การเชื่อมโลหะแผ่นคืออะไร?

แผ่นมการเชื่อมโลหะเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลวัสดุซึ่งหมายถึงการเชื่อมต่อของสองหรือแยกชิ้นส่วนโลหะให้เป็นชิ้นเดียวโดยวิธีใดวิธีหนึ่ง ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมเทคโนโลยีการเชื่อมจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นซึ่งเป็นกระบวนการที่สำคัญในการแปรรูปโลหะของอุตสาหกรรมการผลิต

การเชื่อมโลหะมีกี่วิธี?

มีวิธีการเชื่อมโลหะหลายประเภทตามสถานะและลักษณะกระบวนการของโลหะในกระบวนการเชื่อม วิธีการเชื่อมโลหะส่วนใหญ่แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ การเชื่อมฟิวชั่น การเชื่อมด้วยแรงดัน และการประสาน

การเชื่อมฟิวชั่น

การเชื่อมแบบฟิวชั่นเป็นวิธีการเชื่อมชิ้นส่วนโลหะโดยการให้ความร้อนและหลอมให้เข้าด้วยกัน วิธีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้แรงกด ส่วนต่อประสานของชิ้นงานทั้งสองได้รับความร้อน ทำให้โลหะสร้างแรงอะตอมที่สำคัญ ทำให้เกิดสถานะของเหลวในบริเวณที่ได้รับความร้อน อะตอมโลหะของชิ้นงานทั้งสองจะกระจายและผสานกันอย่างเต็มที่ เมื่อโลหะหลอมเหลวเย็นลง จะทำให้เกิดรอยเชื่อมที่แข็งแรง

เทคนิคการเชื่อมฟิวชันทั่วไป ได้แก่ การเชื่อมอาร์ก การเชื่อมแก๊ส และการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมอาร์ค

การเชื่อมอาร์คได้รับพลังงานจากแหล่งไฟฟ้าที่คายประจุระหว่างอิเล็กโทรดและชิ้นงานทั้งสองเพื่อสร้างส่วนโค้ง ส่วนโค้งนี้จะแปลงเป็นความร้อน ทำให้อิเล็กโทรดและชิ้นงานหลอมละลาย และเชื่อมโลหะเข้าด้วยกัน ในระหว่างกระบวนการเชื่อม แรงดันไฟฟ้าต่ำและกระแสสูงจะสร้างอุณหภูมิสูงและแสงที่รุนแรง การเผาไหม้อิเล็กโทรดและชิ้นงานเพื่อสร้างบ่อหลอมเหลวที่จะเย็นลงจนเกิดเป็นรอยเชื่อม

วิธีการเชื่อมนี้มีการใช้งานที่หลากหลายและสามารถใช้ในการเชื่อมโลหะต่างๆ เช่น สแตนเลส อลูมิเนียม ทองแดง และเหล็กคาร์บอนสูง เนื่องจากอุปกรณ์เชื่อมอาร์คสามารถพกพาได้และใช้งานง่าย จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องจักร การก่อสร้าง และการต่อเรือ ตัวอย่างเช่น ใช้สำหรับการเชื่อมต่อเหล็กเส้นในการก่อสร้าง นอกจากนี้ การเชื่อมอาร์กยังมักใช้ในการซ่อมแซมอุปกรณ์และการบำรุงรักษารางรถไฟ

โดยทั่วไปการเชื่อมอาร์กต้องใช้เครื่องเชื่อมอาร์ค ลวดเชื่อม และกระบังหน้า เป็นวิธีการเชื่อมที่มีต้นทุนต่ำและใช้กันอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัญหาทางเทคนิค คุณภาพของงานเชื่อมจึงขึ้นอยู่กับระดับทักษะของช่างเชื่อมเป็นส่วนใหญ่

การเชื่อมแก๊ส

การเชื่อมแก๊สใช้ก๊าซสองประเภท: ก๊าซเชื้อเพลิงและก๊าซออกซิไดซ์ การเผาไหม้ของก๊าซเหล่านี้จะทำให้เกิดความร้อน ซึ่งใช้ในการหลอมวัสดุโลหะและลวดเชื่อมที่ถูกป้อนอย่างต่อเนื่องระหว่างชิ้นงานทั้งสองชิ้น ซึ่งจะทำให้การเชื่อมต่อโลหะเสร็จสมบูรณ์

