1. หลักการเชื่อมอาร์กลวดหุ้มฟลักซ์ การเชื่อมอาร์กลวดหุ้มฟลักซ์ (Shielded Metal Arc Welding: SMAW) คือการเชื่อมด้วยไฟฟ้า ในลักษณะที่ทำให้เกิดการอาร์กและได้รับความร้อนจากการอาร์กระหว่างลวดเชื่อมชนิดมีสารพอกหุ้มกับชิ้นงาน สารพอกหุ้มบนลวดเชื่อมเมื่อละลายจะทำหน้าที่เป็นเกาะป้องกันบรรยากาศลวดเชื่อมทาหน้าที่เป็นโลหะเติมด้วย สารพอกหุ้มเมื่อแข็งตัวแล้วจะกลายเป็น สแลก (Slag) หรือขี้เชื่อม ดังรูปที่ 2 รูปที่ 2 แสดงหลักการเชื่อมอาร์กลวดเชื่อมหุ้มฟลักซ์ (ที่มา : Jefferson’s, 1997, p. 453) 2. เครื่องมือและอุปกรณ์ในการเชื่อมอาร์กลวดหุ้มฟลักซ์ การเชื่อมอาร์ก ลวดหุ้มฟลักซ์ เป็นการด้วยไฟฟ้าที่ อาศัยเครื่องเชื่อมเป็นต้นกำลังในการผลิตกระแสเชื่อม โดยเครื่องเชื่อมนี้จะทำหน้าที่จ่ายกระแส ไฟจากสายเชื่อมแล้วไหลต่อไปยังลวดเชื่อมและชิ้นงานเพื่อให้เกิด การอาร์กขึ้นขณะเชื่อม เครื่องมือและอุปกรณ์เบื้องต้นในการเชื่อมอาร์กลวดหุ้มฟลักซ์แสดงดังรูปที่ 3 รูปที่ 3 แสดงเครื่องมือและอุปกรณ์ในการเชื่อม อาร์กด้วยลวดหุ้มฟลักซ์ (ที่มา : Jefferson’s, 1997, p. 452) We’ve updated our privacy policy so that we are compliant with changing global privacy regulations and to provide you with insight into the limited ways in which we use your data. You can read the details below. By accepting, you agree to the updated privacy policy. Thank you! View updated privacy policy We've encountered a problem, please try again. SMAW เป็นกระบวนการเชื่อมโดยการอาร์ค ซึ่งจะหลอมโลหะเข้าด้วยกันโดยใช้ความร้อนที่เกิดจากการอาร์คทางไฟฟ้าระหว่างปลายของอิเลคโตรดกับผิวหน้าของชิ้นงาน หลักการทำงาน SMAW นิยมใช้กันมากในงานเชื่อมโลหะ ซึ่งจะใช้ความร้อนที่เกิดจากการอาร์คระหว่างปลายอิเลคโตรดกับชิ้นงานในการหลอมเหลวโลหะ โดยที่วงจรไฟฟ้าประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ, สายไฟ, ตัวจับอิเลคโตรด จุดต่อกับชิ้นงาน, ชิ้นงานและอิเลคโตรด โดยที่ปลายของสายไฟด้านหนึ่งต่อกับชิ้นงาน อีกด้านหนึ่งต่อกับหัวจับอิเลคโตรด ดังแสดงในรูปที่ 1 รูปที่ 1. วงจรไฟฟ้าของ SMAW (source: http://deltaschooloftrades.com/stick%20welding.htm) ในขณะที่มีการอาร์คเกิดขึ้นจะมีความร้อนสูงเกิดที่ปลายของอิเลคโตรคและผิวของชิ้นงาน ซึ่งโลหะเม็ดเล็กๆ ที่ปลายของอิเลคโตรค จะหลอมเหลวและไหลไปยังบ่อหลอมโลหะ (weld pool) ที่หลอมเหลวในชิ้นงานซึ่งอุณหภูมิที่สูงที่สุดของการอาร์คดังกล่าวมีค่าประมาณ 5000 oC