เชื่อมอลูมิเนียม: คู่มือปฏิบัติ

อลูมิเนียมมีน้ำหนักเบา, ทนต่อการกัดกร่อน, และโลหะอเนกประสงค์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ, แผ่นกลมอลูมิเนียมใช้กันอย่างแพร่หลายในโลก, อวกาศ, การก่อสร้าง, และการผลิต. อย่างไรก็ตาม, การเชื่อมอลูมิเนียมอาจเป็นเรื่องท้าทายเนื่องจากมีคุณสมบัติเฉพาะตัว, เช่นการนำความร้อนสูง, จุดหลอมเหลวต่ำ, และการเกิดออกไซด์. ในบล็อกนี้, เราจะให้ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับการเชื่อมอลูมิเนียม, รวมถึงวิธีการทั่วไปด้วย, การเลือกโลหะฟิลเลอร์, การตระเตรียม, และแอปพลิเคชัน.

อลูมิเนียมอัลลอยด์และการกำหนดอุณหภูมิ

ก่อนที่เราจะเจาะลึกเทคนิคการเชื่อม, สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจอะลูมิเนียมอัลลอยด์ประเภทต่างๆ และชื่อเรียก. อลูมิเนียมอัลลอยด์แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: สร้างขึ้นและหล่อ. โลหะผสมดัดขึ้นรูปเกิดจากกระบวนการทางกล, เช่นการกลิ้ง, อัดรีด, หรือการปลอมแปลง, ในขณะที่โลหะผสมหล่อจะเกิดขึ้นจากการเทโลหะหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์.

โลหะผสมดัดแบ่งออกเป็นแปดชุดเพิ่มเติม, ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบการผสมหลัก. ซีรี่ส์ที่พบบ่อยที่สุดคือ 1xxx, 3xxx, 5xxx, และซีรีส์ 6xxx, ซึ่งมีอะลูมิเนียม, แมงกานีส, แมกนีเซียม, และแมกนีเซียม-ซิลิคอน, แต่มันประกอบด้วย. แต่ละซีรี่ส์มีลักษณะและการใช้งานที่แตกต่างกัน, ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโลหะผสมและการบำบัดความร้อน. ตัวอย่างเช่น, ซีรีส์ 1xxx มีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง, แต่แรงน้อย, ในขณะที่รุ่น 6xxx มีความแข็งแรงปานกลางและขึ้นรูปได้ดี, แต่ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า.

การกำหนดอุณหภูมิบ่งบอกถึงคุณสมบัติทางกลและสภาพของโลหะผสม, เช่นว่ามันได้รับการอบอ่อนแล้วหรือไม่, งานเย็น, หรือผ่านกรรมวิธีทางความร้อน. การกำหนดอารมณ์ประกอบด้วยตัวอักษรตามด้วยตัวเลขหนึ่งหลักขึ้นไป. อารมณ์ที่พบบ่อยที่สุดคือ O (อบอ่อน), ชม (แข็งตัว), ตู่ (ได้รับการรักษาด้วยความร้อน), และเอฟ (ตามที่ประดิษฐ์). ตัวอย่างเช่น, 6061-T6 เป็นโลหะผสมขึ้นรูปของซีรีส์ 6xxx ที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนและบ่มเทียมเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูงในระดับสูง.

โลหะผสมหล่อถูกกำหนดด้วยตัวเลขสี่หลัก, ตามด้วยจุดทศนิยมและการกำหนดอารมณ์. ตัวเลขตัวแรกแสดงถึงองค์ประกอบการผสมหลัก, ตัวเลขตัวที่สองบ่งบอกถึงการดัดแปลงโลหะผสม, และตัวเลขสองตัวสุดท้ายระบุโลหะผสมเฉพาะ. ตัวอย่างเช่น, 356.0 เป็นโลหะผสมหล่อที่มีอลูมิเนียมเป็นส่วนใหญ่, ซิลิคอน, และแมกนีเซียม, และมีอารมณ์ฉุนเฉียว.

การเลือกโลหะฟิลเลอร์

การเลือกใช้โลหะตัวเติมสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียมขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโลหะฐาน, คุณสมบัติการเชื่อมที่ต้องการ, และกระบวนการเชื่อม. โลหะเติมควรมีช่วงการหลอมเหลวใกล้เคียงกันและความเข้ากันได้ทางเคมีกับโลหะฐาน, ตลอดจนความแข็งแกร่งที่เพียงพอ, ในขณะที่แผ่นรีดเย็นถูกหล่อและรีดเป็นม้วนสำหรับการรีดเย็น, และทนต่อการกัดกร่อน. โลหะตัวเติมควรลดการก่อตัวของข้อบกพร่องให้เหลือน้อยที่สุด, เช่นความพรุน, แคร็ก, และขาดการหลอมรวม.

โลหะเติมที่พบมากที่สุดสำหรับการเชื่อมอะลูมิเนียมคือซีรีส์ 4xxx และ 5xxx, ซึ่งมีซิลิคอนและแมกนีเซียม, แต่มันประกอบด้วย. มีการเติมซิลิคอนเพื่อลดจุดหลอมเหลวและปรับปรุงความลื่นไหลของโลหะตัวเติม, ในขณะที่มีการเติมแมกนีเซียมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและต้านทานการกัดกร่อนของรอยเชื่อม. ซีรีส์ 4xxx เหมาะสำหรับการเชื่อมโลหะผสมแบบหล่อ, ในขณะที่ซีรีส์ 5xxx เหมาะสำหรับการเชื่อมโลหะผสมดัด.

