เทคนิคการเชื่อม: แนวคิดพื้นฐาน กฎเกณฑ์ และข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การเชื่อมด้วยความร้อนเป็นหนึ่งในกระบวนการประกอบที่ใช้กันทั่วไปในการก่อสร้างและอุตสาหกรรม ใช้ทั้งในการใช้งานที่มีเทคโนโลยีสูงสำหรับการประกอบอุปกรณ์และในงานทั่วไปที่ง่ายที่สุดเมื่อเชื่อมต่อโครงสร้างรับน้ำหนัก ในแต่ละกรณีจะใช้เทคนิคการเชื่อมของตัวเอง ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับพารามิเตอร์การทำงาน สภาพการทำงาน และข้อกำหนดสำหรับผลลัพธ์

การเชื่อมคืออะไร

ในมุมมองแบบคลาสสิก การเชื่อมเป็นเทคโนโลยีในการสร้างข้อต่อถาวรโดยการสร้างพันธะโครงสร้างระหว่างอะตอมกับพื้นหลังของการสัมผัสความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่งภายใต้อุณหภูมิสูงจะทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นงานพลาสติกจะเสียรูปและจะมีการแลกเปลี่ยนอนุภาคระหว่างกันซึ่งจะนำไปสู่การก่อตัวของรอยต่อหลังจากที่วัสดุเย็นลง เทคนิคการเชื่อมเองเป็นเพียงเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการนำโลหะเข้าสู่รัฐที่ต้องการ ในสภาวะอุณหภูมิปกติ โลหะเป็นโครงสร้างของอนุภาคผลึกที่เป็นของแข็ง แต่เมื่อถึงค่าดัชนีความร้อน วัสดุจะอ่อนตัวลง ในเวลาเดียวกัน ควรเน้นว่าผลกระทบของอุณหภูมิไม่เพียงนำมาซึ่งผลในเชิงบวกจากมุมมองของความเป็นไปได้ในการติดตั้งเท่านั้น การเกิดออกซิเดชันของโลหะยังเกิดขึ้น การก่อตัวของรอยแตกในสถานที่ที่ไม่เหมาะสมเนื่องจากความเค้นภายใน การแปรปรวนทั่วไปและการเสียรูปเกิดขึ้น เป็นไปได้ที่จะยกเว้นและลดปรากฏการณ์ดังกล่าวโดยการเลือกอุปกรณ์ที่ถูกต้องและการจัดระเบียบของกระบวนการเชื่อมเท่านั้น

รอยเชื่อมและข้อต่อ

เพื่อทำความเข้าใจเป้าหมายของการเปลี่ยนรูปพลาสติกที่เป็นโลหะ จำเป็นต้องพิจารณาว่างานโครงสร้างใดที่ดำเนินการเชื่อม ในกรณีส่วนใหญ่ จำเป็นต้องได้รับการเชื่อมต่อของสองชิ้นงานหรือโครงสร้างกับชิ้นส่วน การกำหนดค่าการเชื่อมต่อต่างกัน - เชิงมุม ก้น ทีออฟ ฯลฯ จากมุมมองของการก่อตัวของขอบ เทคนิคการเชื่อมตะเข็บช่วยให้เกิดรอยต่อโดยไม่ต้องยกนูน มีครีบ รวมทั้งมีมุมเอียงในรูปทรงต่างๆ หนึ่งในมุมเอียงที่ยากที่สุดถือเป็นรูปตัว X ซึ่งมีขอบตรงหรือโค้งสองข้าง แม้ว่าหนึ่งในข้อกำหนดหลักสำหรับรอยเชื่อมคือความรัดกุม แต่ในบางกรณีก็มีงานที่ค่อนข้างชัดเจนสำหรับการก่อตัวของรูในรอยต่อ ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื่อมต่อองค์ประกอบโดยการทับซ้อนกันและไม่มีมุมเอียง สามารถสร้างรูที่ยาวขึ้นได้ ซึ่งจะใช้สำหรับงานโครงสร้างอื่นๆ ในภายหลัง