นอกจากกระบวนการจะต้องการกระแสไฟฟ้าที่มีค่าสูงเพียงพอที่จะทำการหลอมเหลวอิเลคโตรดและชิ้นงานเข้าด้วยกันแล้วยังต้องมีระยะห่างระหว่างปลายอิเลคโตรดกับบ่อหลอมโลหะที่เหมาะสมด้วย ซึ่งขนาดของอิเลคโตรคจะถูกกำหนดด้วยแรงดันไฟฟ้าสำหรับการอาร์ค โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 16-40 V และค่ากระแสไฟฟ้า 20-550 A ซึ่งอาจใช้กระแสตรง (DC)) หรือกระแสสลับ (AC) ก็ได้ขึ้นอยู่กับชนิดของอิเลคโตรดที่ใช้ อิเลคโตรคที่มีการเคลือบ (Covered electrode) หน้าที่ของสารที่เคลือบอิเลคโตรคมีดังนี้
หน้าที่ข้อที่ 1-4 เพื่อให้โลหะที่เติมเข้าไปทำหน้าที่ป้องกันการรวมตัวกับโลหะที่หลอมเหลวกับออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศ ในการเคลือบผิวนั้นจะใช้วิธีการจุ่มเคลือบหรืออัดออกมาเป็นแท่ง แต่จะนิยมใช้การอัดออกมาเป็นแท่งมากกว่า โดยส่วนใหญ่แกนของอิเลคโตรคจะผลิตจากผงโลหะหลายชนิด การปกคลุมบริเวณที่เกิดการอาร์ค การปกคลุมบริเวณที่เกิดการอาร์ค แสดงในรูปที่ 2 กระบวนการนี้จะทำให้สารที่เคลือบผิวเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊ส โดยใช้ความร้อนที่เกิดจากการอาร์ค และจะมี slag เกิดขึ้นซึ่งจะขึ้นกับชนิดของอิเลคโตรดที่ใช้ โดยถ้าหากมีการเคลือบผิวที่หนาจะใช้กระแสไฟฟ้ามากและมีอัตราการสิ้นเปลืองสูงกว่าแบบเคลือบผิวบาง แต่จะให้อุณหภูมิในการอาร์คสูงกว่าแบบเคลือบผิวบาง ความสามารถและข้อจำกัดของกระบวนการ ข้อดีของกระบวนการ SMAW ได้แก่
ค่าความยาวของอิเลคโตรคที่เคลือบจะอยู่ที่ 9-18 นิ้ว ในขณะที่การอาร์คเริ่มเกิดขึ้นจะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านอิเลคโตรด ดังนั้นถ้าหากกระแสมีค่ามากเกินไปจะทำให้อิเลคโตรดร้อนจัดและสารเคลือบผิวเกิดการแตกเสียหาย รูปที่ 2. บริเวณที่เกิดการเชื่อม SMAW (source: Wikimedia) อุปกรณ์ที่ใช้แหล่งจ่ายไฟ ชนิดของกระแสที่ใช้สามารถใช้ได้ทั้ง DC และ AC แต่จะมีผลต่อประสิทธิภาพของอิเลคโตรค โดยการใช้กระแสแต่ละชนิดจะมีทั้งข้อดีและข้อเสีย ซึ่งจะต้องพิจารณาเลือกใช้ให้ถูกต้อง โดยมีปัจจัยที่ต้องพิจารณาดังนี้
ความหนาของโลหะ จะใช้ DC ในการเชื่อมโลหะที่หนา มากกว่าที่จะใช้ AC เนื่องจากกระแสของ DC สูงกว่าแหล่งจ่ายไฟสำหรับ SMAW จะเป็นแบบชนิดกระแสคงที่มากกว่าแบบแรงดันคงที่ เนื่องจากผู้ใช้สามารถรักษาระยะความยาวในการอาร์คได้ดีกว่า ลักษณะของเส้นโค้ง กระแสแรงดัน สำหรับแหล่งจ่ายไฟทั้งชนิด DC และ AC แหล่งจ่ายไฟแยกออกได้เป็น 2 ประเภท คือชนิดกระแสคงที่และชนิดแรงดันคงที่ แหล่งจ่ายไฟแรงดันคงที่ไม่เหมาะสมกับ SMAW เนื่องจากสามารถเปลี่ยนแปลงค่าความยาวในการอาร์คได้น้อยเมื่อค่ากระแสมีค่าเปลี่ยนไป เรานิยมใช้แบบกระแสคงที่มากกว่าเนื่องจากค่าความชันมีค่ามากกว่า นั่นคือ เมื่อแรงดันเปลี่ยนแปลงมากแต่กระแสจะเปลี่ยนแปลงไม่มากนัก ในรูปที่ 3 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าแรงดัน-กระแส ทั้ง 2 ประเภท รูปที่ 3 แสดงค่าแรงดัน-กระแส (แรงดันคงที่ , กระแสคงที่ ) (source : www.thefabricator.com) สำหรับการใช้งานอิเลคโตรคที่มี Diameter ใหญ่ และใช้กระแสในการเชื่อมมาก จะนิยมใช้กราฟที่มีความชันมากกว่า งานที่ต้องการความแม่นยำสูง ๆ จะนิยมใช้กราฟที่ความชันต่ำ แรงดันเปิดวงจร (Open Circuit Voltage) คือค่าแรงดันที่สามารถผลิตได้เมื่อไม่มีการเชื่อม ซึ่งโดยทั่วไปจะมีค่าอยู่ระหว่าง 50–100 V และในขณะที่แรงดันในขณะทำการอาร์คจะอยู่ระหว่าง 17–40 V ค่าความยาวในการอาร์คและชนิดของอิเลคโตรดจะเป็นตัวกำหนดขนาดของแรงดันในการอาร์ค กล่าวคือ ถ้าความยาวในการอาร์คมากขึ้น จะทำให้แรงดันในการอาร์คสูงขึ้นและกระแสในการอาร์คลดลง การเลือกชนิดของแหล่งจ่ายไฟ มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารราสำหรับ SMAW ดังนี้
อุปกรณ์ประกอบ
การเชื่อมต่อของชิ้นงาน อุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อกับชิ้นงานต้องสามารถยึดชิ้นงานได้อย่างแน่นหนา สำหรับงานเบาจะใช้ Clamp ที่ภายในใช้สปริงดัน แต่ถ้าเป็นงานหนักที่มีกระแสสูงจะใช้ Clamp แบบสกรู ขันยึดกับตัวชิ้นงาน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความร้อนสูงที่จุดต่อเชื่อม
ตารางที่ 1 (source : www.delcowire.com)
ในการเลือกขนาดสายไฟจะมีตัวแปรที่ต้องนำมาใช้เลือกได้แก่ กระแสสูงสุดที่จะใช้ในการเชื่อม, ความยาวสายไฟทั้งหมดของวงจรและค่า Duty Cycle
อุปกรณ์ประกอบอื่นๆ สิ่งสำคัญสำหรับงานเชื่อมคือ ความสะอาด ดังนั้นควรมีการทำความสะอาดให้เรียบร้อยก่อนการเชื่อมโดยใช้ แปรงลวด , ฆ้อน, สิ่ว ในกรณีที่ทำการเชื่อมควรมีการเสริมแผ่นด้านหลังเพื่อช่วยให้แนวเชื่อมได้ Alignment วัสดุ (materials)
อิเลคโตรทที่มีการเคลือบผิว มีการระบุคุณสมบัติโดย AWS โดยใช้รหัสดังตารางที่ 2 ซึ่งชนิดของอิเลคโตรคจะถูกกำหนดโดยส่วนส่วนผสมและคุณสมบัติทางกายภาพ ตารางที่ 2 ชนิดของอิเลคโตรด (source : www.angelfire.com/ar/bismaka/electrode.html) การเก็บรักษาอิเลคโตรค อิเลคโตรคที่ใช้ในกระบวนการ SMAW มีคุณสมบัติง่ายต่อการดูดซับและกักเก็บความชื้นซึ่งจะทำให้ออกซิเจนและไฮโดรเจนเกิดการแยกตัวออกจากกันในระหว่างการเชื่อม