กระบวนการเชื่อมทั่วไป ๑๐ แบบ

1. การเชื่อมโลหะด้วยอาร์กแบบมีฉนวน (SMAW) การเชื่อมแบบ SMAW ใช้กระแสไฟฟ้าสร้างอาร์คที่มั่นคงระหว่างอิเล็กโทรดกับชิ้นงาน ทำให้ทั้งสองส่วนหลอมละลายและรวมตัวกันเป็นรอยต่อที่แข็งแรง ในระหว่างการเชื่อม สารเคลือบบนอิเล็กโทรดจะสลายตัวและหลอมละลายอย่างต่อเนื่อง สร้างก๊าซและสลากรอบปลายอิเล็กโทรด อาร์ค แอ่งโลหะหลอมเหลว และบริเวณใกล้เคียง เพื่อป้องกันไม่ให้ถูกมลพิษจากบรรยากาศรบกวน ส่วนแกนกลางของอิเล็กโทรดก็หลอมละลายภายใต้ความร้อนจากอาร์ค และไหลเข้าสู่แอ่งโลหะหลอมเหลวเป็นโลหะเติมที่ช่วยสร้างรอยเชื่อม

๒. การเชื่อมแบบ SAW (Submerged Arc Welding) การเชื่อมแบบ SAW (รวมถึงการเชื่อมผิวด้วยวิธี SAW และการเชื่อมผิวด้วยวิธี electroslag) ใช้อาร์คที่ลุกลามอยู่ใต้ชั้นของสารเคลือบเม็ดละเอียด ข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติของกระบวนการนี้ ได้แก่ คุณภาพรอยเชื่อมที่สม่ำเสมอ ประสิทธิภาพการผลิตสูง ไม่มีแสงอาร์คกระพริบ และมีควันน้อยมาก จึงทำให้เป็นกระบวนการเชื่อมหลักสำหรับภาชนะรับแรงดัน งานผลิตท่อ และคาน/เสาโครงสร้างเหล็กหนักแบบกล่อง

๓. การเชื่อมแบบ GTAW / TIG (Gas Tungsten Arc Welding) การเชื่อมแบบ GTAW ใช้อาร์กอนเป็นก๊าซป้องกัน จึงมักเรียกกันว่า การเชื่อมแบบอาร์กอนป้องกัน อาร์กอนจะถูกส่งรอบๆ บริเวณอาร์กเพื่อแยกอากาศออกจากบริเวณรอยเชื่อม และป้องกันการเกิดออกซิเดชัน โดยอาศัยหลักการเชื่อมแบบอาร์กทั่วไป GTAW ใช้กระแสไฟฟ้าแรงสูงเพื่อหลอมโลหะเติมให้กลายเป็นแอ่งหลอมเหลวบนวัสดุพื้นฐาน เพื่อให้เกิดการยึดติดกันทางโลหะวิทยา ขณะที่การไหลของอาร์กอนอย่างต่อเนื่องจะช่วยป้องกันไม่ให้โลหะหลอมเหลวสัมผัสกับออกซิเจนในอากาศ ทำให้วิธีนี้เหมาะสำหรับการเชื่อมสแตนเลสและโลหะเฟอร์รัสชนิดอื่นๆ

4. การเชื่อมด้วยความร้อนจากเปลวแก๊ส (OFW) การเชื่อม OFW ใช้เปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้ของแก๊สเชื้อเพลิงร่วมกับสารออกซิไดซ์เป็นแหล่งความร้อน เพื่อหลอมชิ้นงานและวัสดุเติมให้เกิดการยึดติดกันระดับอะตอม สารออกซิไดซ์ที่ใช้ส่วนใหญ่คือออกซิเจน ส่วนแก๊สเชื้อเพลิงที่นิยมใช้ ได้แก่ อะเซทิลีนและแอลพีจี

5. การเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อแสงเลเซอร์ที่ถูกโฟกัสกระทบชิ้นงานเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการเชื่อม เนื่องจากคุณสมบัติทางแสง เช่น การหักเหและการโฟกัส จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กและบริเวณที่เข้าถึงยากในการเชื่อม นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติเด่นคือ ป้อนความร้อนน้อย ทำให้เกิดการบิดงอจากการเชื่อมน้อยมาก และไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากราคาอุปกรณ์เลเซอร์สูงและประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงต่ำ ทำให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ยังไม่แพร่หลายอย่างกว้างขวาง