หลากหลายวิธีเชื่อม

แนวทางในการจัดองค์กรทางเทคนิคของการเชื่อมอาจแตกต่างกันทั้งในพารามิเตอร์ของสภาพแวดล้อมการทำงานและในกลไกของผลกระทบต่อวัสดุเป้าหมาย เทคโนโลยีการเชื่อมที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ได้แก่:

• งานเชื่อมอาร์ค. อาร์คไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวของโครงสร้างหรือส่วนที่จะเชื่อม ซึ่งผลกระทบจากความร้อนจะนำไปสู่การหลอมของวัสดุ วิธีนี้สามารถทำได้ด้วยตนเอง ใช้เครื่องจักรหรืออัตโนมัติ ตัวอย่างเช่น เทคนิคการเชื่อมอาร์กอัตโนมัติเกี่ยวข้องกับการป้อนลวดอิเล็กโทรดด้วยอุปกรณ์พิเศษ ปล่อยมือของผู้ปฏิบัติงาน
• เชื่อมแก๊ส. หากในกรณีก่อนหน้านี้แหล่งความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า การเชื่อมด้วยแก๊สจะใช้เปลวไฟเชื้อเพลิงออกซิเจนที่มีอุณหภูมิ 3,200 ° C ในเวลาเดียวกัน ไม่ควรสับสนระหว่างวิธีการผสมวิธีนี้ ซึ่งใช้ส่วนผสมของแก๊สด้วย แต่ไม่ใช่ในฐานะที่เป็นแหล่งของอุณหภูมิสูง แต่เพื่อแยกบ่อเชื่อม
• เชื่อมไฟฟ้า. ผลกระทบต่อวัสดุเกิดจากกระแสไฟฟ้า และตะกรันที่หลอมละลายทำหน้าที่เป็นตัวนำและตัวปรับพลังงาน
• เชื่อมพลาสม่า. วิธีการเชื่อมที่อุณหภูมิสูงโดยใช้พลาสม่าอาร์คเจ็ทที่มีพลังงานความร้อนสูงถึง 10,000 °C
• เชื่อมเลเซอร์. วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานโฟโตอิเล็กทรอนิคส์ การหลอมละลายของชิ้นส่วนเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของลำแสงที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์

เครื่องเชื่อม

ในการเชื่อม มักใช้วิธีทางเทคนิคหลายอย่าง รวมถึงอินเวอร์เตอร์ วงจรเรียงกระแส และหม้อแปลงไฟฟ้า ในแต่ละกรณี งานหลักของเครื่องเชื่อมหลักคือการให้กระแสตรง อุปกรณ์คุณภาพสูงให้พื้นที่ทำงานด้วยอาร์คไฟฟ้าที่ราบรื่นและมั่นคง แน่นอนว่าสิ่งนี้ใช้ได้กับเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยไฟฟ้า เทคนิคการเชื่อมในตัวกลางที่เป็นก๊าซนั้นดำเนินการโดยหัวเผาและกระปุกเกียร์ที่ควบคุมการจ่ายส่วนผสมของก๊าซจากกระบอกสูบ นอกจากนี้ ในกรณีของการเชื่อมด้วยพลาสม่า จะใช้ไฟฉายพลาสม่าแบบพิเศษที่สามารถทำงานกับชิ้นงานที่มีความหนาสูงสุด 30 มม. นอกจากนี้ ควรเน้นว่าอุปกรณ์แก๊สและพลาสมาไม่ได้เน้นที่งานดั้งเดิมของการเชื่อมต่อชิ้นส่วนโลหะ แต่เน้นที่การตัดวัสดุภายใต้อิทธิพลของความร้อน