โดยที่อะตอมของไฮโดรเจนจะละลายในบริเวณ Heat Affect Zone และจะทำให้เกิดการแตกร้าวในขณะเย็นตัว นอกจากนั้นความชื้นที่เกิดที่ผิวของสารเคลือบจะทำให้เกิดโพรงอากาศในเนื้อเหล็กที่เชื่อม เพื่อที่จะลดปัญหาด้านความชื้นควรมีการเก็บรักษาอิเลคโตรคโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอิเลคโตรคที่มีไฮโดรเจนต่ำ ควรมีการเก็บรักษาในเตาที่มีอุณหภูมิอยู่ระหว่าง 65 – 150 oC เพื่อไล่ความชื้นออก นอกจากนั้นควรปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิต นอกจากนั้นถ้าหากเก็บไว้ในที่ที่มีความร้อนสูงเกินไปอาจทำให้สารเคลือบผิวเสียหายได้ การใช้งาน
ตำแหน่งของชิ้นงานในการเชื่อม หนึ่งในข้อดีของ SMAW คือสามารถเชื่อมได้หลายทิศทางในวัสดุหลายประเภท โดยวัสดุที่ถูกเชื่อมไม่จำเป็นต้องถูกวางในแนวราบ ซึ่งงานลักษณะนี้ไม่จำเป็นต้องใช้คนที่มีทักษะมากนักและอิเลคโตรคที่มีขนาดใหญ่ สำหรับการเชื่อมในแนวดิ่งและการเชื่อมแบบเหนือศรีษะ(Overhead) จำเป็นจะต้องใช้คนที่มีทักษะสูงขึ้นและใช้อิเลคโตรคที่มีขนาดเล็กลง นอกจากนั้นรูปแบบของรอยเชื่อมอาจมีลักษณะที่แตกต่างจากการเชื่อมในแนบราบ สถานที่ในการเชื่อม อุปกรณ์สำหรับ SMAW ถูกออกแบบมาให้สามารถนำไปใช้ในสถานที่ทำงานได้หลายลักษณะ เช่น ภายในอาคาร,ถูกออกแบบมาให้สามารถนำไปใช้ในสถานที่ทำงานได้หลายลักษณะ เช่น ภายในอาคาร,ภายนอกอาคาร,บนเรือ และอื่นๆ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แก๊สหรือสายน้ำ จะใช้ก็เพียงแต่สายไฟเท่านั้น แต่ในกรณีที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟอาจจะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อจ่ายไฟให้อุปกรณ์ การออกแบบและเตรียมรอยเชื่อม ชนิดของรอยเชื่อม ในการเลือกออกแบบรอยเชื่อมจะต้องคำนึงถึงเรื่องความแข็งแรงเป็นหลัก นอกจากนั้นยังต้องคำนึงถึงสภาพการใช้งานและอุณหภูมิที่ใช้งานของชิ้นงานด้วย ซึ่งถ้าหากภาระที่ชิ้นงานได้รับเป็น Dynamic Load จะทำให้ลักษณะของรอยเชื่อมที่ใช้มีค่าแตกต่างจาก Satic Load มากทีเดียว ในกรณีที่เป็น Dynamic Load จำเป็นจะต้องพิจารณาถึงความล้าและต้องมีความสามารถทนต่อการแตกหักได้ ซึ่งรอยต่อที่ใช้จะต้องถูกออกแบบให้เกิดชุมนุมความเค้นน้อยที่สุด นอกจากนั้นยังต้องออกแบบให้สามารถลดความเค้นตกค้างให้เหลือน้อยที่สุด และยังต้องคำนึงถึงค่าใช้จ่ายในการเชื่อมและความยากในการปฏิบัติงานด้วยในการออกแบบรอยต่อในลักษณะต่าง ๆ จะมีผลต่อความแข็งแรงดังจะกล่าวต่อไปดังนี้