การเชื่อมแก๊สมักใช้ในการเชื่อมโลหะ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม และทองแดง โดยมีข้อได้เปรียบ เช่น ความยืดหยุ่นในการใช้งาน ไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมการทำงาน และการดำเนินงานที่เรียบง่าย นอกจากนี้ยังไม่ต้องใช้ไฟฟ้า จึงใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับงานกลางแจ้งและในสถานที่ก่อสร้างสำหรับการเชื่อมต่อโลหะ หากคุณต้องการซ่อมแซมท่อโลหะ การเชื่อมแก๊สถือเป็นตัวเลือกที่ดี

อย่างไรก็ตามการเชื่อมแก๊สก็มีข้อจำกัด คุณภาพของเส้นเชื่อมได้รับอิทธิพลอย่างมากจากคุณภาพของเส้นเชื่อม และข้อต่อที่เชื่อมมีแนวโน้มที่จะเสียรูป นอกจากนี้ประสิทธิภาพการผลิตยังค่อนข้างต่ำ

การเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์เป็นแหล่งความร้อน ลำแสงเลเซอร์กระทบกับขอบของชิ้นงานโลหะ ทำให้เกิดความร้อนและก่อตัวเป็นสระเชื่อม เมื่อเลเซอร์เคลื่อนออกไป ขอบโลหะหลอมเหลวจะเย็นตัวลงและเกาะติดกัน วิธีการนี้สามารถใช้สำหรับการเชื่อมที่ทับซ้อนกัน การเชื่อมแบบชน และการเชื่อมแบบปิดผนึกในงานอุตสาหกรรมต่างๆ

การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูง และยังสามารถใช้ในการเชื่อมอโลหะได้อีกด้วย เป็นเทคโนโลยีการเชื่อมขั้นสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องประดับ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถเจาะวัสดุที่หนากว่าได้ ดังนั้นจึงเหมาะที่สุดสำหรับวัสดุที่มีผนังบาง เมื่อเทียบกับวิธีการเชื่อมแบบอื่น อุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่า

กดเชื่อม

การเชื่อมด้วยแรงดันต่างจากการเชื่อมแบบฟิวชันตรงที่ต้องใช้แรงกดจำนวนหนึ่งกับโลหะในระหว่างกระบวนการเชื่อม วัสดุโลหะไม่ละลายเป็นของเหลวแต่ยังคงแข็งอยู่ การเชื่อมด้วยแรงดันเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่ข้อต่อโลหะเพื่อเพิ่มความเป็นพลาสติก จากนั้นจึงออกแรงกดบนโลหะที่ขึ้นรูปด้วยพลาสติก ส่งผลให้ข้อต่อเชื่อมแข็งแรงขึ้น ดังนั้นแรงกดดันจึงมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้

ด้วยการพัฒนาของเศรษฐกิจอุตสาหกรรม ทำให้เกิดวัสดุและผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ มากมาย ซึ่งนำไปสู่นวัตกรรมอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยแรงดัน เทคนิคการเชื่อมด้วยแรงดันหลักในปัจจุบัน ได้แก่ การเชื่อมด้วยความต้านทาน การเชื่อมแบบกระจาย การเชื่อมแบบเสียดทาน และการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง

การเชื่อมต้านทาน

การเชื่อมต้านทานใช้กระแสไฟฟ้าให้ความร้อนแก่จุดเชื่อมต่อของชิ้นงานโลหะพร้อมทั้งออกแรงกดผ่านอิเล็กโทรดเพื่อให้การเชื่อมเสร็จสมบูรณ์ นิยมใช้สำหรับเชื่อมเหล็กสเตนเลส ทองแดง อลูมิเนียม และเหล็กคาร์บอน เนื่องจากคุณภาพการเชื่อมที่สูงและสม่ำเสมอ การเชื่อมด้วยความต้านทานจึงมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และการบินและอวกาศ ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี การเชื่อมด้วยความต้านทานได้รวมเอาระบบอัตโนมัติเข้ามามากขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตให้ดียิ่งขึ้น

