มีวิธีการเชื่อมแผ่นโลหะหลายวิธี แต่สามวิธีที่เราจะพูดถึงคือ MIG (ก๊าซเฉื่อยโลหะ) TIG (ก๊าซเฉื่อยทังสเตน) และการเชื่อมด้วยเลเซอร์ วิธีการที่ใช้จะขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ด้านล่างนี้คือสิ่งที่ต้องพิจารณาสำหรับแต่ละวิธีทั้ง 3 วิธี
การเชื่อม MIG:
กระบวนการ
การเชื่อม MIG หรือที่เรียกอีกอย่างว่าการเชื่อมด้วยอาร์กโลหะด้วยก๊าซ (GMAW) เป็นกระบวนการเชื่อมด้วยอาร์กที่ใช้ลวดเชื่อมแบบต่อเนื่อง ลวดเชื่อมจะถูกป้อนผ่านปืนเชื่อมซึ่งจะมีประจุไฟฟ้าที่ปลายสัมผัส ซึ่งจะสร้างความร้อนเพียงพอที่จะหลอมละลายลวดเชื่อมและสร้างแอ่งเชื่อมหรือแอ่งน้ำเชื่อมที่เชื่อมชิ้นส่วนทั้งสองเข้าด้วยกัน แอ่งนี้ได้รับการปกป้องจากสารปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมซึ่งอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องได้ด้วยก๊าซป้องกัน MIG เหมาะที่สุดสำหรับโครงการที่ความสวยงามและรูปลักษณ์ของรอยเชื่อมมีความสำคัญน้อยมาก เนื่องจากจะเกิดการกระเด็นของลวดเชื่อมระหว่างการเชื่อม
ความเร็ว
ความเร็วในการเชื่อมด้วยมือจะอยู่ที่ 30 นิ้วต่อนาที ขึ้นอยู่กับขนาดและตำแหน่งของการเชื่อม การเชื่อมด้วยหุ่นยนต์สามารถใช้เพื่อเพิ่มปริมาณงานได้
การพิจารณาวัสดุ
เหล็กกล้าคาร์บอน(เคลือบและไม่เคลือบ)
การเชื่อม MIG เป็นที่นิยมมากกว่าการเชื่อม TIG สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนเนื่องจากความรวดเร็ว นอกจากนี้ยังใช้สำหรับเชื่อมชิ้นส่วนที่ไม่พอดีกันอย่างใกล้ชิด ตัวอย่างการเชื่อมทั่วไปคือการเชื่อมมุมด้านนอกที่ต้องมีการแต่งผิว
แผ่นโลหะสแตนเลส
แผ่นโลหะสเตนเลสมีลักษณะคล้ายกับเหล็กกล้าคาร์บอน แต่โดยทั่วไปจะใช้การเชื่อม MIG แบบพัลส์เพื่อลดการกระเด็น ด้วยการเชื่อม MIG แบบพัลส์ จะไม่มีการสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและสระน้ำ พัลส์กระแสไฟฟ้าจะสลับไปมาระหว่างระดับสูงและระดับต่ำ และในแต่ละพัลส์ โลหะหลอมเหลวจากอิเล็กโทรดจะถูกหยดลงในสระน้ำ
อลูมิเนียมแผ่นโลหะ
อะลูมิเนียมก็คล้ายกับเหล็กกล้าคาร์บอน เครื่อง MIG แบบพัลส์ใช้ก๊าซช่วยพิเศษเพื่อให้ได้ลักษณะการเชื่อมแบบ TIG สะเก็ดและฝุ่นเป็นปัญหาสำหรับอะลูมิเนียม และโดยปกติแล้วจะต้องทำความสะอาดก่อนเชื่อมเพื่อขจัดคราบตะกรันบนพื้นผิว
การเชื่อม TIG
กระบวนการ
การเชื่อม TIG หรือที่เรียกว่าการเชื่อมด้วยอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW) แตกต่างจากการเชื่อม MIG ตรงที่ใช้ขั้วไฟฟ้าทังสเตนแบบไม่สิ้นเปลือง การเชื่อม TIG จะส่งความร้อนสำหรับการเชื่อมจากอาร์กที่เกิดจากไฟฟ้าในขั้วไฟฟ้าทังสเตน วัสดุอุดมักใช้สำหรับการสร้างและเสริมความแข็งแรงให้กับรอยเชื่อม เช่นเดียวกับการเชื่อม MIG โล่แก๊สจะปกป้องแอ่งน้ำจากสิ่งปนเปื้อน
