้าและดวงตา ควรใช้มาส์กที่มีกระจกสีเข้ม
- ชุดปฐมพยาบาลและถังดับเพลิงต้องอยู่ที่ที่ทำงานของช่างเชื่อม
- ห้องเชื่อมต้องมีอากาศถ่ายเท
- ห้ามดำเนินการใกล้กับวัตถุไวไฟ
- อย่าทิ้งขวดแก๊สไว้โดยไม่มีใครดูแล
การเชื่อมโลหะมีหลายประเภท ซึ่งช่างเชื่อมตัดสินใจเลือก ขึ้นอยู่กับความพร้อมของอุปกรณ์และความสามารถในการบรรลุผลงานที่ต้องการ ช่างเชื่อมต้องรู้จักอุปกรณ์และหลักการทำงานของอุปกรณ์บางอย่าง