การเชื่อมด้วยความต้านทานสามารถแบ่งได้เป็น 4 วิธี:การเชื่อมจุด, การเชื่อมแบบฉายภาพ,การเชื่อมตะเข็บ, และการเชื่อมแบบชน- ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการเชื่อมชิ้นส่วนยานยนต์ เช่น การติดน็อตเข้ากับแผ่นโลหะ คุณสามารถใช้การเชื่อมแบบฉายภาพได้ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์การเชื่อมด้วยความต้านทานโดยทั่วไปจะเทอะทะและไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย ทำให้จำกัดการใช้งานในการตั้งค่าเฉพาะ แต่ละครั้งที่คุณเชื่อมวัสดุโลหะหรือความหนาที่แตกต่างกัน จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์ ทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมส่วนประกอบโลหะในปริมาณมากมากขึ้น

การเชื่อมแบบแพร่กระจาย

การเชื่อมแบบกระจายหรือที่เรียกว่าพันธะแบบแพร่ เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนและการกดทับพื้นผิวโลหะในระหว่างการเชื่อม กระบวนการนี้ช่วยให้อะตอมและโมเลกุลของวัสดุโลหะกระจายและพันธะภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง การเชื่อมแบบกระจายสามารถใช้ได้ทั้งกับวัสดุที่คล้ายกันและต่างกัน โดยทั่วไปจะเชื่อมระหว่างทองแดง อลูมิเนียม และวัสดุคอมโพสิต

วิธีนี้สามารถเชื่อมข้อต่อหลายจุดในการประกอบได้พร้อมๆ กัน เช่น การเชื่อมฟอยล์ทองแดง 0.1 มม. จำนวน 20 ชั้น การเชื่อมแบบกระจายจะสร้างข้อต่อที่แข็งแรงซึ่งทนทานต่อการเสียรูป ซึ่งมักจะขจัดความจำเป็นในการประมวลผลเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียอยู่ เช่น ประสิทธิภาพการผลิตต่ำและต้นทุนอุปกรณ์สูง

การเชื่อมแรงเสียดทาน

การเชื่อมด้วยแรงเสียดทานเป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้ความร้อนที่เกิดจากการเคลื่อนที่เสียดทานสัมพัทธ์ระหว่างชิ้นงานภายใต้ความกดดัน เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานที่ให้งานเชื่อมคุณภาพสูง เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมแบบ flash butt การเชื่อมแบบเสียดทานจะมีโซนรับความร้อนน้อยกว่า และเหมาะสำหรับการเชื่อมโลหะที่แตกต่างกันมากกว่า

การเชื่อมแบบเสียดทานมีเอกลักษณ์เฉพาะและมีข้อดี เช่น ใช้พลังงานต่ำและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้เป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องจักรกล การบินและอวกาศ และพลังงาน อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปจะเหมาะสำหรับการเชื่อมต่อแท่งโลหะและท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันเท่านั้น เมื่อรูปร่างและตำแหน่งการประกอบของชิ้นงานได้รับการแก้ไขแล้ว การเชื่อมจะกลายเป็นเรื่องท้าทาย

การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก

การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิคใช้การสั่นสะเทือนความถี่สูงที่เกิดจากคลื่นอัลตราโซนิกเพื่อสร้างแรงเสียดทาน การเสียรูป และความร้อนที่พื้นผิวสัมผัสของโลหะ แตรเสียงบนและล่างใช้แรงดันเพื่อทำให้กระบวนการเชื่อมเสร็จสมบูรณ์ นี่เป็นวิธีการเชื่อมที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านชิ้นงานหรือแหล่งความร้อนภายนอก และมีลักษณะเฉพาะบางอย่างร่วมกับการเชื่อมแบบเสียดทานและการเชื่อมแบบกระจาย

การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกสามารถใช้กับวัสดุได้หลากหลาย รวมถึงโลหะทั้งที่คล้ายกันและต่างกัน เช่น ทองแดง อลูมิเนียม ทอง และเงิน อย่างไรก็ตาม มักใช้ในการเชื่อมวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ABS, PP และ PC ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ดียิ่งขึ้น

การเชื่อมประสาน

การประสานเป็นวิธีการเชื่อมโดยให้โลหะเติมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าชิ้นงานได้รับความร้อนและหลอมละลายเพื่อเติมเต็มช่องว่างระหว่างชิ้นงานโลหะ 2 ชิ้น ถือเป็นการสิ้นสุดกระบวนการเชื่อมโลหะ วิธีนี้แตกต่างจากการเชื่อมฟิวชันและการเชื่อมด้วยแรงดัน โดยไม่จำเป็นต้องหลอมชิ้นงานหรือใช้แรงกด การบัดกรีนั้นใช้สำหรับการเชื่อมชิ้นงานที่ทับซ้อนกันเป็นหลัก โดยมีขนาดช่องว่างโดยทั่วไปตั้งแต่ 0.01 ถึง 0.1 มิลลิเมตร

ปัจจุบัน การบัดกรีถูกนำมาใช้มากขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เครื่องจักร อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือ และไฟส่องสว่าง คุณภาพของการบัดกรีแข็งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโลหะตัวเติมที่ใช้ ดังนั้น เมื่อทำการบัดกรีชิ้นงานโลหะ สิ่งสำคัญคือต้องเลือกโลหะเติมที่มีคุณสมบัติเปียกที่ดี ซึ่งสามารถเติมรอยต่อได้อย่างมีประสิทธิภาพ การบัดกรีแบ่งออกเป็นการบัดกรีอ่อนและการบัดกรีแข็งตามจุดหลอมเหลวของโลหะตัวเติม

การบัดกรีอ่อน

การบัดกรีแบบอ่อนใช้โลหะตัวเติมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่า 450 องศาเซลเซียส ข้อต่อที่สร้างขึ้นจากการบัดกรีแบบอ่อนมีความแข็งแรงต่ำกว่าและทนความร้อนได้ไม่ดี โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำและการบัดกรีด้วยหัวแร้ง หากข้อกำหนดด้านความแข็งแรงไม่สำคัญและจุดหลอมเหลวของโลหะตัวเติมสูงกว่าโลหะที่บัดกรี ก็สามารถใช้การบัดกรีแบบอ่อนได้

ยากเลยlเดอริง

การบัดกรีแข็งด้วยโลหะตัวเติมที่มีจุดหลอมเหลวสูงหรือที่เรียกว่าการบัดกรีแข็ง จะใช้โลหะตัวเติมที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า 450 องศาเซลเซียส ข้อต่อที่สร้างขึ้นจากการบัดกรีแบบแข็งจะมีความแข็งแรงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการบัดกรีแบบอ่อน การบัดกรีแข็งมักใช้วัสดุต่างๆ เช่น เงิน อลูมิเนียม ทองแดง และนิกเกิล การเลือกใช้โลหะเติมขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุชิ้นงานและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของข้อต่อ โดยทั่วไปการบัดกรีแข็งจะเหมาะกับเหล็กสเตนเลส อลูมิเนียมอัลลอยด์ ทองแดง และวัสดุอื่นๆ ที่ต้องการความแข็งแรงสูง ใช้สำหรับข้อต่อที่ทำงานภายใต้อุณหภูมิสูง และพบการใช้งานที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อิเล็กทรอนิกส์ และไฟฟ้า

บทสรุป

การเชื่อมโลหะมีหลายประเภท และการเชื่อมที่กล่าวมาข้างต้นเป็นวิธีการทั่วไปประเภทหนึ่ง เนื่องจากเทคโนโลยีการเชื่อมก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง วิธีการเชื่อมจึงเกิดขึ้นมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อพิจารณาวิธีเชื่อมชิ้นงานโลหะ สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น วัสดุของชิ้นงาน รูปร่าง สภาพแวดล้อมในการทำงาน และอื่นๆ การเลือกวิธีการเชื่อมที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากปัจจัยเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญ