ReadyPlanet.com
dot
เครื่องเชื่อมโลหะ
dot
bulletFIMER เครื่องเชื่อมคุณภาพจากอิตาลี
bulletเครื่องเชื่อมซีโอทู MIG-MAG
bulletเครื่องเชื่อมธูปไฟฟ้า MMA-STICK
bulletเครื่องเชื่อมอาร์กอน TIG
bulletเครื่องเชื่อมเซาะร่อง-เก๊าจ์ Air Carbon Arc Gouging
bulletเครื่อง Multifunction เอนกประสงค์
bulletเครื่องลับทังสเตน Tungsten Grinder
bulletเครื่องเชื่อมจุด-สปอต Spot Welding
bulletเครื่องยิงน๊อตสตัด Stud
bulletPanasonic พานาโซนิค
bulletเครื่องมือสอง
dot
เครื่องตัดโลหะ-เครื่องมือช่วยเชื่อม
dot
bulletเครื่องตัดพลาสมา Air Plasma Cutting
bulletเครื่องตัดแก๊ส เครื่องช่วยเชื่อมอัตโนมัติ
bulletCNC Gas Cutting Machine
bulletโต๊ะหมุนชิ้นงาน Turn Table Positioner
dot
อุปกรณ์งานเชื่อม-งานตัดโลหะ
dot
bulletอะไหล่ เชื่อมอาร์กอน TIG
bulletอะไหล่ เชื่อมซีโอทู MIG/MAG
bulletอุปกรณ์ เชื่อมธูปไฟฟ้า MMA
bulletอะไหล่ ตัดพลาสม่า Plasma
bulletอุปกรณ์งานเซาะร่องเก๊าจ์จิ้ง
bulletงานเชื่อมพลาสม่า Plasma Arc Welding
bulletอุปกรณ์ ตัด-เชื่อมแก๊ส
bulletเกจ์วัดแรงดันแก๊ส Regulator&Gauge
bulletเคมีอุตสาหกรรมงานโลหะ
bulletอุปกรณ์ความปลอดภัย Safety Products
dot
ลวดเชื่อมโลหะ
dot
bulletลวดเก๊าจ์จิ้ง ลวดเซาะร่อง
bulletลวดเชื่อมฟลักซ์คอร์ Flux Cored Wire
bulletกระบอกอบลวดเชื่อม ตู้อบลวดเชื่อม
bulletงานขัด เจียร ตกแต่งชิ้นงาน Abbrasive
dot
บริการพิเศษ-เรื่องทั่วไป
dot
bulletความรู้-เทคนิค
bulletเก็บมาเล่า เอามาฝาก
bulletรับสมัครพนักงาน ด่วน!!
bulletWebboard-พูดคุยประสาช่างเชื่อม
bulletประกาศวันหยุดปี 2560-2561
bulletวิธีการชำระเงินและการจัดส่งสินค้า
dot
กรุณาใส่ email ของท่านเพื่อทราบข้อมูลและโปรโมชั่นใหม่ๆ

dot
log in User
ยังไม่มีสมาชิกที่ล็อกอินในขณะนี้
bulletบุคคลทั่วไป 21 คน
dot
dot
มุมสมาชิก
อีเมล :
รหัสผ่าน :
bullet ลืมรหัสผ่าน
bullet สมัครสมาชิก
dot
สมาชิกใหม่
สมาชิกใหม่ขณะนี้ คน


ความรู้เกี่ยวกับการเชื่อมอลูมิเนียม (Aluminum Welding)

Aluminium and Aluminium Alloys

อลูมิเนียมและอลูมิเนียมผสม

คุณสมบัติทั่วไปของอลูมิเนียม

 อลูมิเนียม จัดว่าเป็นโลหะเบา มีค่าความต้านแรงดึงต่ำ แต่สามารถทำให้มีค่าเพิ่มขึ้นได้ด้วยวิธีการต่างๆ เช่น การขึ้นรูปเเย็น (Work hardening) การทำให้เกรนละเอียด การผสมสารเจือ และ การบ่มแข็ง (Age hardening)