การเลือกโลหะเติมก็ขึ้นอยู่กับกระบวนการเชื่อมด้วย, เนื่องจากกระบวนการที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับรูปแบบโลหะตัวเติม, ขนาด, และความสามารถในการป้อนได้. ตัวอย่างเช่น, การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (กต) ใช้แท่งตัวเติมที่ป้อนเข้าไปในสระเชื่อมด้วยตนเอง, ขณะเชื่อมอาร์กโลหะแก๊ส (GMAW) ใช้ลวดเติมที่ป้อนอย่างต่อเนื่องโดยเครื่องป้อนลวด. แท่งหรือลวดบรรจุควรมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ตรงกับความหนาของโลหะฐานและระดับกระแสไฟ.

ตารางต่อไปนี้แสดงคำแนะนำทั่วไปในการเลือกโลหะตัวเติมสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียม, ขึ้นอยู่กับโลหะผสมฐานและกระบวนการเชื่อม. อย่างไรก็ตาม, ตารางนี้ไม่ได้ครอบคลุมทั้งหมดและไม่ครอบคลุมชุดค่าผสมและเงื่อนไขที่เป็นไปได้ทั้งหมด. ดังนั้น, ขอแนะนำให้ปรึกษาผู้ผลิตโลหะเติมหรือรหัสการเชื่อมเพื่อขอคำแนะนำเฉพาะเจาะจง.

การเตรียมการเชื่อม

เพื่อให้ได้การเชื่อมคุณภาพสูง, จำเป็นต้องเตรียมโลหะฐานและโลหะตัวเติมอย่างเหมาะสมก่อนการเชื่อม. ขั้นตอนการเตรียมการได้แก่การทำความสะอาด, หนึ่งคือแผ่นปิดอลูมิเนียมแบบบูรณาการการปรับปรุงบ้าน, การออกแบบร่วมกัน, และอุ่นเครื่อง.

การทำความสะอาด

การทำความสะอาดโลหะฐานและโลหะตัวเติมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนที่อาจส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อม, เช่นสิ่งสกปรก, น้ำมัน, จารบี, ออกไซด์, หรือความชื้น. สารปนเปื้อนสามารถทำให้เกิดข้อบกพร่องได้, เช่นความพรุน, ขาดฟิวชั่น, หรือแคร็ก, ตลอดจนลดความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนของรอยเชื่อม.

วิธีการทำความสะอาดขึ้นอยู่กับชนิดและระดับการปนเปื้อน, ตลอดจนกระบวนการเชื่อม. วิธีการทำความสะอาดทั่วไปบางประการได้แก่:

• การทำความสะอาดเครื่องจักรกล: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้แปรงลวดสแตนเลส, แผ่นขัด, หรือล้อเจียรเพื่อขจัดชั้นออกไซด์ของพื้นผิวและอนุภาคที่หลวม ๆ. การทำความสะอาดกลไกควรทำในทิศทางของรอยเชื่อมและเฉพาะบริเวณที่จะเชื่อมเท่านั้น. ควรใช้เครื่องมือทำความสะอาดสำหรับอะลูมิเนียมเท่านั้น และไม่ควรใช้กับโลหะอื่นๆ, เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนข้าม.
• การทำความสะอาดสารเคมี: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ตัวทำละลาย, กรด, หรือสารละลายอัลคาไลน์เพื่อละลายหรือคลายชั้นออกไซด์และสารอินทรีย์ตกค้าง. การทำความสะอาดสารเคมีควรทำด้วยข้อควรระวังด้านความปลอดภัยที่เหมาะสม แล้วตามด้วยการล้างและทำให้แห้ง. น้ำยาทำความสะอาดควรเข้ากันได้กับอะลูมิเนียมอัลลอยด์และโลหะตัวเติม, และไม่ควรทิ้งสารตกค้างที่เป็นอันตรายใดๆ.
• การล้างไขมัน: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้น้ำยาขจัดคราบน้ำมัน, เช่น อะซิโตน, แอลกอฮอล์, หรือไตรคลอเอทิลีน, เพื่อขจัดน้ำมันหรือจาระบีออกจากพื้นผิว. การล้างไขมันควรทำด้วยผ้าสะอาดหรือสเปรย์, แล้วตามด้วยการเช็ดหรือผึ่งลมให้แห้ง. เครื่องขจัดไขมันไม่ควรมีคลอรีนไฮโดรคาร์บอน, เนื่องจากอาจทำให้เกิดการแตกตัวของไฮโดรเจนและการแตกร้าวได้.

ควรทำความสะอาดให้ใกล้เคียงกับเวลาในการเชื่อมมากที่สุด, เนื่องจากอะลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะสร้างชั้นออกไซด์บางๆ อย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับอากาศ. ชั้นออกไซด์มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าโลหะฐาน และอาจรบกวนการเจาะทะลุของรอยเชื่อมและฟิวชันได้. ดังนั้น, แนะนำให้เชื่อมภายในไม่กี่ชั่วโมงหลังการทำความสะอาด, หรือใช้แก๊สชีลด์หรือฟลักซ์เพื่อป้องกันบริเวณรอยเชื่อมจากการเกิดออกซิเดชัน.

