เกร็ดความรู้เกี่ยวกับงานเชื่อม (2)
• การเคาะเพื่อคลายตัว (Peening)
เป็นการปฏิบัติงานทางกลของโลหะ โดยหมายถึงการตีด้วยหัวค้อน การเคาะเพื่อคลายตัวเป็นขบวนการทำงานเย็น ซึ่งจะทำให้เกิดการขยายตัวของผิวโลหะงานที่เย็น เนื่องด้วยเหตุนี้ การผ่อนคลายความเค้นแรงดึง และ/หรือ ความเค้นอัดภายใน ยังกระตุ้นให้เกิดการแข็งตัวคงเหลือ (Stain hardening) ของผิวโลหะ
รูปที่1 การเคาะแนวเชื่อมเพื่อคลายตัว (Peening)
โลหะในงานเชื่อม
• เหล็กกล้า (Steel)
เหล็กกล้าเป็นโลหะผสมประกอบด้วยธาตุเหล็ก (iron) กับคาร์บอน 0.2 – 1.7 หรือ 2% ไม่เกินกว่านี้โดยน้ำหนัก คาร์บอนเป็นธาตุที่มีผลอย่างมากต่อโลหะผสม ส่วนธาตุอื่นๆที่นำมาใช้เช่น แมงกานีส, ทังสเตนและธาตุอื่นๆ มีหน้าที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาการชุบแข็งในผลึกอะตอมของเหล็ก จำนวนของธาตุที่ผสมเป็นตัวควบคุมคุณสมบัติของเหล็กกล้า เช่น ความแข็ง, ความเหนียว ความทนต่อแรงดึงของการมีผลต่อเหล็กกล้า เหล็กกล้าที่มีการเพิ่มคาร์บอนสามารถให้ความแข็งที่เพิ่มขึ้นมากกว่าเหล็กแต่ก็จะทำให้เกิดความเปราะมากขึ้นด้วย การถูกละลายได้ของคาร์บอนในเหล็ก (iron) ในรูปแบบออสเตนไนต์คือ 2.14% โดยน้ำหนัก โดยจะเกิดปฏิกริยาที่ 1149 องศาเซลเซียส คาร์บอนที่เข้มข้นมากกว่านี้หรืออุณหภูมิต่ำกว่านี้จะสร้างโครงสร้างซีเมนไตน์ (โครงสร้างเปราะ) โลหะผสมที่มีคาร์บอนมากกว่านี้คือเหล็กหล่อที่ได้มาจากการหลอม (Cast Iron) เพราะมันมีจุดหลอมต่ำ เหล็กกล้ามีความโดดเด่นจากเหล็กเหนียว (Wrought iron) ซึ่งมีธาตุอื่นผสมเพียงเล็กน้อย 1 – 3% ของน้ำหนักโดยจะเกิดสแลก (Slag) ในรูปแบบของอนุภาคขนาดเล็กในทุกทิศทาง การให้เกรนที่มีลักษณะโครงสร้างเหล็ก มันมีความต้านทานต่อสนิมมากกว่าและเชื่อมได้ง่ายกว่า ในทุกวันนี้เราพูดถึงเหล็กและเหล็กกล้า เหมือนกับว่าเจาะจงเพียงเป็นอย่างเดียวกัน
• นิกเกิลอัลลอย
นิกเกิลอัลลอย คือ โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นสัดส่วนสูงที่สุด โลหะผสมนี้มีสมบัติทางกลดีมาก คือมีความเหนียวสูง สามารถขึ้นรูปได้ มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชั่นและการกัดกร่อนสูง มีความแข็งแรงแม้ในสภาวะอุณหภูมิสูง ด้วยคุณสมบัติที่ดีดังกล่าว นิกเกิลอัลลอยจึงใช้มากในชิ้นส่วนเครื่องจักรอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับไอสารเคมีที่มีอุณหภูมิสูง ตลอดจนกังหันแก๊สกำเนิดไฟฟ้า และชิ้นส่วนในเครื่องยนต์ไอพ่น ชิ้นงานที่ทำจากนิกเกิลอัลลอยสามารถต่อติดกันด้วยกระบวนการเชื่อม การบัดกรี และการแล่นประสานสำหรับการเชื่อมนั้นนิยมใช้กระบวนการเชื่อมทิก (TIG welding หรือ GTAW) เนื่องจากให้ผลลัพธ์ที่ดี ในขณะที่กระบวนการเชื่อมอื่นๆ เช่น SMAW, GMAW, FCAW และ SAWนั้นมีการใช้ในระดับที่น้อยกว่า
ลวดเชื่อมที่เหมาะสมกับการเชื่อมนิกเกิลอัลลอยนั้น โดยทั่วไปใช้ลวดที่มีส่วนผสมทางเคมีที่เหมือนกับตัวชิ้นงานที่จะเชื่อม แต่มียกเว้นเป็นบางกรณีที่ใช้ลวดเชื่อมที่แตกต่างจากเนื้องาน เพื่อป้องกันการแตกร้าวในแนวเชื่อมและให้ได้คุณสมบัติพิเศษ เช่น เพิ่มความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนในสภาวะแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง เป็นต้น
• การเชื่อมพอกผิว
นอกจากการเชื่อมต่อชิ้นงานเข้าด้วยกันแล้ว กระบวนการเชื่อมอาร์คและการเชื่อมแก๊ส ยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการสร้างเนื้อวัสดุบนชิ้นงาน ด้วยการเชื่อมพอกผิว ซึ่งการพอกผิวนี้ มีหลายลักษณะ สามารถแบ่งตามวัตถุประสงค์ของการใช้งานได้ดังนี้
Cladding หมายถึงการพอกผิวเพื่อการป้องกันการกัดกร่อน
Buttering หมายถึงการทำชั้นพอกผิวเป็นตัวกลางระหว่างชิ้นงานกับเนื้อเชื่อมชั้นบนสุด
Buildup หมายถึงการเชื่อมพอกเนื้อวัสดุเพื่อให้ได้ขนาดบรรลุตามที่กำหนด
Hardfacing คือการพอกผิวเพื่อเพิ่มความต้านทานการเสียดสี และการกระแทกให้กับชิ้นงาน
รูปที่ 2 การเชื่อมพอกผิวอลูมิเนียมแข็ง