งานเชื่อมโลหะ

ช่างเชื่อมโลหะ

1.ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการเชื่อม

การเชื่อมโลหะ (Welding)

คือ การต่อโลหะ 2 ชิ้นให้ติดกันโดยการให้ความร้อนแก่โลหะจนหลอมละลาย ติดเป็นเนื้อเดียวหัน หรือโดยการเติมลวดเชื่อมเป็นตัวให้ประสาน วิธีการเชื่อมโลหะแบ่งออกได้ดังนี้

1.การเชื่อมแก๊ส (Gas Welding) 

คือการหลอมเหลวโลหะ แหล่งความร้อนที่ใช้เกิดมาจากการเผาไหม้ระหว่าง แก๊ส อะเซทีลีน ซึ่งเป็นแก๊สเชื้อเพลิง และแก๊สออกซิเจน อุณหภูมิของการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ให้ความร้อนสูง 3200°C และจะไม่มีเขม่าหรือควัน

2. การเชื่อมไฟฟ้า ((Arc Welding)

การเชื่อมไฟฟ้า หรือ "อาร์ค" ความร้อนที่ใช้ในการเชื่อมเกิดจากประกายอาร์ค ระหว่างชิ้นงาน และลวดเชื่อมซึ่งหลอมละลายลวดเชื่อม เพื่อทำหน้าที่ประสานเนื้อโลหะเข้าด้วยกัน

3. การเชื่อมอัด (Press Welding)

คือ การประสานโลหะ 2 ชิ้น โดยใช้ความร้อน กับชิ้นงานในบริเวณที่จะทำการเชื่อม จากนั้นใช้แรงอัดส่วนที่หลอมละลายจนกระทั่งชิ้นงานติดกันเป็นจุด หรือเกิดแนวความ

4. การเชื่อม TIG (Tungsten Inert Gas Welding)

เป็นวิธีเชื่อมโลหะด้วยความร้อน ที่เกิดจากการอาร์คระหว่างลวดทังสเตน กับชิ้นงาน โดยมีแก๊สเฉื่อยปกคลุมบริเวณเชื่อม และบ่อหลอมละลายเพื่อไม่ไห้บรรยากาศภายนอกเข้ามาทำปฏิกิริยา

5. การเชื่อม MIG (Metal Inert Gas Welding) 
เป็นกระบวนการเชื่อมที่สร้างความร้อน ระหว่างลวดเชื่อมกับชิ้นงาน ลวดเชื่อมที่ใช้จะเป็นลวดเชื่อมเปลือยที่ส่งป้อนอย่างต่อเนื่อง ไปยังบริเวณอาร์ค และทำหน้าที่เป็นโลหะเติมลงยังบ่อหลอมละลาย บริเวณบ่อหลอมละลายจะถูกปกคลุมไปด้วยแก๊สเฉื่อย เพื่อไม่ให้เกิดการรวมตัวกับอากาศ

6. การเชื่อมใต้ฟลักซ์ (Submerged Arc Welding)
การเชื่อมใต้ฟลักซ์เป็นกระบวนการเชื่อมไฟฟ้าที่ได้รับความร้อนจากการอาร์คระหว่างลวดเชื่อมเปลือยกับชิ้นงานเชื่อม โดยมีฟลักซ์ชนิดเม็ด (Granular Flux) ปกคลุมบริเวณอาร์ค และฟลักซ์ส่วนที่อยู่ใกล้ กับเนื้อเชื่อมจะหลอมละลายปกคลุมเนื้อเชื่อมเพื่อป้องกันอากาศภายนอกทำปฏิกิริยากับแนวเชื่อม ส่วนลักซ์ที่อยู่ห่างจากเนื้อเชื่อมจะไม่หลอมละลาย และไม่สามารถ

 2.การเตรียมเครื่องมือ/อุปกรณ์/วัสดุ

 เครื่องมืออุปกรณ์ในการเชื่อมไฟฟ้า

1 เครื่องเชื่อม (WELDING MACHINE)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าทั้งแรงดัน และกระแสไฟฟ้าให้เหมาะสม ที่จะทำให้เกิดการอาร์ค
ที่มีความร้อนสูงมากพอที่จะทำการเชื่อมได้ กระแสไฟฟ้าทั้งกระแสตรง (DC) และกระแสสลับ (AC) ใช้ทำการเชื่อมได้ทั้งสองอย่าง ดังนั้นเครื่องเชื่อมจึงถูกผลิตขึ้นมาหลายชนิด ที่มีใช้กันแพร่หลาย
ในท้องตลาด แบ่งเป็นประเภทใหญ่ ๆ 3 ชนิด

1.1แบบหม้อแปลง (TRANSFORMER)ผลิตกระแสไฟสลับ (AC) โครงสร้างหลักประกอบด้วย ขดลวดปฐมภูมิ และทุติยภูมิ พันอยู่บนแกนเหล็ก พร้อมชุดปรับค่ากระแสไฟซึ่งมีแบบ "TAP" หรือ แบบปรับกระแสต่อเนื่องโดยใช้ระบบ "MECHANIC"

1.2 แบบหม้อแปลงเรียงกระแส (TRANSFORMER RECTIFIER)โครงสร้างคล้ายกับเครื่องแบบหม้อแปลง
กระแสไฟสลับเพียงแต่เพิ่มวงจรเรียงกระแสเพื่อเปลี่ยนเป็นกระแสไฟตรง ,เครื่องชนิดส่วนใหญ่
ใช้ได้ทั้งกระแสไฟสลับ (AC)และกระแสไฟตรง แบบขั้วตรง(DCSP) หรือ กลับขั้ว (DCRP) ชุดปรับค่ากระแสไฟเหมือนกับเครื่องกระแสสลับ และมีแบบปรับด้วย "RHEOSTAT"

1.3 แบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง (DC GENERATOR)
เครื่องเชื่อมนี้จะประกอบด้วย สองส่วนหลักคือส่วนที่ 1 ตัวขับเคลื่อนซึ่งอาจเป็นมอเตอร์ไฟฟ้า
หรือเครื่องยนต์ไปขับ ส่วนที่ 2 ตัวกำเนิดกระแสไฟ ซึ่งจะจ่ายกระแสไฟเชื่อมอย่างคงที่สม่ำเสมอ
และบางชนิดนอกจากจะปรับค่ากระแสไฟเชื่อมได้แล้วยังสามารถปรับค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้อีกด้วย 

2. หัวจับลวดเชื่อม (ELECTRODE HOLDER)
เป็นอุปกรณ์ใช้สำหรับเป็นมือถือและจับยึดลวดเชื่อมขณะทำการเชื่อมโดยจะต่อกับสายไฟที่มาจากเครื่องเชื่อมขนาดจะบอก
เป็นจำนวนแอมแปร์ที่ใช้เชื่อม เช่น  200 300 500  แอมแปร์

3. คีมจับสายดิน (GROUND CLAMP)

 เป็นอุปกรณ์ใช้จับยึดสายดินให้แน่นกับชิ้นงาน

4. สายไฟเชื่อม (CABLE)

สายไฟเชื่อมนี้จะต้องเป็นแบบที่ใช้งานหนักสามารถอ่อนตัวได้ ฉนวนหุ้มจะต้องคงทนต่อการใช้งานหยาบ ๆ ในโรงงานได้ สายไฟเชื่อมจะต่อกับอุปกรณ์เชื่อมโดยใช้ห่วงและข้อต่อ ซึ่งจะต้องต่อให้แน่น มิฉะนั้นบริเวณข้อต่อนั้นจะเกิดความร้อนมาก จนไหม้สายไฟได้

5. หน้ากากเชื่อม (HELMET AND HAND SHIELD)
ใช้ป้องกันรังสีต่าง ๆ สะเก็ดโลหะร้อนจากการเชื่อม เลนส์กรองแสงอุลตราไวโอเล็ทจะต้องเลือกใช้ให้เหมาะกับงาน

AWS เบอร์ 6 - 7 เชื่อมโดยใช้กระแสไฟประมาณ 30 แอมป์

AWS เบอร์ 8 เชื่อมโดยใช้กระแสไฟประมาณ 75 แอมป์
AWS เบอร์ 10 เชื่อมโดยใช้กระแสไฟประมาณ 200 แอมป์
AWS เบอร์ 14 เชื่อมโดยใช้กระแสไฟประมาณ 400 แอมป์

6. ชุดหนัง (APRON AND GLOVES)

เป็นสิ่งจำเป็นมากในการเชื่อมไฟฟ้าใช้เพื่อป้องกัน รังสีอุลตราไวโอเล็ท ความร้อนและสะเก็ดไฟเชื่อม
นอกจากนี้ยังลดอันตรายจากไฟฟ้าดูดได้อีกด้วย

7. ค้อนเคาะสแลค และแปรง (CLEANING TOOLS)
ใช้สำหรับเคาะสแลค เม็ดโลหะ และทำความสะอาดแนวเชื่อม

3.การปฏิบัติงานเชื่อมตาม ลำดับขั้นการทำงาน

              ลำดับขั้นในการเตรียมงานต่าง ๆ ที่จะกล่าวในที่นี้เป็นพื้นฐานที่จะต้องปฏิบัติในทุก ๆ ใบงานสำหรับในงานต่อ ๆ ไปจะละไว้ในฐานที่เข้าใจ ซึ่งนักเรียนจะต้องศึกษา และทำความเข้าใจ และนำไปปฏิบัติทุกใบงานหรือทุกครั้งที่ท่านเชื่อม

1.ทำความสะอาดโต๊ะเชื่อม

- ใช้แปรงลวดขัดทำความสะอาดโต๊ะเชื่อม
สิ่งที่ควรรู้  1. การรักษาโต๊ะเชื่อมให้สะอาดจะช่วยให้การเชื่อมดีขึ้น กระแสไฟเดินได้สะดวก สะดวก

2.จัดเตรียมเครื่องมือและอุปกรณ์

- จัดเตรียมอุปกรณ์ป้องกันอันตราย หน้ากากเชื่อม เอี้ยมหรือเสื้อหนัง ถุงมือยาวปลอกแขนหนัง หมวก

- แปรงลวด ค้อนเคาะสแลด คีมจับงานร้อนควรวางไว้บนโต๊ะ อย่างมีระเบียบเรียบร้อย

ข้อสังเกต 1.กระจกหน้ากากเชื่อมใช้ AWS 10 และมีกระจกใสปิดหน้า
             3.จัดเตรียมวัสดุ

- แผ่นเหล็กเหนียว ซึ่งจะกำหนดขนาดไว้ในทุกใบงาน

- ลวดเชื่อม ซึ่งจะบอกขนาด และสัญลักษณ์ไว้ทุกใบงาน
             4.ประกอบเครื่องเชื่อม     

- ติดตั้งสายเชื่อมเข้าเครื่อง

สิ่งที่ควรรู้ 1.ข้อต่อหรือรอยต่อของสายเชื่อม ถ้าไม่แน่นจะทำให้เกิดความร้อนสูงจนละลายได้

                5.การตั้งกระแสไฟเชื่อม

- ตั้งที่ปรับกระแสหยาบในช่วงขนาดกระแสที่ต้องการ

- ตั้งที่ปรับกระแสละเอียดให้ได้ค่ากระแสตามที่แต่ละใบงานกำหนด

สิ่งที่ควรรู้  1.กระแสไฟเชื่อมจะวัดเป็นแอมแปร์ จะอ่านค่าได้จากแอมป์มิเตอร์ขณะทำการเชื่อมเท่านั้น
                2. แรงดันไฟฟ้าจะวัดเป็นโวลต์ จะเป็นแรงผลักดันให้กระแสไฟวิ่งผ่านการอาร์คไปจะอ่านค่าได้  

                จากโวลต์มิเตอร์เปิดเครื่องเชื่อม

ข้อควรระวัง 1. อย่าปรับกระแสไฟขณะทำการเชื่อม อุปกรณ์ภายในเครื่องอาจชำรุดเสียหายได้

6.เตรียมการเชื่อม

- ยึดสายดินเข้ากับโต๊ะเชื่อมบริเวณที่ไม่เกะกะการเชื่อม

- เปิดสวิตซ์เครื่องเชื่อม

- ใส่ลวดเชื่อมกับหัวจับลวดเชื่อม

ข้อควรระวัง   1.ตรวจดูให้แน่ใจว่าหัวจับลวดเชื่อมไม่ติดอยู่กับสายดินหรือโต๊ะงาน ก่อนเปิดเครื่อง

                      2. เมื่อจะทำการเชื่อมจะต้องสวมชุดป้องกันอันตราย
                      3.บริเวณที่ทำการเชื่อมควรมีการระบายอากาศที่พอดี

                7.การปฏิบัติเมื่อเลิกเชื่อม

- ปิดสวิทช์ที่เครื่อง

- เก็บ ม้วนสายให้เรียบร้อย

- ทำความสะอาดโต๊ะ และเครื่องเชื่อม

4.แบบของรอยต่อเชื่อม 

แบบของรอยต่อเชื่อมต่าง ๆ สามารถแยกออกได้ตามพื้นฐานของรอยต่อเชื่อมเบื้องต้นสำหรับผู้ฝึกปฏิบัติงานใหม่ ได้ดังนี้

4.1แบบรอยต่อชน (Butt Joint)

4.2 แบบรอยต่อเกย (Lap Joint)

4.3 แบบรอยต่อมุม (Corner Joint)

4.4 แบบรอยต่อตัวที (T - Joint)