เทคนิคการเย็บ

แม้อุปกรณ์จะมีบทบาทอย่างมาก งานเชื่อมส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับทักษะและความสามารถของผู้ปฏิบัติงานที่ควบคุมกระบวนการทั้งหมด หน้าที่ของผู้ใช้อุปกรณ์คือการควบคุมอิเล็กโทรดและการจ่ายวัสดุสิ้นเปลืองที่อยู่ในสระเชื่อมที่เกิดรอยต่อ ปัจจัยสำคัญคือตำแหน่งของตัวดำเนินการและทิศทางของตะเข็บ ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้ทำงานในตำแหน่งที่ต่ำกว่าหากเป็นไปได้ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารอยเชื่อมนั้นเชื่อมด้วยลูกปัดที่มีการขยาย เป็นที่พึงปรารถนาเพื่อให้บรรลุการเจาะลึกซึ่งจะทำให้โครงสร้างของข้อต่อมีความสม่ำเสมอและคงทนมากขึ้น ในงานวิศวกรรมการเชื่อมด้วยมือ ขั้นตอนการทำความสะอาดตะเข็บจากตะกรันและรอยเปื้อนเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง หากไม่สามารถขจัดข้อบกพร่องดังกล่าวได้ในระหว่างส่วนหลักของงาน จะต้องทำการเคลือบผิวชั้นที่สอง โดยปกติชั้นแรกหลักจะมีความหนา 3-4 มม. และชั้นต่อมา - สูงสุด 5 มม.

คุณสมบัติของการเชื่อมอาร์กและแก๊สใต้น้ำ

เพื่อที่จะไม่ต้องปรับเทคนิคการเชื่อมในกระบวนการทำงาน ขอแนะนำให้เริ่มคำนวณความแตกต่างทางเทคโนโลยีที่สามารถปรับปรุงคุณภาพของผลลัพธ์ได้ การเชื่อมอาร์กและการเชื่อมแก๊สที่จมอยู่ใต้น้ำมีความโดดเด่นด้วยการเน้นที่การปกป้องตะเข็บจากอิทธิพลเชิงลบของสภาพแวดล้อมภายนอกและการหลอมเหลว ตัวอย่างเช่น เมื่อทำเทคนิคการเชื่อมแก๊สด้วยการจ่ายสารผสมอาร์กอน ผลกระทบด้านลบของออกซิเจน ซึ่งทำให้คุณภาพของโครงสร้างการเชื่อมแย่ลง สำหรับฟลักซ์นั้น การรวมฟลักซ์ไว้ในตอนแรกช่วยลดการกระเด็นของหลอมเหลว และประการที่สอง จะปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของรอยเชื่อมโดยรวมสารเติมแต่งพิเศษที่เปิดใช้งานที่อุณหภูมิสูง

พารามิเตอร์สำหรับองค์กรการผลิตงานเชื่อม

ในโหมดการผลิตของการจัดระเบียบงานเชื่อม ปัจจัยหลายประการของกิจกรรมด้านแรงงานจะถูกนำมาพิจารณาพร้อมๆ กัน รวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

• อัตราส่วนของความซับซ้อนของการดำเนินการและบรรทัดฐานเวลาสำหรับการนำไปใช้
• ปริมาณงานคืออัตราของผลผลิตที่พนักงานหรือทีมทำใน 1 ชั่วโมง ตัวอย่างเช่น ในเทคนิคการเชื่อมอาร์กแบบแมนนวล อาจพิจารณาเมตรของตะเข็บที่เสร็จสมบูรณ์หรือจำนวนชิ้นส่วนที่ประกอบเข้าด้วยกัน
• หน่วยบริการ. ในกรณีนี้ เราหมายถึงสถานที่ทำงาน ชิ้นส่วนของอุปกรณ์หรือสถานที่สำหรับการเชื่อม ซึ่งภายในนั้นมีการจัดกิจกรรมของพนักงานหรือทีมงานหนึ่งคนด้วย

ความปลอดภัยในองค์กรและการผลิตงานเชื่อม

กระบวนการเชื่อมมีความเสี่ยงและอันตรายมากมายในแง่ของภัยคุกคามต่อสุขภาพของมนุษย์ มาตรฐานความปลอดภัยในการเชื่อมมุ่งเน้นไปที่อันตรายหลายอย่างพร้อมกัน:

• รังสีเชื่อม. รังสีอินฟราเรดที่มีแสงจ้าส่งผลเสียต่อดวงตาของช่างเชื่อม ดังนั้นในอุปกรณ์ของเขา จำเป็นต้องมีหน้ากากที่มีแว่นตาดำและฟิลเตอร์พิเศษ
• ผลกระทบทางความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานตามวิธีอาร์ค การกระเด็นของสารหลอมเหลวนั้นเป็นอันตราย แท้จริงแล้วมันเป็นโลหะร้อนเหลวที่สามารถทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงเมื่อสัมผัสกับผิวหนัง เพื่อป้องกันประกายไฟและโลหะร้อน จึงมีการนำชุดป้องกันความร้อนพิเศษมาใช้
• เสี่ยงไฟไหม้. อุณหภูมิที่สูงและการกระเด็นของวัสดุร้อนจะเพิ่มอันตรายจากไฟไหม้ ควรพิจารณาเรื่องนี้แม้ในขั้นตอนของการจัดระเบียบกระบวนการ การนำวัตถุไวไฟออกจากพื้นที่ทำงาน
• เครื่องป้องกันระบบทางเดินหายใจ. ก๊าซพิษและการปล่อยสารอันตรายอื่น ๆ ในระหว่างการทำลายด้วยความร้อนของโครงสร้างโลหะก็เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดผลอันตรายเช่นกัน ในกรณีนี้ การใช้หน้ากากและเครื่องช่วยหายใจไม่เพียงพอ ระบบที่ใช้งานเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับกระบวนการทำงานที่ยาวนานการระบายอากาศในพื้นที่จำกัดและพักงาน 5-10 นาทีเป็นประจำ

เกิดข้อผิดพลาดในการเชื่อม

เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการเชื่อม การสันนิษฐานว่าข้อผิดพลาดทางเทคโนโลยีจึงไม่ใช่เรื่องพิเศษ สิ่งเหล่านี้ที่พบบ่อยที่สุดรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

• หักโค้ง. การดำเนินการระบายความร้อนด้วยไฟฟ้ายังไม่เสร็จสิ้นจนถึงจุดสิ้นสุดของตะเข็บที่วางแผนไว้ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการกดทับที่ขอบของเส้นเชื่อมต่อ
• ตะเข็บเสริมความแข็งแรงไม่ดีด้วยโลหะบางที่รอยต่อ (ตัด) เหตุการณ์ทั่วไปในเทคนิคการเชื่อมด้วยไฟฟ้าแรงสูง ตามหลักการแล้ว การตัดไม่ควรลึกเกิน 1 มม. หรือจำเป็นต้องเชื่อมเพิ่มเติม
• จุดที่ขาดการเชื่อมต่อโดยตรงในโครงสร้างของรอยต่อระหว่างชิ้นงาน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือการขาดการเจาะที่เหลืออยู่ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากทิศทางที่ไม่ถูกต้องของอิเล็กโทรดระหว่างการก่อตัวของส่วนโค้งโดยไม่คำนึงถึงความลึกของผลกระทบจากความร้อน

สรุป

ด้วยความซับซ้อนทางเทคโนโลยีของการเชื่อม วิธีการนำไปใช้งานจึงกลายเป็นที่เข้าถึงได้ง่ายขึ้นสำหรับเจ้าบ้านทั่วไป สาเหตุหลักมาจากความจริงที่ว่าเทคนิคการเชื่อมนั้นถูกหลักสรีรศาสตร์และปลอดภัยยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น อินเวอร์เตอร์ที่ทันสมัยทำให้สามารถควบคุมพารามิเตอร์การทำงานหลักของกระบวนการได้อย่างสะดวก โดยคำนึงถึงลักษณะของโลหะและสภาวะแวดล้อม ผู้ใช้จำเป็นต้องจัดระเบียบพื้นที่ทำงานอย่างเหมาะสมและควบคุมอาร์คไฟฟ้าอย่างเหมาะสมเมื่อสร้างตะเข็บ