อลูมิเนียม มีคุณสมบัติทนต่อดินฟ้าอากาศ และทนต่อการกัดกร่อนจากสารเคมีบางชนิด เป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี สามารถสะท้อนแสงและความร้อนได้ดี สามารถนำไปตัดเฉือนและขึ้นรูปได้ง่าย การขึ้นรูปสามารถทำได้ทั้งร้อนและเย็น ผิวของอลูมิเนียมสามารถทำการปรับปรุงได้ เช่น การย้อมี การอันโนไดซิ่ง (Anodizing) ซึ่งเป็นการทำให้ผิวชิ้นงานเกิดอ๊อกไซด์ อลูมิเนียมออกไซด์ มีความแข็งและจุดหลอมเหลวสูง จึงทำให้ผิวของอลูมิเนียมทนต่อการสึกกร่อนและทนต่อการขีดข่วน และนอกจากนี้ อลูมิเนียมยังเป็นโลหะที่แม่เหล็กดูดไม่ติด

การเชื่อม อลูมิเนียมสามารถนำไปทำการเชื่อมและบัดกรีได้ดี แต่ไม่สามารถตัดได้ด้วยแก๊สเหมือนเหล็กทั่วไป ทั้งนี้ เพราะจุดไหม้ไฟอยู่สูงกว่าจุดหลอมเหลวมาก 

ผิวอลูมิเนียม เป็นออกไซด์ได้ง่าย ซึ่งมีคุณสมบัติแข็งและมีจุดหลอมเหลวสูงคือ 2060 °C ทำให้ทนต่อการกัดกร่อนจากกรด ด่าง และอากาศ ความสามารถในการทนต่อการกัดกร่อนของอลูมิเนียมนั้น ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของอลูมิเนียม ธาตุบางชนิดที่อยู่ในอลูมิเนียม เช่น ทองแดง เหล็ก จะทำให้ความสามารถต่อการทนต่อการกัดกร่อนลดลง ความแข็งของอลูมิเนียมมีค่าต่ำ คือ 15-25 HB ค่าความต้านแรงดึงมีค่า 40-100 Mpa ค่าความเค้นราก 10-80 MPa ค่ายังโมดูลัส 71000 Mpa (1/3 ของเหล็ก)

ค่าความต้านแรงดึงของอลูมิเนียม จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อได้รับความร้อน เช่นที่ 200 °C ค่าความต้านแรงดึงจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด ค่าความต้านแรงดึงที่เพิ่มขึ้นจากการขึ้นรูปเย็น จะลดลงถ้าอลูมิเนียมได้รับความร้อน อลูมิเนียมมีโอกาสเป็นรูพรุนได้ง่ายขณะทำการเชื่อม ซึ่งเกิดจากแก๊สไฮโดรเจนอันเกิดขึ้นในระหว่างเชื่อม 

อลูมิเนียมเป็นโลหะที่สำคัญและรู้จักกันดีโดยทั่วไป นิยมนำมาใช้งานกันมากที่สุดในกลุ่มโลหะเบา มีคุณสมบัติดีเด่นโดยสรุปหลายประการ ดังนี้

 

  1. มีความหนาแน่นน้อย ประมาณ 1/3 ของเหล็กกล้าหรือทองแดงผสม
  2. มีความแข็งแรงต่อหน่วยน้ำหนักสูงกว่าเหล็กกล้าทนแรงดึงสูง จึงนิยมนำมาใช้ทำเครื่องใช้ในบ้าน ทำเครื่องบิน จรวด ขีปนาวุธ ฯลฯ
  3. มีความเหนียวมาก (Good Malleability) และมีความสามารถนำมาขึ้นรูปได้ดี (Good Formability) ด้วยกรรมวิธีต่างๆ ได้ง่าย รุนแรง ไม่เสี่ยงต่อการแตกหัก
  4. ทนต่อการเกิดสนิมและการกัดกร่อนในบรรยากาศที่ใช้งานทั่วไป แต่ไม่ทนต่อการกัดกร่อนของกรดและด่าง
  5. มีคุณสมบัติ ไม่เป็นแม่เหล็ก (Nonmagnetic) ไม่เป็นสารพิษต่อร่างกาย (Nontoxic) ไม่เกิดการสปาร์ค (Nonsparking)
  6. เป็นตัวนำความร้อนที่ดี จึงนิยมนำมาใช้ทำภาชนะหุงต้ม
  7. เป็นตัวนำกระแสไฟฟ้า (Electrical Conductivity) มีค่า 62% ของทองแดง แต่มีน้ำหนักเบากว่า
  8. ผิวหน้าของอลูมิเนียมบริสุทธิ์ มีความมันสูง สามารถสะท้อนกลับของแสงได้สูงมาก จึงใช้ทำโคมไฟฟ้า หรือใช้ทำแผ่นแฟลชถ่ายรูป
  9. อลูมิเนียมบริสุทธิ์ มีค่าทนต่อแรงดึงเพียง 13,000 PSI แต่ถ้านำผ่านกระบวนการขึ้นรูปเย็น (Cold Working) และเติมโลหะผสม (Alloying Element) เข้าไปแล้วนำมาผ่านการอบชุบ (Heat Treatment) จะได้ค่าทนต่อแรงดึงสูงถึง 100,000 PSI
  10. อลูมิเนียมมีจุดหลอมเหลวต่ำ หล่อหลอมง่าย
  11. สามารถซื้อหาได้ง่ายในท้องตลาดและราคาถูก
  12. สามารถนำไปกลึงแต่งได้ง่าย (Machinability)