6. การเชื่อมแบบอาร์คโลหะลวดเปลือยภายใต้บรรยากาศก๊าซ CO₂ (GMAW‑CO₂) การเชื่อมแบบอาร์คโลหะลวดเปลือยภายใต้บรรยากาศก๊าซ CO₂ เหมาะสำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าผสมความแข็งแรงสูงชนิดคาร์บอนต่ำในโครงการโครงสร้างเหล็กขนาดใหญ่ มีประสิทธิภาพการผลิตสูง ต้านทานการแตกร้าวได้ดี ทำให้เกิดการบิดงอจากการเชื่อมน้อย และสามารถปรับใช้ได้หลากหลาย รวมทั้งสามารถเชื่อมแผ่นโลหะบางและแผ่นโลหะหนาปานกลางได้

7. การเชื่อมแบบเสียดสี การเชื่อมแบบเสียดสีเป็นกระบวนการเชื่อมแบบของแข็ง โดยใช้ความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานที่ผิวสัมผัสของชิ้นงานเป็นแหล่งความร้อน ภายใต้แรงกดคงที่หรือเพิ่มขึ้นและโมเมนต์บิด ความเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ระหว่างปลายที่สัมผัสกันจะสร้างความร้อนจากการเสียดสีและความร้อนจากการเปลี่ยนรูปพลาสติก บริเวณที่สัมผัสกันจะถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิใกล้จุดหลอมเหลว (โดยทั่วไปต่ำกว่าจุดหลอมเหลว) ซึ่งช่วยลดความต้านทานการไหลของวัสดุ เพิ่มความเหนียว และทำลายฟิล์มออกไซด์ที่ผิวสัมผัส เมื่อใช้แรงกดเพิ่มเติม จะเกิดการเปลี่ยนรูปพลาสติกและการไหลของวัสดุ จนเกิดการเชื่อมกันผ่านการแพร่กระจายของโมเลกุลที่ผิวสัมผัสและการเกิดผลึกใหม่

8. การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิก การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกส่งคลื่นสั่นสะเทือนความถี่สูงไปยังผิวของชิ้นงานสองชิ้น ภายใต้แรงกด ผิวทั้งสองจะถูกขัดถูเข้าด้วยกันจนเกิดการหลอมรวมกันในระดับโมเลกุล

9. การประสาน

การบัดกรีเป็นกระบวนการเชื่อมชิ้นงานเข้าด้วยกันโดยใช้วัสดุเติมที่มีจุดหลอมเหลวไม่สูงเกิน 450 องศาเซลเซียส โดยจะให้ความร้อนกับชิ้นงานจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุเติม แต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุพื้นฐาน วัสดุเติมจะกระจายตัวไปตามผิวหน้าของรอยต่อที่แนบสนิทกันอย่างแน่นหนาผ่านแรงดึงดูดในหลอดเล็ก (capillary action) หรือการเปียกผิว (wetting) โลหะผสมสำหรับการบัดกรีมีอุณหภูมิเริ่มหลอมเหลว (liquidus temperature) เท่ากับหรือต่ำกว่า 450 องศาเซลเซียส และโดยทั่วไปไม่มีธาตุเหล็กเป็นส่วนประกอบ ค่าขีดจำกัดที่ 450 องศาเซลเซียส ใช้แยกแยะระหว่างการบัดกรีกับการประสานโลหะ (brazing) พารามิเตอร์กระบวนการและปัจจัยที่มีผลต่อการประสานโลหะส่วนใหญ่ยังใช้ได้กับการบัดกรีด้วย คำศัพท์อุตสาหกรรม เช่น soldering, hard soldering และ silver soldering ใช้เพื่อแยกแยะความแตกต่างระหว่างการบัดกรีกับการประสานโลหะ

10. การประสานโลหะ การประสานด้วยความร้อนสูงเป็นกระบวนการเชื่อมต่อที่ใช้อุณหภูมิสูง ช่วงอุณหภูมิส่วนใหญ่ที่ใช้ในการประสานด้วยความร้อนอยู่ระหว่าง ๑๒๐๐ ถึง ๑๔๐๐ องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งสูงกว่าการบัดกรีมาก แต่ต่ำกว่าการเชื่อมแบบหลอมละลาย คล้ายกับการบัดกรี การประสานด้วยความร้อนอาศัยแรงดันผิวหนัง (capillary action) เพื่อให้โลหะเติมเข้าไปเติมรอยต่ออย่างทั่วถึง มีโลหะผสมสำหรับการประสานด้วยความร้อนหลายชนิดให้เลือกใช้ เพื่อเชื่อมโลหะและโลหะผสมเกือบทุกชนิด

ที่มา: การประชุมสุดยอดเทคโนโลยีการเชื่อม