5.5 แบบรอยต่อขอบ (Edge Joint)

5.ตำแหน่งท่าเชื่อมไฟฟ้า

ในการเชื่อมไฟฟ้าจะมีท่าเชื่อมในลักษณะต่าง ๆ ดังนี้

1.การเชื่อมต่อเกยในท่าราบ การเชื่อมต่อเกยท่าราบเป็นแบบของรอยต่อที่นิยมใช้กันมากในงานอุตสาหกรรม ด้านต่าง ๆ จัดเป็นรอยต่อที่ประหยัด ไม่เสียเวลาในการเตรียมงาน รอยต่อเกยจะมีความแข็งแรงสูงสุดเมื่อเชื่อมรอยต่อทั้งสองด้าน ในการเชื่อมจะต้องไม่ใช้กระแสไฟสูงเกินไป มุมของลวดเชื่อมในขณะเชื่อมประมาณ 45 - 60 องศา การเคลื่อนไหวลวดเชื่อมจะเป็นลักษณะเดินหน้า ถอยหลัง ไปตามแนวเชื่อม การเคลื่อนไหวลวดเชื่อมเช่นนี้จะเป็นการอุ่นโลหะงานให้ร้อนล่วงหน้าก่อนที่ จะเชื่อมไปถึง ซึ่งจะทำให้รอยเชื่อมนูนสมบูรณ์ และป้องกันไม่ให้แสลคหลอมเหลวไหลล้ำหน้ารอยเชื่อม

2.การเชื่อมรอยต่อชนท่าราบ รอยต่อชนท่าราบเป็นรอยต่อที่ใช้กันมากสำหรับการต่อโลหะงานทั่วไป  โลหะงานซึ่งหนาเกิน ¼ นิ้ว เมื่อทำการเชื่อมรอยต่อทั้งสองด้านแล้วจะเป็นรอยต่อที่มีประสิทธิภาพสูงมาก การที่จะให้รอยเชื่อมมีความแข็งแรงมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของการซึมลึก ของรอยเชื่อม ขนาดของการซึมลึกจะขึ้นอยู่กับขนาดของลวดเชื่อมและกระแสที่ใช้ในการเชื่อม สำหรับงานที่มีความหนา 3/16 นิ้ว เมื่อเชื่อมรอยต่อเพียงด้านเดียว รอยต่อจะเว้นระยะไว้เสมอ การเชื่อมรอยต่อชนท่าราบจะต้องปรับกระแสให้เหมาะกับลวดเชื่อม ขณะเชื่อมลวดเชื่อมจะต้องเอียงไปข้างหน้า 10 - 20 องศาตามทิศทางที่ลวดเชื่อมเคลื่อนที่ไป

3.การเชื่อมรอยต่อรูปตัวทีในท่าราบ การ เชื่อมรอยต่อชนรูปตัวที จะต้องปรับกระแสไฟให้สูงพอที่จะทำให้โลหะหลอมเหลวจนไหลได้ง่าย เพื่อทำให้เกิดการซึมลึกลงไปจนถึงส่วนล่างสุดของรอยต่อ การบังคับลวดเชื่อมไปยังมุมของรอยต่อ ต้องชี้อยู่บนโลหะแผ่นตั้งมากกว่าแผ่นนอน  พร้อมกับเอียงลวดเชื่อมไปข้างหน้าประมาณ 30 - 40 องศา พยายามเคลื่อนลวดเชื่อมด้วยความเร็วสม่ำเสมอ และมีการเดินหน้าถอยหลังในระยะสั้น เพื่อเป็นการอุ่นงานส่วนล่างสุดของรอยต่อ และยังป้องกันแสลคหลอมเหลวไหลล้ำหน้ารอยเชื่อม

4. การเชื่อมในท่าขนานนอน การเชื่อมรอยต่อแบบต่าง ๆ ในท่าขนานนอน การบังคับลวดเชื่อมจะต้องบังคับให้ลวดเชื่อมชี้ขึ้นเป็นมุม 20 องศา เพื่อใช้แรงผลักดันจากการอาร์ค ช่วยพยุงให้โลหะที่หลอมเหลวในแอ่งไหลลงมาให้ไหลย้อนขึ้นไปกับรอยเชื่อม นอกจากนี้จะต้องเอียงลวดเชื่อมเป็นมุม 20 องศาในทิศทางการเคลื่อนที่ของลวดเชื่อมด้วย เช่นเดียวกับการเชื่อมในท่าราบ

5.การเชื่อมในท่าตั้ง การฝึกหัดท่าเชื่อมลักษณะนี้แบ่งออกเป็น 2 วิธีคือ การเชื่อมขึ้น (Up Hill) และการเชื่อมลง (Down Hill) การเชื่อมขึ้น มีเทคนิคที่สำคัญ คือการบังคับให้ลวดเชื่อมตั้งฉากกับพื้นผิวโลหะงานและการเอียงลวดเชื่อมทำมุมชี้ขึ้นไม่เกิน10 องศา การปรับกระแสควรปรับให้มีกระแสค่อนข้างสูงเสมอ ขณะทำการเชื่อมควรเคลื่อนไหวลวดเชื่อมเป็นแบบยกขึ้น แล้วลดต่ำลงมาที่แอ่งโลหะหลอมเหลวเป็นระยะประมาณ 2 นิ้วแต่ระวังอย่าให้การอาร์คดับ

การเชื่อมลง จะต้องปรับกระแสให้เพิ่มขึ้น เอียงลวดเชื่อมทำมุมชี้ขึ้นประมาณ 15 - 20 องศา และบังคับลวดเชื่อมให้ตั้งฉากกับผิวหน้าของโลหะงาน ขณะเชื่อมควรใช้ระยะอาร์คสั้น ๆ เพราะตามปกติแล้วแสลค จะละลายไหลล้ำหน้ารอยเชื่อม เมื่อเห็นว่าแสลค ไหลพยายามลดระยะอาร์คให้สั้นลง พร้อมกับเพิ่มความเร็วให้มากขึ้น ถ้าไม่ได้ผลให้เคาะแสลคออกทำความสะอาด แล้วเริ่มเชื่อมต่อไป

6.ท่าเชื่อมเหนือศีรษะ เป็นท่าเชื่อมที่ปฏิบัติยากที่สุด และเกิดอันตรายกับผู้ปฏิบัติมากที่สุดถ้าหากสวมชุดปฏิบัติงานไม่ถูกต้อง ที่สำคัญสำหรับการเชื่อมท่าเหนือศีรษะคือ การปรับขนาดของกระแสไฟต้องให้สูงไว้ และใช้ระยะอาร์คสั้น ๆ บังคับให้ลวดเชื่อมตั้งฉากกับพื้นผิวโลหะงาน และทำมุมเอียงประมาณไม่เกิน 10 องศา ตามทิศทางการที่ลวดเชื่อมเคลื่อนที่ไป การเคลื่อนที่ลวดเชื่อมจะเป็นลักษณะเดินหน้าถอยหลัง หรือเคลื่อนไหวลวดเชื่อมแบบส่าย 

6.ความปลอดภัยในการเชื่อมไฟฟ้า

การปฏิบัติการเชื่อมใดๆผู้ปฏิบัติต้องคำนึงถึงความปลอดภัยไว้เสมอเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดอุบัติเหตุกับตนเองหรือผู้อื่นความปลอดภัยเหล่านี้ได้แก่

              1. การป้องกันดวงตาและใบหน้า เพื่อไม่ให้ได้รับอันตรายจากรังสีอุตราไวโอเลต และรังสีอินฟาเรท หรือสะเก็ดไฟ โดยการสวมแว่นตานิรภัยและหน้ากากเชื่อม

2. ขณะทำการเชื่อมควรสวมเครื่องแต่งกายที่ทำด้วยวัสดุทนไฟหรือติดไฟยาก

3. ถ้าเสื้อผ้าหรือกางเกงที่มีกระเป๋าจะต้องมีฝาปิด กางเกงจะต้องไม่พับขา

4. ขณะปฏิบัติงานควรสวมถุงมือหนังสำหรับการต่อเชื่อม

5. ถ้าไม่มีความรู้เรื่องไฟฟ้า ห้ามทำการต่อไฟฟ้าเข้าเครื่องเชื่อมเอง ควรปล่อยเป็นหน้าที่ของช่างไฟฟ้า

6. อย่าปล่อยให้ร่างกายส่วนหนึ่งส่วนใดถูกรังสีขณะทำการเชื่อม

7. ห้องปฏิบัติงานต้องมีอากาศถ่ายเทได้สะดวก ป้องกันควันที่เกิดจากการเชื่อม

8. หลีกเลี่ยงการปฏิบัติงานในที่เปียกชื้นเพราะอาจถูกไฟฟ้าดูดได้

9. ขณะทำการเชื่อมต้องคำนึงถึงแหล่งวัตถุไวไฟ ควรให้อยู่ห่าง ๆ

10. ควรมีถังดับเพลิงอยู่ในบริเวณที่ทำการเชื่อม