 

Classification Of Aluminium Alloys

ชั้นคุณภาพของอลูมิเนียมผสม

 

ในปี คศ.1957 สมาคมอลูมิเนียมแห่งอเมริกา (American Aluminium Association) ได้กำหนดชื่อชั้นคุณภาพของอลูมิเนียมผสมไว้ตามหมวดหมู่ตามชนิดของโลหะผสม โดยใช้ตัวเลข 4 หลัก และเป็นที่นิยมใช้เรียกกันแพร่หลายจนเป็นสากลนิยมดังนี้

 

 

 

เลขหลักที่ 1 ซึ่งมีตัวเลขตั้งแต่ 1-9 เป็นสัญลักษณ์บอกชนิดของกลุ่มอลูมิเนียมผสม เช่น 1xxx เลข 1 ใช้แทนอลูมิเนียมบริสุทธิ์อย่างน้อย 99.00% และหากเขียน 1060 หมายถึงอลูมิเนียมบริสุทธิ์ 99.60%

 

 

 

เลขหลักที่ 2 ใช้สำหรับการปรับปรุงส่วนผสมของโลหะที่เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ถ้าเป็นเลข 0 แสดงว่าเป็นโลหะผสมดั้งเดิม (Original Alloyed) ส่วนตัวเลข 1-9 เป็นสัญลักษณ์แสดงการปรับปรุงใหม่ (Alloy Modifications) ยกตัวอย่างเช่น 1030 คือ อลูมิเนียมบริสุทธิ์ 99.30% มิได้ควบคุมความบริสุทธิ์เป็นพิเศษ แต่ถ้าหากเป็น 1130,1230,1330 ฯลฯ แสดงว่ามีความบริสุทธิ์เท่าเดิมคือ 99.30% แต่ได้ทำการควบคุมมากกว่าหนึ่งครั้งเป็นพิเศษ หรืออย่างเช่น 1075,1175,1275 แสดงว่าเป็นอลูมิเนียมบริสุทธิ์ 99.75% และมีการควบคุมไม่บริสุทธิ์หนึ่งครั้งหรือมากกว่า

 

เลขหลักที่ 3 และ 4 สองตัวหลังสุด มิได้มความหมายเป็นพิเศษแต่อย่างใด แต่ได้กำหนดเผื่อไว้สำหรับอลูมิเนียมผสมที่แตกต่างกันออกไปในกลุ่มเดียวกัน ถ้าหากมีการปรับปรุงพัฒนาขึ้นมาใหม่ โดยให้เริ่มตั้งแต่ xx01 หรือมีความหมายเป็นส่วนผสมตัวย่อยลงไปในกลุ่มเดียวกัน และมีส่วนผสมย่อยที่แตกแต่งกันไป เช่น 2014 คือ อลูมิเนียมที่มี Cu = 4.4%, Si = 0.8%, Mn = 0.8%, Mg = 0.4% หรือ 2017 คือ อลูมิเนียมผสมที่มี Cu = 4.0%, Si = 0.8%, Mn = 0.5%, Mg = 0.5%, Cr = 0.1%

ตัวอย่าง 1035  สำหรับอลูมิเนียมอ่อน

 

อธิบาย 1xxx   แสดงว่า มีอลูมิเนียมบริสุทธิ์ 99.00%  

 

            ตัวเลข 0 หมายถึง ไม่มีการควบคุมส่วนผสมที่เหลือเป็นกรณีพิเศษแต่อย่างใด 1.00-0.35% = 0.65% เป็นส่วนผสมของสารมลทิน

 

            ตัวเลข 35 หมายถึงส่วนผสมที่เป็นค่าหลังจุดทศนิยม คือ 99.35% 

 

อลูมิเนียม (Al) และอลูมิเนียมผสม สามารถแบ่งตามส่วนผสมหลักได้ 8 กลุ่มตามมาตรฐาน ASTM ในระบบรหัสตัวเลข ดังต่อไปนี้ 

 

กลุ่ม                                                    ส่วนผสมหลัก  

1xxx                                                   Al  99.00% 

2xxx                                                  Copper / Cu (Cu+Mg) เรียก Duralumin

         3xxx                                                  Manganese / Mn

         4xxx                                                  Silicon / Si (Silumin)

         5xxx                                                  Magnesium / Mg (Hydronalium)

6xxx                                                  Magnesium and Silicon / Mg-Si

7xxx                                                  Zine / Zn

8xxx                                                  Other element / ธาตุอื่นๆ

9xxx                                                 Unused series

 

 หมายเหตุ : สัญลักษณ์ตัวเลขสี่หลักนี้ จะไม่เกี่ยวข้องกับตัวเลข 4 หลัก ที่เป็นสัญลักษณ์ของเหล็กตาม AISI xxxx โดยสิ้นเชิง

 

คุณสมบัติทั่วไปของโลหะผสมอลูมิเนียมแต่ละชนิด

  • อลูมิเนียมบริสุทธิ์สำหรับการใช้งานอุตสาหกรรม (กลุ่ม 1000) เมื่อความบริสุทธิ์ของอลูมิเนียมอยู่ในระหว่าง 99.0% - 99.9% เรียกโลหะผสมอลูมิเนียมนี้ว่า อลูมิเนียมบริสุทธิ์ สำหรับการใชงานอุตสาหกรรม พวกโลหะผสมี่จัดอยู่ในอนุกรมนี้ มีความต้านทานการกัดกร่อนดี สามารถนำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี ท้งยังสะท้อนแสงได้ดีอีกด้วย นอกจากนั้น การนำไปตัดแปรรูป (Machining) ยังทำได้ง่าย สำหรับในด้านการเชื่อม จัดว่าความสามารถในการเชื่อมยังอยู่ในเกณฑ์ที่น่าพอใจ ถึงแม้ว่าอลูมิเนียมบริสุทธิ์มีความแข็งต่ำ อลูมิเนียมเกรดนี้ มีกำลังวัสดุไม่สูงมากนัก แต่มีความเหนียวมาก เป็นอลูมิเนียมที่เหมาะสำหรับใช้ทำภาชนะเครื่องครัว เครื่องใช้ไม้สอยต่างๆ ที่ไม่ต้องการกำลังวัสดุมากนัก เช่น ทำภาชนะใส่อาหาร หม้อ กะทะ กาน้ำ แผ่นอลูมิเนียมห่ออาหาร ห่อบุหรี่ เป็นต้น

 

  • โลหะผสมอลูมิเนียม-ทองแดง (Aluminium-Copper Alloys) (กลุ่ม 2000) กลุ่มนี้ เป็นพวกที่สามารถใช้กับกรรมวิธีทางความร้อน คุณสมบัติทางกลใกล้เคียงกับเหล็กกล้าละมุน ทั้งนี้ เนื่องจากการเกิดแข็งตัวเนื่องจากการตกตะกอน ภายหลังการอบร้อน ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) ของโลหะผสมกลุ่มนี้ ต่ำกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมชนิดอื่นๆ นอกจากนั้น ยังมีความสามารถในการเชื่อมต่ำ เชื่อมได้ยาก ดังนั้น จึงมักนำไปใช้ทำโครงสร้างซึ่งยึดด้วยหมุดย้ำหัว เป็นต้น โลหะผสมอลูมิเนียมที่เรียกว่า “ดูราลูมิน / Duralumin” 2017 และ “ซุปเปอร์ดูราลูมิน / Super Duralumin” ซึ่งเป็นวัสดุที่สำคัญในการสร้างเครื่องบิน ก็จัดอยู่ในกลุ่มนี้ด้วย โลหะผสมกลุ่มนี้  (2xxx) การละลายของทองแดงในเนื้ออลูมิเนียม ทำให้โลหะแข็งขึ้น อลูมิเนียมผสมที่มีทองแดงผสมตั้งแต่ 2.5-5.5% เป็นโลหะที่สามารถเพิ่มกำลังวัสดุให้แข็งขึ้นได้ โดยการทำกรรมวิธีทางความร้อนเพื่อให้เกิดการแยกตัวแข็งได้ นอกจากนี้ทองแดงยังช่วยให้สมบัติการไหลของโลหะดีขึ้น ดังนั้นในชิ้นงานรูปพรรณ มักจะผสมทองแดงด้วยปริมาณมากกว่าในชิ้นงานขึ้นรูป ธาตุอื่นที่นิยมผสมร่วมอยู่ในกลุ่มนี้ ได้แก่ แมกนีเซียม ทั้งนี้ เพื่อเพิ่มกำลังวัสดุให้สูงขึ้น ช่วยให้โลหะเกิดการแยกตัวแข็งขึ้นได้โดยไม่ต้องทำกรรมวิธีทางความร้อน เช่น 2024 (2.5 Cu, 1.5 Mg) นิยมใช้ทำกะทะล้อรถยนต์ เป็นต้น นอกจากนี้ อาจผสมนิเกิล เพื่อให้เหมาะสำหรับใช้งานในที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ใช้ทำหัวสูบและกระบอกสูบ เช่น 2218 (4 Cu, 1.5 Mg, 2 Ni) เป็นต้น สำหรับชิ้นงานหล่อ มักจะผสมซิลิกอนจำนวนเล็กน้อย เพื่อช่วยให้สมบัติการไหลของโลหะขณะหล่อหลอมดีขึ้น ช่วยให้หล่อโลหะได้ง่ายขึ้นและยังช่วยเพิ่มกำลังวัสดุอีกด้วย 

 

  • โลหะผสมอลูมิเนียม-แมงกานีส (Aluminium-Manganese Alloy) (กลุ่ม 3000) จัดอยู่ในกลุ่มที่มีความแข็งแรงสูง ในการผลิต มีการนำโลหะผสมไม่ผ่านขบวนการแปรรูปเย็น (Cold Working) ข้อดีของโลหะผสมนี้คือ มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี สามารถนำไปตัดแปรรูป และมีความสามารถในการนำไปเชื่อม เหมือนกับอลูมิเนียมบริสุทธิ์แต่มีความแข็งแรงสูงกว่ามาก ในกลุ่มนี้ นิยมใช้กันมากคือ ชนิด alloy 3003 ซึ่งมี Formability ดี ความต้านทานในการกัดกร่อนดีมาก และ Machinability ดี นิยมใช้ทำ Food and Chemical handling และ Storage Equipment, Gasoline and Oil Tanks, Pressure Vessels และ Piping

 

  • โลหะผสมอลูมิเนียม-ซิลิกอน (Aluminium-Silicon Alloyed) (กลุ่ม 4000) โลหะผสมอลูมิเนียมชนิดนี้ เป็นพวกที่ไม่สามารถใช้กับกรรมวิธีทางความร้อน เมื่ออยู่ในสภาวะหลอมเหลว มันสามารถไหลได้ดีและในขณะแข็งตัว ไม่เกิดรอยแตกได้ง่าย ดังนั้น โลหะผสมเหล่านี้ จะถูกใช้สำหรับลวดเชื่อมสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ และโลหะผสมอลูมิเนียมพวกที่สามารถใช้กับกรรมวิธีทางความร้อน และ Alloys เหล่านี้ โดยทั่วไป ไม่สามารถทำ Heat Treatment ได้ ตัวอย่างเช่น Wrought Alloy 4032 มี Silicon 12.5% มี Forgeability ดี และ Coefficient ของการขยายตัวต่ำ ดังนั้น จึงใช้สำหรับทำ Forged Automotive Pistons และ Aluminium-Silicon Casting alloys นั้นมี Castability ดีและมีความต้านทานการสึกหรอดี Alloy 13 (12% Si) และ Alloy 43 (5% Si) นี้ ใช้สำหรับทำ Intricate Castings, Food-Handling Equipment และ Marine Litting

 

  • โลหะผสมอลูมิเนียม-แมกนีเซียม (Aluminium-Magnesium Alloys) (กลุ่ม 5000) บางทีความร้อน ซึ่งมีความแข็งแรงสูงกว่าชนิดอลูมิเนียม-แมงกานีส ความสามารถในการเชื่อมของโลหะผสม จัดอยู่ในเกณฑ์ดี มีความต้านทานต่อการกัดกร่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง น้ำทะเล ตัวอย่างของโลหะผสมชนิดนี้คือ โลหะผสม 5083-0 ซึ่งนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ไม่เพียงแต่ใช้ทำเป็นโครงสร้างรอยเชื่อม (Welded Structures) เท่านั้น ยังสามารถทำเป็นถังบรรจุ (Storage Vessels) สำหรับก๊าซเหลว เช่น IISO และ LOX เป็นต้น ตัวอย่างการใช้งาน - Alloy 5005 (มี Magnesium ผสมอยู่ 0.8%) ใช้สำหรับทำ Architectual Extrustion - Alloy 5050 (มี Magnesium ผสมอยู่ 1.2%) ใช้สำหรับทำ Tuling และ Automotive Gas และ งานเกี่ยวกับการบรรจุน้ำมัน - Alloy 5052 (มี Magnesium ผสมอยู่ 2.5%) ใช้สำหรับทำ Aircraft fud และ  Welded Structural Application และ Alloy 5056 (มี Magnesium 5.2%) สำหรับทำ Insert Screons, Cable Sheating และ Revets, สำหรับทำ Magnesium Alloys

 

  • โลหะผสมอลูมิเนียม-แมกนีเซียม-ซิลิกอน (Aluminium-Silicon-Magnesium Alloys) (กลุ่ม 6000) เป็น Heat Treatable Alloys ความสามารถในการนำไปตัดแปรรูป (Machineability) ความต้านทานต่อการกัดกร่อน และความสามารถในการเชื่อม จัดอยู่ในเกณฑ์น่าพอใจ ข้อเสียก็คือ เมื่อนำโลหะไปเชื่อม ความร้อนจากการเชื่อม จะทำให้รอยเชื่อมอ่อน โลหะผสม 6063 นิยมนำไปใช้ทำแผ่นเลื่อนบังแดด Alloys เหล่านี้ เหมาะแก่การนำไปใช้ทำ Aircraft Landing Mats, Canoes, Furniture, Vocuum-Cleaner Tubing, Bridge Railings และ Architectural applications  Aluminium-Silicon-Magnesium Casting Alloys 355, 356 และ 360 ทั้ง 3 ชนิดนี้จะให้ Castability ดี Pressure Tighness ดี Strength ดี และความต้านทานการสึกหรอได้ดี ใน Heat-treated condition นั้น Alloys เหล่านี้ จะให้คุณสมบัติเชิงกลดี เหมาะแก่การนำไปใช้ทำ Machine-Tool parts, และ General-Purpore casting

 

  • โลหะผสมอลูมิเนียม-สังกะสี (Aluminium-Zinc Alloys) (กลุ่ม 7000) โลหะผสมกลุ่มนี้ เป็นพวกที่สามารถใช้กับกรรมวิธีทางความร้อน ซึ่งมี Mg เป็นส่วนผสมรอง นอกจากนั้น ก็มี Cu และ Cr อีกเล็กน้อย เนื่องจากโลหะผสมชนิดนี้มีความแข็งแรงเกินกว่า 50 kg/mm² ดังนั้นจึงเรียกกันว่า อุลตรา ดูราลูมิน สำหรับความสามารถในการเชื่อมและความสามารถต้านทานการกัดกร่อน จัดอยู่ในเกณฑ์ที่ต่ำ แต่เมื่อไม่นานมานี้ มีการผลิตโลหะผสมอลูมิเนียม-สังกะสี-แมกนีเซียมขึ้นมา ซึ่งไม่มี Cu ผสมอยู่เลย และนำไปใช้ทำโครงสร้างรอยเชื่อม โลหะผสมนี้มีความสามารถในการเชื่อมและความต้านทานการกัดกร่อนค่อนข้างดี นอกจากนั้นยังไม่เกิดการอ่อนตัวของบริเวณแนวเชื่อม เพราะบริเวณดังกล่าวเกิดการแข็งตัวเนื่องจากการตกตะกอนตามธรรมชาติ Alloys 71751 (ุ6.8% Zn, 2.7% Mg, 2.0% Cu) ซึ่งมี Strength สูงสุดในบรรดา Aluminium Alloys ทั้งหมด Susceptibility (จุดอ่อน) ของ Alloys เหล่านี้ ทำให้เกิด Stress Corrosion ได้ แต่ถ้าเพิ่ม Chromium เข้าไป จะทำให้ป้องกันได้บ้างนิดหน่อย และด้วยวิธี Heat-treatment Alloys เหล่านี้ เหมาะแก่การนำไปใช้งานที่ต้องการ Strength สูง และมีความต้านทานการสึกกร่อนดี เช่น ทำ Aircraft Sturctural Parts - Aluminium-Zinc Casting Alloy ที่รู้จักกันดีก็คือ 40E มีสังกะสีผสมอยู่ 5.5% Magnesium 0.6% Chromium 0.5% และ Titanium 0.25% ซึ่ง Alloy นี้มีความต้านทานต่อความกัดกร่อนดีและมี Machinability ดี เหมาะแก่การนำไปใช้ทำ Aircraft Fitting, Turret housings และ Radio Equipment

 

ระดับความสามารถในการเชื่อมได้ของอลูมิเนียม มีลำดับดังนี้  

สามารถเชื่อมได้ดีที่สุด 

 

Al-Mn

 

Al-Si

 

Al-Mg-Mn

 Al-Mg

 Al-Mg Si

 

 Al-Cu-Mg

 Al-Cu-Ni 

สามารถเชื่อมได้ยากที่สุด

 

 

อลูมิเนียมและส่วนผสมของอลูมิเนียม ควรจะมีอัตราการยืดตัวต่ำสุด 15% และไม่ควรมีการเปลี่ยนรูปมากกว่า 50% ทั้งนี้ เพื่อป้องกันการเสื่อมสลายของคุณสมบัติของโลหะชิ้นงาน โดยความร้อนจากการเชื่อม

คุณสมบัติทางกลของอลูมิเนียม สามารถที่จะปรับสภาพได้โดยการแปรรูปเย็น (Cold Deformation) และบ่อยครั้ง จะกระทำร่วมกับการนำไปขัดด้วยความร้อน (Heat Treatment) อย่างไรก็ตาม สำหรับงานเชื่อมโครงสร้าง การคำนวณออกแบบ ควรจะพิจารณาบนพื้นฐานของคุณสมบัติทางกลในสภาพการอบอ่อนสมบูรณ์ (Fully Annealed)

 

การเชื่อมอลูมิเนียม

อลูมิเนียมและอลูมิเนียมผสม ทำการเชื่อมได้ยากมาก ทั้งนี้ เพราะปัญหาจากชั้นฟิล์ม (Layer) ของอลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂O₃) ซึ่งถ้ากรรมวิธีการเชื่อมปราศจากการป้องกันที่ดีแล้ว จะเป็นสาเหตุที่ก่อให้เกิดปัญหาฟองอากาศในแนวเชื่อม และแม้แต่อาจจะเป็นผลของการแตกร้อนได้ กรรมวิธีการเชื่อมแบบ GMAW และ GTAW เท่านั้น ที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียม

เพื่อที่จะให้ได้แนวเชื่อมที่มีคุณภาพดี ให้ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ สำหรับการเชื่อมด้วยการใช้วิธี GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) ทั้งนี้ เพื่อขจัดออกไซด์ที่ผิวหน้าแนวเชื่อม

GMAW (Gas Metal Arc Welding) หรือกรรมวิธีการเชื่อมแบบ MIG สามารถใช้ได้ทั้งไฟกระแสสลับ (AC) หรือกระแสตรง (DC) โดยให้ลวดเชื่อมหรือสายเชื่อมเป็นขั้วบวก เพื่อให้เกิดขบวนการทำความสะอาดที่ผิวหน้าในการใช้แก๊สปกป้อง และสามารถใช้แก๊สอาร์กอนในการเชื่อม GMAW นี้ได้

สำหรับงานเชื่อมเพียงด้านเดียว แก๊สปกป้องผิวหลังการเชื่อม (Backing) ควรใช้แก๊สอาร์กอนบริสุทธิ์ในการปกป้อง ทั้งนี้ เพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่น ที่มากเกินไป

 

ฟองอากาศ/รูพรุน (Porosity) 

ฟองอากาศหรือรูพรุน ในแนวเชื่อมอลูมิเนียม มีสาเหตุมาจาก

  •  มีการละลายแทรกซึมตัวของแก๊ส (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แก๊สไฮโดรเจน) ลงในบริเวณบ่อหลอมละลายของแนวเชื่อมสูง
  • การเกิดแก๊สไฮโดรเจนในแก๊ส จากการอาร์ค

ปฏิกิริยาของแก๊สที่มีต่ออลูมิเนียม ที่นอกเหนือจากไฮโดรเจนจะไม่ทำปฏิกิริยากันในบ่อหลอมละลาย ทั้งนี้ เพราะความสัมพันธ์ (Affinity) ของอลูมิเนียมกับอ๊อกซิเจนและไนโตรเจนนั้น จะทำให้อลูมิเนียมเกิดการ Deoxidizing ได้ด้วยตัวเอง

 