ส่วนผสม - ตัด - เซาะร่อง - ตัดมุม - ดัด - ประกอบกระดาน - เสริม - ตรวจสอบอีกครั้ง

จำเป็นต้องตัดโลหะฐานเพื่อสร้างรูปทรงและขนาดของชิ้นงานที่ต้องการ, พร้อมทั้งเตรียมขอบรอยต่อในการเชื่อม. วิธีการตัดควรมีความเรียบเนียน, ทำความสะอาด, และขอบสี่เหลี่ยม, โดยไม่มีการบิดเบือนมากเกินไป, เสี้ยน, หรือตะกรัน.

วิธีการตัดอลูมิเนียมทั่วไปบางประการได้แก่:

• การตัด: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องตัดเพื่อตัดโลหะด้วยใบมีดหรือหมัด. การตัดเฉือนเหมาะสำหรับแผ่นบางและรูปทรงเรียบง่าย, แต่อาจทำให้เกิดการบิดเบี้ยวและทำให้ขอบแข็งได้.
• เลื่อย: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เลื่อยวงเดือน, เลื่อยวงเดือน, หรือเลื่อยตัดโลหะเพื่อตัดโลหะด้วยใบมีดฟัน. การเลื่อยเหมาะสำหรับแผ่นหนาและรูปทรงที่ซับซ้อน, แต่อาจทำให้เกิดเสียงดังได้, ฝุ่น, และความร้อน.
• การตัดพลาสม่า: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้คบเพลิงพลาสม่าเพื่อตัดโลหะด้วยไอพ่นของก๊าซไอออไนซ์. การตัดพลาสม่าเหมาะสำหรับทุกความหนาและรูปร่าง, แต่อาจทำให้เกิดขี้เถ้าได้, ตะกรัน, และโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน.
• แผ่นอลูมิเนียมสำหรับคำแนะนำในการหุ้ม: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อตัดโลหะด้วยลำแสงที่โฟกัส. การตัดด้วยเลเซอร์เหมาะสำหรับทุกความหนาและรูปร่าง, แต่อาจทำให้เกิดโซนร้อนและมีค่าใช้จ่ายสูงได้.

ควรเลือกวิธีการตัดตามความหนาของวัสดุ, ความแม่นยำที่ต้องการ, อุปกรณ์ที่มีอยู่, และค่าใช้จ่าย. ควรปรับความเร็วตัดและอัตราการป้อนตามคำแนะนำของผู้ผลิต, เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป, แปรปรวน, หรือแคร็ก. ควรตรวจสอบคมตัดเพื่อหาข้อบกพร่องหรือความผิดปกติใดๆ, และทำความสะอาดหากจำเป็น.

การออกแบบร่วมกัน

การออกแบบข้อต่อเป็นกระบวนการในการเลือกและจัดเรียงแบบข้อต่อ, เรขาคณิตของข้อต่อ, ข้อต่อพอดี, และช่องว่างรอยต่อในการเชื่อม. การออกแบบข้อต่อควรมีความแข็งแรงเพียงพอ, การจัดตำแหน่ง, และการเข้าถึงการเชื่อม, รวมทั้งลดการบิดเบือนให้เหลือน้อยที่สุด, ความเครียด, และแคร็ก.

ประเภทของข้อต่อคือการกำหนดค่าของข้อต่อ, เช่นก้น, มุม, ตัก, ที, หรือขอบ. ควรเลือกประเภทข้อต่อตามความหนาของวัสดุ, ทิศทางการโหลด, ตำแหน่งการเชื่อม, และกระบวนการเชื่อม. ตัวอย่างเช่น, ข้อต่อชนเหมาะสำหรับการต่อแผ่นสองแผ่นที่มีความหนาเท่ากัน, ในขณะที่ข้อต่อตักเหมาะสำหรับการต่อแผ่นสองแผ่นที่มีความหนาต่างกัน.

รูปทรงของรอยต่อคือรูปร่างและมุมของขอบรอยต่อ, เช่น สี่เหลี่ยม, เอียง, วี, ยู, การยึดเกาะของการเคลือบ, หรือดับเบิ้ลวี. ควรเลือกรูปทรงของข้อต่อตามความหนาของวัสดุ, การเจาะทะลุ, และการเชื่อม

กระบวนการ. ตัวอย่างเช่น, ขอบสี่เหลี่ยมเหมาะสำหรับแผ่นบาง, ในขณะที่ขอบเอียงเหมาะสำหรับแผ่นหนา.

การติดตั้งข้อต่อคือการจัดตำแหน่งและตำแหน่งของขอบข้อต่อ, เช่นฟลัช, ชดเชย, หรือไม่ตรงกัน. ควรเลือกการติดตั้งข้อต่อตามความหนาของวัสดุ, ขนาดการเชื่อม, และกระบวนการเชื่อม. ตัวอย่างเช่น, การติดตั้งแบบฝังเรียบเหมาะสำหรับแผ่นบาง, ในขณะที่การติดตั้งแบบเยื้องศูนย์เหมาะสำหรับแผ่นหนา.

ช่องว่างรอยต่อคือระยะห่างระหว่างขอบรอยต่อ, ซึ่งส่งผลต่อการเจาะทะลุและการหลอมของรอยเชื่อม. ควรเลือกช่องว่างรอยต่อตามความหนาของวัสดุ, โลหะตัวเติม, และกระบวนการเชื่อม. ตัวอย่างเช่น, ช่องว่างเล็ก ๆ เหมาะสำหรับแผ่นบาง, ในขณะที่ช่องว่างขนาดใหญ่เหมาะสำหรับแผ่นหนา.

ตารางต่อไปนี้แสดงคำแนะนำทั่วไปในการเลือกการออกแบบข้อต่อสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียม, ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุและกระบวนการเชื่อม. อย่างไรก็ตาม, ตารางนี้ไม่ได้ครอบคลุมทั้งหมดและไม่ครอบคลุมชุดค่าผสมและเงื่อนไขที่เป็นไปได้ทั้งหมด. ดังนั้น, ขอแนะนำให้ปรึกษารหัสการเชื่อมหรือวิศวกรการเชื่อมเพื่อขอคำแนะนำเฉพาะ.

อุ่นเครื่อง

การอุ่นโลหะฐานเป็นกระบวนการในการให้ความร้อนกับโลหะก่อนการเชื่อม, เพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงหนึ่ง. การอุ่นเครื่องเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอลูมิเนียมอัลลอยด์บางชนิด, โดยเฉพาะโลหะผสมที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน, เช่น 2xxx, 6xxx, และซีรีส์ 7xxx, เพื่อป้องกันการแตกร้าวและการบิดเบี้ยว.

การอุ่นร้อนสามารถให้ประโยชน์ต่อไปนี้สำหรับการเชื่อมอลูมิเนียม:

• ลดการไล่ระดับความร้อนและการช็อกจากความร้อน, ซึ่งอาจทำให้เกิดการแตกร้าวและการบิดเบี้ยวได้.
• เพิ่มความสามารถในการละลายและการแพร่กระจายของไฮโดรเจน, ซึ่งอาจทำให้เกิดความพรุนได้.
• ลดความแข็งและความแข็งแรงของโลหะฐาน, ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการเชื่อมและความเหนียวได้.
• ลดการหดตัวและความเค้นตกค้าง, ซึ่งอาจทำให้เกิดการบิดเบี้ยวและการแตกร้าวได้.

อุณหภูมิและเวลาในการอุ่นขึ้นอยู่กับโลหะผสมฐาน, ความหนาของวัสดุ, การออกแบบร่วมกัน, และกระบวนการเชื่อม. อุณหภูมิอุ่นควรสูงพอที่จะบรรลุผลตามที่ต้องการ, แต่ต่ำพอที่จะหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป, ละลาย, หรือเผาโลหะ. เวลาอุ่นเครื่องควรนานพอที่จะรับประกันการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ, แต่สั้นพอที่จะหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชัน, การย่อยสลาย, หรือการเสื่อมสภาพของโลหะ.

ตารางต่อไปนี้แสดงคำแนะนำทั่วไปในการเลือกอุณหภูมิอุ่นและเวลาในการเชื่อมอลูมิเนียม, ขึ้นอยู่กับโลหะผสมฐานและความหนาของวัสดุ. อย่างไรก็ตาม, ตารางนี้ไม่ได้ครอบคลุมทั้งหมดและไม่ครอบคลุมชุดค่าผสมและเงื่อนไขที่เป็นไปได้ทั้งหมด. ดังนั้น, ขอแนะนำให้ปรึกษารหัสการเชื่อมหรือวิศวกรการเชื่อมเพื่อขอคำแนะนำเฉพาะ.

วิธีการอุ่นสามารถทำได้โดยใช้คบเพลิงแก๊ส, เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า, ขดลวดเหนี่ยวนำ, หรือเตาอบ. ควรเลือกวิธีการอุ่นก่อนตามขนาดของวัสดุ, สถานที่ร่วมกัน, และอุปกรณ์ที่มีอยู่. วิธีการอุ่นควรให้ความร้อนสม่ำเสมอและควบคุมได้, โดยไม่ร้อนเกินไป, ละลาย, หรือเผาโลหะ.

อุณหภูมิและเวลาในการอุ่นควรได้รับการตรวจสอบและตรวจสอบโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์, ไพโรมิเตอร์, เทอร์โมคัปเปิล, หรือดินสอสีบอกอุณหภูมิ. ควรรักษาอุณหภูมิและเวลาในการอุ่นไว้จนกว่าการเชื่อมจะเสร็จสิ้น, เพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนของความร้อนและการแตกร้าว.

กระบวนการเชื่อม

มีกระบวนการเชื่อมต่างๆที่สามารถใช้สำหรับการเชื่อมอลูมิเนียมได้, เช่นการเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (กต), การเชื่อมอาร์คโลหะด้วยแก๊ส (GMAW), การเชื่อมอาร์คแบบฟลักซ์คอร์ (เอฟซีเอ), การเชื่อมอาร์คพลาสม่า (ตีน), และการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์ (ปอนด์). กระบวนการเชื่อมแต่ละกระบวนการมีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง, ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ, การออกแบบร่วมกัน, ตำแหน่งการเชื่อม, และคุณภาพการเชื่อม.

ตารางต่อไปนี้แสดงการเปรียบเทียบโดยทั่วไปของกระบวนการเชื่อมสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียม, ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ, ความเร็วในการเชื่อม, ลักษณะการเชื่อม, การเจาะทะลุ, และข้อบกพร่องในการเชื่อม. อย่างไรก็ตาม, ตารางนี้ไม่ได้ครอบคลุมทั้งหมดและไม่ครอบคลุมชุดค่าผสมและเงื่อนไขที่เป็นไปได้ทั้งหมด. ดังนั้น, ขอแนะนำให้ปรึกษารหัสการเชื่อมหรือวิศวกรการเชื่อมเพื่อขอคำแนะนำเฉพาะ.

การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (กต)

การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (กต), เรียกอีกอย่างว่าก๊าซเฉื่อยทังสเตน (ทีไอจี) งานเชื่อม, เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้อิเล็กโทรดทังสเตนแบบไม่สิ้นเปลืองเพื่อสร้างส่วนโค้งระหว่างอิเล็กโทรดกับชิ้นงาน, และแท่งเติมเพื่อเพิ่มโลหะให้กับสระเชื่อม. ส่วนโค้งและสระเชื่อมได้รับการปกป้องโดยแก๊สป้องกัน, เช่นอาร์กอนหรือฮีเลียม, เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการปนเปื้อน.

GTAW เหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นอลูมิเนียมบางถึงหนา, เนื่องจากมีรูปลักษณ์การเชื่อมที่ดีเยี่ยม, การเจาะทะลุที่ดี, และข้อบกพร่องในการเชื่อมต่ำ. GTAW ยังช่วยให้สามารถควบคุมอินพุตความร้อนได้อย่างแม่นยำ, ความยาวส่วนโค้ง, และการเติมโลหะเติม, ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมและลดการบิดเบี้ยวได้. อย่างไรก็ตาม, GTAW เป็นกระบวนการเชื่อมที่ช้าและซับซ้อน, ซึ่งต้องใช้ทักษะและประสบการณ์สูง, รวมถึงอุปกรณ์และอุปกรณ์เสริมพิเศษ.

ต่อไปนี้เป็นปัจจัยสำคัญบางประการที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและคุณภาพของ GTAW สำหรับการเชื่อมอะลูมิเนียม:

• การเลือกอิเล็กโทรด: อิเล็กโทรดควรทำจากทังสเตนบริสุทธิ์หรือทังสเตนที่ผสมกับทอเรียม, ขี้ผึ้ง, หรือแลนทานัม, เพื่อปรับปรุงความเสถียรของส่วนโค้งและอายุการใช้งานของอิเล็กโทรด. อิเล็กโทรดควรมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ตรงกับระดับกระแสไฟและความหนาของวัสดุ, และรูปทรงปลายที่ตรงกับลักษณะส่วนโค้งและการเจาะทะลุ. ตัวอย่างเช่น, ปลายแหลมเหมาะสำหรับกระแสต่ำและการเจาะลึก, ในขณะที่ปลายทรงกลมเหมาะสำหรับการเจาะกระแสสูงและตื้น.
• ขั้วไฟฟ้า: ขั้วอิเล็กโทรดควรเป็นกระแสสลับ (ความหนาของการเคลือบ), เพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างการทำความสะอาดและผลกระทบจากการแทรกซึม. ผลการทำความสะอาดคือการกำจัดชั้นออกไซด์ออกจากโลหะฐานด้วยขั้วบวก (อีพี) วงจร, ในขณะที่ผลการเจาะคือการหลอมโลหะฐานโดยขั้วลบ (ใน) วงจร. ความสมดุลระหว่างการทำความสะอาดและผลกระทบจากการแทรกซึมสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ, ความสมดุลของ AC, และรูปคลื่น. ตัวอย่างเช่น, ความถี่ที่สูงขึ้น, ยอดคงเหลือที่ต่ำกว่า, และรูปคลื่นสี่เหลี่ยมสามารถเพิ่มเอฟเฟกต์การเจาะได้, ในขณะที่ความถี่ต่ำกว่า, ความสมดุลที่สูงขึ้น, และรูปคลื่นไซน์สามารถเพิ่มผลการทำความสะอาดได้.
• การเลือกก๊าซป้องกัน: ก๊าซป้องกันควรเป็นอาร์กอนบริสุทธิ์หรืออาร์กอนผสมกับฮีเลียม, เพื่อปกป้องส่วนโค้งและสระเชื่อมจากการเกิดออกซิเดชันและการปนเปื้อน. ก๊าซป้องกันควรมีอัตราการไหลที่ตรงกับขนาดหัวฉีดและระดับกระแส, และความดันที่ตรงกับสภาพแวดล้อมและตำแหน่งการเชื่อม. ตัวอย่างเช่น, อัตราการไหลที่สูงขึ้นและความดันที่สูงขึ้นเหมาะสำหรับการเชื่อมที่มีลมแรงหรือเหนือศีรษะ, ในขณะที่อัตราการไหลที่ต่ำกว่าและความดันที่ต่ำกว่าเหมาะสำหรับการเชื่อมแบบสงบหรือแบบเรียบ.
• การเลือกโลหะฟิลเลอร์: โลหะตัวเติมควรเข้ากันได้กับโลหะฐาน, ตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อก่อนหน้า. โลหะตัวเติมควรมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ตรงกับความหนาของวัสดุและระดับกระแสไฟ, และความยาวที่ตรงกับความยาวรอยต่อและตำแหน่งการเชื่อม. โลหะบรรจุควรสะอาดและแห้ง, และเก็บในภาชนะปิดสนิทเพื่อป้องกันการปนเปื้อนและการดูดซึมความชื้น. ควรป้อนโลหะเติมลงในสระเชื่อมด้วยตนเองด้วยมุมและความเร็วที่เหมาะสม, เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป, ละลาย, หรือแช่แข็ง.
• เทคนิคการเชื่อม: เทคนิคการเชื่อมควรให้เม็ดเชื่อมเรียบและสม่ำเสมอ, ด้วยการหลอมรวมที่เพียงพอ, การเจาะ, และการเสริมกำลัง. เทคนิคการเชื่อมควรลดความร้อนเข้าด้วย, การบิดเบือน, และข้อบกพร่อง. เทคนิคการเชื่อมขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ, การออกแบบร่วมกัน, ตำแหน่งการเชื่อม, และทักษะและความชอบของช่างเชื่อม. เทคนิคการเชื่อมทั่วไปบางประการได้แก่:
  • เทคนิคหน้ามือ: เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนคบเพลิงและแท่งเติมไปในทิศทางเดียวกัน, จากซ้ายไปขวาหรือจากขวาไปซ้าย, ขึ้นอยู่กับความถนัดของช่างเชื่อม. คบเพลิงและแท่งบรรจุควรสร้างมุมเท่ากับ 10 ถึง 20 องศากับชิ้นงาน, และความยาวส่วนโค้งควรเป็น 1 ถึง 2 mm. คบเพลิงและแท่งบรรจุควรเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงหรือสั่นเล็กน้อย, เพื่อสร้างเม็ดเชื่อมที่สม่ำเสมอและแคบ. เทคนิคการตีหน้ามือเหมาะสำหรับจานบางถึงปานกลาง, เนื่องจากให้ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว, ลักษณะการเชื่อมที่ดี, และอินพุตความร้อนต่ำ.
  • เทคนิคแบ็คแฮนด์: เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนคบเพลิงและแท่งเติมไปในทิศทางตรงกันข้าม, จากขวาไปซ้ายหรือจากซ้ายไปขวา, ขึ้นอยู่กับความถนัดของช่างเชื่อม. คบเพลิงและแท่งบรรจุควรสร้างมุมเท่ากับ 20 ถึง 30 องศากับชิ้นงาน, และความยาวส่วนโค้งควรเป็น 2 ถึง 3 mm. คบเพลิงและแท่งบรรจุควรเคลื่อนที่เป็นวงกลมหรือเป็นรูปสามเหลี่ยม, เพื่อสร้างเม็ดเชื่อมที่กว้างและลึก. เทคนิคแบ็คแฮนด์เหมาะสำหรับแผ่นหนาปานกลางถึงหนา, เนื่องจากให้ความเร็วในการเชื่อมที่ช้า, การเจาะทะลุที่ดี, และอินพุตความร้อนสูง.

การเชื่อมอาร์กโลหะแก๊ส (GMAW)

การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (GMAW), เรียกอีกอย่างว่าก๊าซเฉื่อยของโลหะ (ฉัน) งานเชื่อม, เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้ลวดอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองเพื่อสร้างส่วนโค้งระหว่างอิเล็กโทรดกับชิ้นงาน, และเติมโลหะลงในสระเชื่อม. ส่วนโค้งและสระเชื่อมได้รับการปกป้องโดยแก๊สป้องกัน, เช่นอาร์กอนหรืออาร์กอนผสมกับออกซิเจน, คาร์บอนไดออกไซด์, หรือฮีเลียม, เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการปนเปื้อน.

GMAW เหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นอลูมิเนียมบางถึงหนา, เนื่องจากให้ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว, การเจาะทะลุที่ดี, และข้อบกพร่องในการเชื่อมต่ำ. GMAW ยังช่วยให้สามารถควบคุมการป้อนลวดได้โดยอัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติ, ระดับปัจจุบัน, และความยาวส่วนโค้ง, ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมและลดความเหนื่อยล้าของผู้ปฏิบัติงาน. อย่างไรก็ตาม, GMAW เป็นกระบวนการเชื่อมที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อน, ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์และอุปกรณ์เสริมพิเศษ, ตลอดจนการปรับและบำรุงรักษาอย่างระมัดระวัง.

ต่อไปนี้เป็นปัจจัยสำคัญบางประการที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและคุณภาพของ GMAW สำหรับการเชื่อมอลูมิเนียม:

• การเลือกลวดอิเล็กโทรด: อิเล็กโทรดลวดควรจะเข้ากันได้กับโลหะฐาน, ตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อก่อนหน้า. อิเล็กโทรดลวดควรมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ตรงกับความหนาของวัสดุและระดับกระแสไฟฟ้า, และความยาวที่ตรงกับความยาวรอยต่อและตำแหน่งการเชื่อม. อิเล็กโทรดลวดควรสะอาดและแห้ง, และเก็บในภาชนะปิดสนิทเพื่อป้องกันการปนเปื้อนและการดูดซึมความชื้น. อิเล็กโทรดลวดควรได้รับการป้อนอย่างต่อเนื่องด้วยตัวป้อนลวดด้วยความเร็วและความตึงที่เหมาะสม, เพื่อหลีกเลี่ยงการพันกัน, ติดขัด, หรือแตกหัก.
• ขั้วลวด: ขั้วของสายไฟควรเป็นขั้วไฟฟ้ากระแสตรงที่เป็นบวก (ดีซีอีพี), เพื่อให้ได้ส่วนโค้งที่มั่นคงและการเจาะทะลุที่ดี. ขั้วของสายไฟควรจับคู่กับแหล่งพลังงานและเครื่องป้อนสายไฟ, เพื่อหลีกเลี่ยงการกลับขั้ว, ซึ่งอาจทำให้เกิดความไม่มั่นคงของส่วนโค้งได้, โปรยลงมา, และขาดการหลอมรวม.
• การเลือกก๊าซป้องกัน: ก๊าซป้องกันควรเป็นอาร์กอนบริสุทธิ์หรืออาร์กอนผสมกับออกซิเจน, คาร์บอนไดออกไซด์, หรือฮีเลียม,เพื่อปกป้องส่วนโค้งและสระเชื่อมจากการเกิดออกซิเดชันและการปนเปื้อน. ก๊าซป้องกันควรมีอัตราการไหลที่ตรงกับขนาดหัวฉีดและระดับกระแส, และความดันที่ตรงกับสภาพแวดล้อมและตำแหน่งการเชื่อม. ก๊าซป้องกันควรมีองค์ประกอบที่ตรงกับอิเล็กโทรดลวดและคุณสมบัติการเชื่อม. ตัวอย่างเช่น, อาร์กอนเหมาะสำหรับอิเล็กโทรดลวดส่วนใหญ่, เนื่องจากให้ส่วนโค้งที่มั่นคงและมีลักษณะการเชื่อมที่ดี, ในขณะที่อาร์กอนผสมกับออกซิเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์สามารถปรับปรุงความเสถียรของส่วนโค้งและการเจาะทะลุของลวดอิเล็กโทรดบางชนิดได้, แต่อาจทำให้เกิดการกระเด็นและความพรุนมากขึ้น, ในขณะที่อาร์กอนผสมกับฮีเลียมสามารถเพิ่มความร้อนเข้าและการเจาะทะลุของลวดอิเล็กโทรดบางชนิดได้, แต่อาจทำให้อาร์คไม่เสถียรและบิดเบี้ยวมากขึ้น.
• เทคนิคการเชื่อม: เทคนิคการเชื่อมควรให้เม็ดเชื่อมเรียบและสม่ำเสมอ, ด้วยการหลอมรวมที่เพียงพอ, การเจาะ, และการเสริมกำลัง. เทคนิคการเชื่อมควรลดความร้อนเข้าด้วย, การบิดเบือน, และข้อบกพร่อง. เทคนิคการเชื่อมขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ, การออกแบบร่วมกัน, ตำแหน่งการเชื่อม, และทักษะและความชอบของช่างเชื่อม. เทคนิคการเชื่อมทั่วไปบางประการได้แก่:
  • การถ่ายโอนการลัดวงจร: เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำและความเร็วในการป้อนลวดสูง, เพื่อสร้างชุดของการลัดวงจรระหว่างลวดอิเล็กโทรดและชิ้นงาน, ซึ่งหลอมลวดอิเล็กโทรดและถ่ายโอนไปยังสระเชื่อม. การถ่ายโอนการลัดวงจรเหมาะสำหรับแผ่นบาง, เนื่องจากให้ความร้อนต่ำ, โปรยลงมาต่ำ, และการบิดเบือนต่ำ, แต่อาจทำให้รอยเชื่อมต่ำและขาดฟิวชันได้.
  • การถ่ายโอนแบบทรงกลม: เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้แรงดันไฟฟ้าปานกลางและความเร็วป้อนลวดปานกลาง, เพื่อสร้างหยดโลหะหลอมเหลวขนาดใหญ่ที่ปลายลวดอิเล็กโทรด, ซึ่งหลุดออกและตกลงไปในสระเชื่อมด้วยแรงโน้มถ่วง. การถ่ายเทแบบทรงกลมเหมาะสำหรับแผ่นหนาปานกลางถึงหนา, เนื่องจากมีความร้อนเข้าสูง, การเจาะทะลุสูง, และอัตราการสะสมสูง, แต่อาจทำให้เกิดการกระเด็นได้สูง, การบิดเบือนสูง, และความพรุน.
  • การถ่ายโอนสเปรย์: เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ไฟฟ้าแรงสูงและความเร็วป้อนลวดสูง, เพื่อสร้างหยดโลหะหลอมเหลวขนาดเล็กที่ปลายลวดอิเล็กโทรด, ซึ่งถูกผลักเข้าสู่สระเชื่อมด้วยแรงอาร์ค. การถ่ายเทแบบสเปรย์เหมาะสำหรับแผ่นหนา, เนื่องจากมีความร้อนเข้าสูง, การเจาะทะลุสูง, และอัตราการสะสมสูง, แต่อาจทำให้เกิดการกระเด็นได้สูง, การบิดเบือนสูง, และความพรุน.
  • การถ่ายโอนแบบพัลส์สเปรย์: เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้กระแสพัลซิ่ง, ซึ่งสลับกันระหว่างกระแสสูงสุดสูงและกระแสพื้นหลังต่ำ, เพื่อสร้างการถ่ายโอนแบบสเปรย์ระหว่างกระแสสูงสุดและการถ่ายโอนการลัดวงจรระหว่างกระแสพื้นหลัง. การถ่ายเทแบบพัลซิ่งสเปรย์เหมาะสำหรับทุกความหนา, เนื่องจากให้ความสมดุลระหว่างอินพุตความร้อน, การเจาะทะลุ, และลักษณะการเชื่อม, และยังสามารถลดการกระเด็นได้อีกด้วย, การบิดเบือน, และความพรุน.

การประยุกต์ใช้การเชื่อมอลูมิเนียม

การเชื่อมอลูมิเนียมมีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ, แผ่นกลมอลูมิเนียมใช้กันอย่างแพร่หลายในโลก, อวกาศ, การก่อสร้าง, และการผลิต. การเชื่อมอลูมิเนียมสามารถให้ประโยชน์ต่อไปนี้สำหรับอุตสาหกรรมเหล่านี้:

• • • น้ำหนักเบา: อลูมิเนียมเป็นโลหะน้ำหนักเบา, ซึ่งสามารถลดน้ำหนักและอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงของยานพาหนะได้, อากาศยาน, และโครงสร้าง, ตลอดจนปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิผล.
    • ทนต่อการกัดกร่อน: อลูมิเนียมเป็นโลหะที่ทนต่อการกัดกร่อน, ซึ่งสามารถทนต่อสภาพอากาศได้, สารเคมี, และน้ำเค็ม, พร้อมทั้งยืดอายุการใช้งานและความทนทานของยานพาหนะ, อากาศยาน, และโครงสร้าง.
    • อเนกประสงค์: อลูมิเนียมเป็นโลหะอเนกประสงค์, ซึ่งสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงและขนาดต่างๆได้, พร้อมทั้งร่วมด้วยวิธีการต่างๆ, เช่นการเชื่อม, ประสาน, บัดกรี, หรือการติดกาว, เพื่อสร้างการออกแบบและผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนและปรับแต่งเอง.

ตัวอย่างการใช้งานการเชื่อมอลูมิเนียมบางส่วนได้แก่:

• • • แผ่นอลูมิเนียมบริสุทธิ์ โลหะผสมอลูมิเนียมเกิดขึ้นจากการเพิ่มองค์ประกอบทองแดงจำนวนเล็กน้อยลงในอลูมิเนียมบริสุทธิ์: การเชื่อมอลูมิเนียมใช้ในการเชื่อมส่วนประกอบอลูมิเนียมของยานพาหนะ, เช่นเครื่องยนต์, การส่งผ่าน, แชสซี, ร่างกาย, และล้อ, เพื่อลดน้ำหนักและการปล่อยมลพิษ, ตลอดจนปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัย.

      

    • แผ่นอลูมิเนียมบริสุทธิ์ โลหะผสมอลูมิเนียมเกิดขึ้นจากการเพิ่มองค์ประกอบทองแดงจำนวนเล็กน้อยลงในอลูมิเนียมบริสุทธิ์: การเชื่อมอลูมิเนียมใช้เพื่อเชื่อมส่วนประกอบอลูมิเนียมของเครื่องบิน, เช่นลำตัว, ปีก, หาง, และอุปกรณ์ลงจอด, เพื่อลดน้ำหนักและอัตราการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง, ตลอดจนปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ.
    • การก่อสร้าง: การเชื่อมอลูมิเนียมใช้เพื่อเชื่อมส่วนประกอบอลูมิเนียมของโครงสร้าง, เช่นสะพาน, สิ่งก่อสร้าง, หอคอย, และท่อต่างๆ, เพื่อลดน้ำหนักและบำรุงรักษา, ตลอดจนปรับปรุงความแข็งแกร่งและความมั่นคง.
    • ขนาดของแผ่นอะลูมิเนียมไดมอนด์: การเชื่อมอลูมิเนียมใช้ในการเชื่อมส่วนประกอบอลูมิเนียมของผลิตภัณฑ์, เช่นเฟอร์นิเจอร์, เครื่องใช้ไฟฟ้า, เครื่องมือ, และอุปกรณ์, เพื่อลดต้นทุนและของเสีย, ตลอดจนปรับปรุงคุณภาพและฟังก์ชันการทำงาน.

อย่าปล่อยให้ทัศนคติที่หละหลวม มาขัดขวางความสำเร็จของคุณ

การเชื่อมอลูมิเนียมเป็นทักษะที่ท้าทายแต่คุ้มค่าที่สามารถสร้างข้อต่อที่แข็งแรงและทนทานสำหรับการใช้งานต่างๆ. การเชื่อมอลูมิเนียมจำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับโลหะผสมอลูมิเนียมและการกำหนด, การเลือกโลหะฟิลเลอร์, การเตรียมการเชื่อม, และกระบวนการเชื่อม. การเชื่อมอลูมิเนียมยังต้องใช้อุปกรณ์และอุปกรณ์เสริมที่เหมาะสมอีกด้วย, ตลอดจนการปรับและบำรุงรักษาอย่างระมัดระวัง. การเชื่อมอลูมิเนียมสามารถให้น้ำหนักเบาได้, ทนต่อการกัดกร่อน, และโซลูชั่นอเนกประสงค์สำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ, แผ่นกลมอลูมิเนียมใช้กันอย่างแพร่หลายในโลก, อวกาศ, การก่อสร้าง, และการผลิต.