การต่อเชื่อมแบบร่องสี่เหลี่ยม(Square Groove) จะมีค่าใช้จ่ายในการสร้างน้อยที่สุด แต่จะมีข้อจำกัดที่ความหนาของโลหะและความแข็งแรงที่จะสามารถรองรับได้ สำหรับกระบวนการ SMAW จะใช้การต่อเชื่อมแบบนี้ที่ความหนา ไม่เกิน 6 MM นอกจากนั้นยังขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่ต่อด้วย ในกรณีที่ต้องการต่อกับแผ่นโลหะที่มีความหนามากขึ้น ควรมีการปรับสภาพของขอบของแผ่นโลหะเพื่อให้สามารถเพิ่มเนื้อที่ให้กับโลหะที่ได้ถูกเติมเข้าไปในการเชื่อม เพื่อที่จะให้เกิดความประหยัดละยังสามารถลดการบิดตัวและความดันตกค้างสามารถออกแบบโดยให้ผิวของโลหะส่วนที่จะเชื่อมกันมีลักษณะเป็นร่องตัว V ซึ่งจะทำให้มีความแข็งแรงมากขึ้นโดยที่ใช้โลหะที่เติมเข้าไปน้อยที่สุด ปัจจัยที่จะทำให้รอยต่อมีความแข็งแรงนั่นคือความสามารถในการแทรกเข้าไปในบริเวณผิวหน้าของโลหะที่สองด้านนั่นเอง สำหรับแผ่นโลหะที่มีความหนามากๆจะใช้การต่อเชื่อมรูปตัว “J” และรูปตัว “U” ซึ่งจะช่วยลดปริมาณของเนื้อโลหะที่จะเติมเข้าไป แต่มุมของช่องว่างระหว่างแผ่นต้องมากเพียงพอที่จะป้องกันไม่ให้สะเก็ดไปสะสมอยู่ภายในร่อง การต่อชนพิลเลท (Fillet Welds) การต่อลักษณะนี้แทบจะไม่ต้องมีการเตรียมพื้นผ้าในบริเวณที่จะต่อเชื่อมเลย และยังนิยมใช้ต่อรวมกับรอยต่อที่มีร่องเพื่อที่จะเพิ่มความแข็งแรงและลดจุดที่จะเกิดความดันสูง ๆ ในรอยต่อ การเสริมด้านหลังรอยต่อ (Weld Backing) เนื่องจากช่องว่างระหว่างแผ่นโลหะที่จะทำการต่ออาจทำให้มีการสูญเสียเนื้อโลหะที่จะเติมเข้าไป ดังนั้นจำเป็นต้องมีการใช้วัสดุปิดที่ด้านหลังเพื่อป้องกันการสูญเสียเนื้อโลหะที่ถูกเติมเข้าไปซึ่งโดยทั่วไปนิยมใช้
การวางแนวของชิ้นงาน (Alignment of Metal) ในระหว่างเชื่อมควรมีการจับยึดชิ้นงานให้แน่นซึ่งอาจใช้ตัวหนีบเพื่อให้มีช่องว่างระหว่างแผ่นสม่ำเสมอ และมีขนาดได้ตามพิกัดที่ได้ออกแบบไว้หลังจากการเชื่อม ลักษณะรูปร่างของรอยต่อเชื่อม ขนาดรอยต่อเชื่อมประเภทต่าง ๆ ได้มีการแนะนำไว้ดังรูปที่ 4 รูปที่ 4. รอยเชื่อมชนิดต่างๆ (source : www.me.metu.edu.tr) Runoff Tabs ในการต่อเชื่อมที่มีร่องบางครั้งอาจมีการต่อแผ่นโลหะเสริมที่ปลายของชิ้นงานทั้ง 2 ด้าน ดังรูปที่ 5 ซึ่งจะมีข้อดีคือสามารถใช้แผ่นโลหะส่วนนี้เป็นจุดเริ่มต้นและสิ้นสุดการเชื่อม เนื่องจากโดยมากจะเกิดการชำรุดที่รอยเชื่อมในบริเวณดังกล่าวซึ่งจะทำให้สามารถตัดช่วงดังกล่าวทิ้งไปได้ รูปที่ 5 Runoff Tabs (source : www.odysseyyachts.com) การให้ความร้อนแก่ชิ้นงานช่วงเริ่มต้น(Preheating) การให้ความร้อนแก่ชิ้นงานในช่วงเริ่มต้น(Preheating) ถูกใช้เพื่อปรับสภาพของชิ้นงานในบริเวณที่ทำการเชื่อมให้มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ ซึ่งผู้ใช้งานควรปฎิบัติตามข้อแนะนำที่ได้แนะนำไว้อย่างเคร่งครัด เนื่องจากการให้ความร้อนที่มากเกินไปจะก่อให้เกิดการสิ้นเปลืองพลังงานแล้วยังทำให้คุณสมบัติของโลหะและรอยเชื่อมแย่ลง โดยทั่วไปแล้วจะใช้วิธีการให้ความร้อนแก่ชิ้นงานในช่วงเริ่มต้นกับวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูง เช่น ทองแดง , อลูมิเนียมอัลลอยด์, เพื่อช่วยลดกระแสในการเชื่อม , ปรับปรุงคุณสมบัติในการแทรกตัวของโลหะที่เติมเข้าไป และช่วยในการรวมตัวของโลหะเข้ากันได้ดีขึ้น ตัวแปรต่างๆ ที่เกี่ยวข้องในการเชื่อม
1. ไม่เกิด Arc Blow ทำให้สามารถใช้อิเลคโตรคที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีกระแสที่มากขึ้นได้ 2. ค่าพลังงานต่ำกว่า เนื่องจากหม้อแปลงแบบ AC มีค่าใช้จ่ายต่ำกว่าแบบ DC นอกจากนั้นยังไม่ต้องแก้ไขอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องเพื่อให้สามารถใช้ DCได้อีก กระแส การเลือกใช้ขนาดของอิเลคโตรคจะขึ้นอยู่กับพิกัดกระแสที่ใช้ โดยตัวแปรที่มีความสำคัญได้แก่ ความหนาและชนิดของสารที่ใช้เคลือบอิเลคโตรด โดยทั่วไปอัตราการสิ้นเปลืองอิเลคโตรดจะเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสมีค่ามากขึ้น ดังนั้นควรมีการเลือกใช้ค่ากระแสในการเชื่อมให้เหมาะสมซึ่งจะขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัว เช่น ตำแหน่งในการเชื่อมและชนิดของรอยต่อ รูปที่ 6 ความสัมพันธ์ระหว่าง Deposit rates vs. Ampere (www.diggiemoon.com) ความยาวในการอาร์ค (Arc Length) ความยาวในการอาร์ค (Arc Length) คือระยะห่างจากปลายของอิเลคโตรคในขณะหลอมเหลวกับพื้นผิวของบ่อหลอมเหลว (Molten Weld Peal) ค่าของความยาวในการอาร์คที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับชนิดของอิเลคโตรด, ความโตและชนิดของสารเคลือบ, กระแสและตำแหน่งในการเชื่อม ค่าความยาวในการอาร์ค จะเพิ่มขึ้นเมื่อความโตและกระแสมีค่ามากขึ้น โดยทั่วๆ ไปค่าของความยาวในการอาร์คไม่ควรมีค่ามากกว่าขนาดความโตของแกนอิเลคโตรด การใช้ความยาวที่น้อยไปจะทำให้เกิดการลัดวงจร แต่ถ้าความยาวมากเกินไปจะทำให้โลหะที่วิ่งออกจากอิเลคโตรคไปสู่ชิ้นงานมีลักษณะกระจัดกระจายและเกิดโพรงอากาศและการปนเปื้อนของออกซิเจนหรือไนโตรเจนทำให้รอยเชื่อมรับแรงได้ไม่ดี ความเร็วในการเชื่อม ความเร็วในการเชื่อมจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายอย่างดังนี้
ค่าความเร็วในการเชื่อมจะมีผลต่อความร้อนที่เข้าสู่ชิ้นงาน ซึ่งจะมีผลต่อโครงสร้างของโลหะที่ได้รับการเชื่อมและ Heat Affact Zone ถ้าความเร็วต่ำจะทำให้ Heat Affect Zone กว้างและชิ้นงานมีการเย็นตัวที่ลงช้า ทิศทางของอิเลคโตรคกับชิ้นงาน มีผลต่อคุณภาพของรอยเชื่อม ถ้าทิศทางไม่เหมาะสมจะทำให้เกิดสะเก็ดในรอยเชื่อม, โพรงอากาศ,และเกิดการ Undercut ขึ้น ดังรูปที่ 7. รูปที่ 7 UNDERCUT (source : www. raignheather.com , www.lyricsdog.eu) การใช้ทิศทางที่เหมาะสมจะขึ้นกับขนาดและชนิดอิเลคโตรค, ตำแหน่งในการเชื่อมและลักษณะของรอยเชื่อม ในการระบุทิศทางของอิเลคโตรดจะขึ้นอยู่กับมุมที่ใช้ในการเคลื่อนที่ (Travel Angle) และมุมกับชิ้นงาน (Work Angle) ดังรูปที่ 8 รูปที่ 8 Travel angle vs. work angle (source : http://deltaschooloftrades.com/stick%20essentials.htm ) Travel Angle คือมุมที่น้อยกว่า 90 o ระหว่างแกนของอิเลคโตรคกับเส้นที่ตั้งฉากกับแนวเชื่อม (บนระนาบที่ถูกกำหนดโดยแกนของอิเลคโตรคและแนวเชื่อม ) Work Angle คือมุมที่น้อยกว่า 90 o ระหว่างเส้นที่ตั้งฉากกับผิวของชิ้นงานและระบบที่ถูกกำหนดโดยแกนของอิเลคโตรดและแนวเชื่อม ในการทำการเชื่อมจะมี 2 เทคนิคที่ใช้คือ Push Angle และ Drag angle ดังรูปที่ 9 ซึ่งถ้าหากชิ้นงานที่เชื่อมจากการวางแนวชองอิเลคโตรคถูกต้องจะทำให้มีการแทรกตัวเข้าชิ้นงานที่ดีและมีการรวมตัวกับโลหะชิ้นงานได้สมบูรณ์ ค่า Travel Angle ที่มากเกินไปจะทำให้รอยเชื่อมมีรูปร่างไม่ดี, การแทรกตัวไม่ดี ในขณะที่ค่า Travel Angle ที่น้อยเกินไปจะทำให้เกิด slag ในรอยเชื่อม ค่า Work Angle ที่มากเกินไปจะทำให้เกิดการ Undercut ในขณะที่ work angle ที่น้อยเกินไปจะทำให้การรวมตัวกันที่ไม่สมบูรณ์ รูปที่ 9 Push angle vs. Drag Angle (source : www.millerwelds.com ) การเชื่อมต่อชิ้นงาน การเชื่อมต่อชิ้นงานอย่างถูกต้องมีความสำคัญต่อการเชื่อม SMAW โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้กระแสตรง ถ้าหากปลายของชิ้นงานต่อเชื่อมกันไม่เหมาะสมจะทำให้เกิด Arc Blow มากขึ้น ซึ่งจะทำให้ควบคุมการอาร์คได้ยากขึ้น นอกจากนั้นวิธีในการทำให้ปลายของชิ้นงานสัมผัสกันก็มีความสำคัญถ้าการสัมผัสกันไม่ดีจะเกิดความร้อนสูงที่จุดสัมผัส ซึ่งจะทำให้มีการลัดวงจรไฟฟ้าขึ้น ดังนั้นได้มีการแนะนำให้ใช้แผ่นทองแดงกดชิ้นงานโดยใช้ C-Clamp จะเหมาะสมที่สุด ความสม่ำเสมอในการอาร์ค(Arc Stability) ความสม่ำเสมอในการอาร์ค(Arc Stability)จะทำให้คุณภาพของรอยเชื่อมมีคุณภาพที่ดี การอาร์คไม่สม่ำเสมอจะก่อให้เกิดการรวมตัวกันของโลหะที่ไม่ดี, เกิดสะเก็ดในรอยเชื่อม, เกิดโพรงอากาศในรอยเชื่อม ปัจจัยที่จะมีผลต่อความสม่ำเสมอในการอาร์คมีดังนี้
จากปัจจัยดังกล่าวจะเห็นว่า 2 ข้อแรกจะเกี่ยวกับการออกแบบแหล่งจ่ายไฟ และสองข้อถัดมาจะเกี่ยวข้องกับการทำงานของอิเลคโตรค ส่วนข้อสุดท้ายจะเกี่ยวกับทักษะของผู้ทำการเชื่อม Arcblow Arcblow จะเกิดขึ้นเมื่อทำการเชื่อมวัสดุที่เป็นเม่เหล็ก(เหล็กและนิกเกิ้ล) โดยใช้กระแสตรงและอาจจะพบได้สำหรับการเชื่อมโดยการใช้กระแสสลับในบางกรณี แต่จะเกิดได้ยากในกรณีที่เราเชื่อมโดยใช้กระแสตรงจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอิเลคโตรดและชิ้นงาน ซึ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นรอบ ๆ อิเลคโตรด ซึ่งจะทำให้การอาร์ควิ่งออกไปตามแนวด้านข้างของรอยเชื่อมทำให้รอยเชื่อมมีลักษณะไม่เป็นแนวตรงและเกิดการรวมตัวที่ไม่ดี รูปที่ 10 การเกิด Arcblow (www.deltaschooloftrades.com) ในการเชื่อมโลหะจะมีฟลักซ์แม่เหล็ก เกิดขึ้นทั้งบนแผ่นโลหะและช่องว่างบริเวณรอยเชื่อม ซึ่งจะทำให้สนามแม่เหล็กมีความเข้มไม่สม่ำเสมอในบริเวณดังกล่าวและทำให้การอาร์คมีการวิ่งเอียงออกไปจากแนวเชื่อมตรงบริเวณที่สนามแม่เหล็กมีความเข้มสูง ซึ่งปรากฎการณ์ที่จะเกิดบริเวณปลายของแผ่นโลหะที่เป็นแนวเชื่อม จากรูปที่ 11 Forward blow จะเกิดในตอนเริ่มต้นเชื่อม จากนั้นจะลดลงบริเวณภายในแผ่นโลหะเนื่องจากสนามแม่เหล็กมีลักษณะสม่ำเสมอและจะไปเกิด Back blow ที่อีกด้านหนึ่งของแผ่นโลหะ รูปที่ 11 (source : www.weldreality.com) เพื่อที่จะช่วยลดปัญหาการเกิด Arcblow สามารถทำได้ดังนี้
คุณภาพของรอยเชื่อม คุณภาพของรอยเชื่อมจะเป็นตัวกำหนดความสามารถในการรองรับการใช้งานเช่น ความแข็งแรง, ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อน, ขนาดและรูปร่างที่ต้องการ ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับ วัสดุที่ใช้เชื่อมและสภาวะที่เกิดในระหว่างการเชื่อม นอกจากนั้นยังขึ้นกับความชำนาญของผู้ปฏิบัติงานด้วยโดยปกติแล้วรอยต่อของโลหะจะมีขนาดและชนิดที่แตกต่างกันไปในชิ้นงานซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาดังต่อไปนี้ในการเชื่อม
รอยกัดแหว่ง(Undercut) เกิดจากการใช้กระแสไฟที่มากเกินไป รอยกัดแหว่งจะเกิดบริเวณรอยต่อของแนวเชื่อมกับชิ้นงาน ทั้งบริเวณด้านหน้าและด้านราก รอยแตก(Cracks) รอยแตกสามารถเกิดขึ้นในรอยเชื่อม, วัสดุ หรือ ทั้งสองตำแหน่ง ซึ่งรอยแตกแยกได้เป็น 2 ประเภทคือ
การป้องกันการเกิด Hot Craching ทำได้โดย
Source : weldind handbook eighth edition vol2 AWS |