การออกแบบรอยต่อและตำแหน่งของการเชื่อม จะมีอิทธิพลกระทบต่อการเกิดฟองอากาศหรือรูพรุนในแนวเชื่อม โดยหลักการทั่วไปแล้ว กล่าวไว้ว่า “แนวเชื่อมที่ยากมาก จะก่อให้เกิดการดักจับแก๊สไว้ในแนวเชื่อมได้มากที่สุด” (“The more Difficult the Welding Position The Greater The risk of Gas Entrapmt”) นอกจากนี้ ในส่วนของชั้นออกไซด์ฟิล์มที่จับยึดผิวของอลูมิเนียมประกอบด้วยปริมาณของไฮโดรเจนอยู่ ชั้นฟิล์มจะปริออกในระหว่างทำการเชื่อม และทำให้เกิดรูพรุนได้ ดังนั้น เพื่อเป็นการป้องกัน ควรเก็บชิ้นงานและลวดเชื่อมในห้องเก็บที่แห้งและสะอาด ปราศจากความชื้น

การแตกร้าว (Cracking)

เนื่องจากอลูมิเนียมผสม มีคุณสมบัติในการทำความร้อนสูง มีอัตราการขยายตัวสูง และมีช่วงอุณหภูมิการหลอมละลายกว้าง อันมีอิทธิพลที่จะนำไปสู่การแตกร้าวในขณะแข็งตัว (Solicification) หรือการแตกร้าวในช่วงเป็นของเหลว (Ligeeation Cracking) ซึ่งรู้จักกันโดยทั่วไปว่า การร้าวร้อน (Hot Cracking) ซึ่ง Hot Cracking นี้ มีผลส่วนใหญ่มาจากธาตุที่ผสมอยู่ เช่น ในอลูมิเนียมผสมซิลิกอน (Al-Si) ที่มีส่วนผลมของซิลิกอนต่ำกว่า 0.7% จะมีความไวต่อการแตกร้าวนี้

การอุ่นชิ้นงาน (PreHeating)  

ชิ้นงานอลูมิเนียมอ่อนและอลูมิเนียมผสม ที่มีความหนาไม่เกิน 6 มม. ในการเชื่อมโดยทั่วไปแล้ว ไม่จำเป็นต้อง อุ่นชิ้นงาน

สำหรับชิ้นงานที่มีความหนาเกิน 6 มม. ขึ้นไป ให้อุ่นชิ้นงานที่อุณหภูมิ 50 °C ทั้งนี้เพื่อขจัดไอน้ำที่เกาะอยู่ออกไป ซึ่งไอน้ำเหล่านี้อาจจะเป็นสาเหตุที่ก่อนในเกิดฟองอากาศหรือรูพรุนในแนวเชื่อม 

การเตรียมแนวเชื่อม (Weld Preparation)

โดยทั่วไปแล้ว พื้นฐานการเตรียมการเชื่อมอลูมิเนียมและอลูมิเนียมผสมนั้น จะคล้ายคลึงกับการเตรียมการเชื่อมเหล็ก ซึ่งการบากชิ้นงานที่เป็นอลูมิเนียมมักจะมีมุมกว้างกว่าชิ้นงานที่เป็นเหล็ก ทั้งนี้เพื่อให้สามารถเข้าถึงจุดรากของแนวเชื่อมและการหลอมละลายได้อย่างสมบูรณ์

เนื่องจากอลูมิเนียมและอลูมิเนียมผสมที่หลอมเหลวในการเชื่อม มีสภาวะการไหลตัวได้สูง สิ่งสำัญยิ่ง จึงต้องมีการทำแผ่นรองรับไว้หลังแนวเชื่อม (ไม่แนะนำให้ทำแผ่นรองด้านหลังแนวเชื่อมแบบถาวร)

 

การหลอมละลาย (Dilution) ของโลหะเชื่อม ส่วนหนึ่งมีผลมาจากรูปร่างของขอบแนวบาก ดังนั้นจึงควรพิจารณาการเลือกรอยบากในการเตรียมแนวเชื่อม ก่อนการเชื่อมจริง

 

 

Ref. Engineering Process Division : Craft Skill Co.,Ltd. : Bangkok Thailand : www.Craft-Skill.com : Tel.0-2894-1750 (Auto)




Knowledge

การตรวจสอบและการบำรุงรักษาเครื่องเชื่อม article
ข้อมูลทั่วไปในงานเชื่อม article
จุดบกพร่องในงานเชื่อม article
กฎระเบียบความปลอดภัยในการทำงาน article
มาตรฐานการตรวจสอบความปลอดภัย article
ท่าเชื่อมชนิดต่างๆ (Positions Welding)
การตัดพลาสมา Air Plasma Cutting article
ความรู้เกี่ยวกับสเตนเลส article
เครื่องเชื่อมระบบอินเวอร์เตอร์ ดิจิตอลและคุณสมบัติโดยรวม article
มาตรการป้องกันไฟย้อนกลับ Flash Back