ความเร็ว
ความเร็ว TIG อยู่ในช่วง 7 ถึง 15 นิ้วต่อนาที ขึ้นอยู่กับขนาดของรอยเชื่อม การใช้ลวดเชื่อม ฯลฯ
การพิจารณาวัสดุ
เหล็กกล้าคาร์บอน
โดยทั่วไปการเชื่อม TIG จะไม่ใช้กับเหล็ก แต่การเชื่อม MIG เป็นทางเลือกที่ดีกว่าเนื่องจากต้องใช้ความเร็ว อย่างไรก็ตาม อาจใช้ TIG ได้ในกรณีที่ขนาดของปืนเชื่อม MIG สูงเกินไปจนเข้าถึงรอยเชื่อมไม่ได้
สแตนเลส
การเชื่อม TIG มักใช้กับสเตนเลสสตีลเนื่องจากมีลักษณะที่สะอาดตาเมื่อต้องเชื่อมในที่ที่มีความสวยงาม เมื่อเชื่อมสเตนเลสสตีลด้วย TIG จะต้องควบคุมปริมาณความร้อนและความเร็วของการเชื่อม เนื่องจากสเตนเลสสตีลอาจบิดเบี้ยวได้เนื่องจากความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ บริเวณที่บิดเบี้ยวนี้เรียกว่าบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน โดยทั่วไปจะไม่มีการทำความสะอาดหลังการเชื่อม เว้นแต่การเชื่อมจะต้องใช้แปรงปัดให้ตรงกับวัสดุที่อยู่ติดกัน
อลูมิเนียม
TIG เป็นกระบวนการเริ่มต้นมาหลายปีแล้วเมื่อทำงานกับอลูมิเนียม อย่างไรก็ตาม การเชื่อม MIG แบบพัลส์ได้พัฒนาอย่างมากในการจับคู่รูปลักษณ์ของ TIG ในการใช้งานต่างๆ รวมถึงการใช้งานเพื่อความสวยงาม สำหรับวัสดุที่หนากว่า อาจจำเป็นต้องมีการอุ่นล่วงหน้าเพื่อให้แน่ใจว่ารอยเชื่อมจะทะลุได้อย่างสมบูรณ์ ความเร็วโดยทั่วไปจะช้ากว่า MIG มาก เนื่องจากต้องเติมโลหะเติมลงในแอ่งเชื่อม
การเชื่อมด้วยเลเซอร์
กระบวนการ
การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการเชื่อมแบบฟิวชันที่ใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อให้เกิดแหล่งความร้อนที่เข้มข้นเพื่อหลอมวัสดุเข้าด้วยกัน ต้องใช้การประกอบชิ้นส่วนอย่างใกล้ชิดมาก โดยช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนต้องไม่เกิน 0.005 นิ้ว อุปกรณ์การผลิตที่มีความแม่นยำในปัจจุบันสามารถรักษาความคลาดเคลื่อนที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างสม่ำเสมอได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะที่ต้องการ อาจไม่จำเป็นต้องใช้การป้องกันด้วยก๊าซ นอกจากความเร็วแล้ว ข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ยังได้แก่ รอยเชื่อมที่บางและเล็ก และการบิดเบือนจากความร้อนที่ต่ำ ซึ่งแตกต่างจากการเชื่อม TIG เลเซอร์จะทำงานโดยอัตโนมัติ (ไม่มีการเติมลวดเชื่อม) ดังนั้นจึงมีวัสดุเชื่อมสะสมน้อยมาก นอกจากนี้ยังช่วยให้เชื่อมชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กกว่ามากเมื่อเทียบกับกระบวนการอื่นๆ
ประเภทของการเชื่อม
การเชื่อมด้วยเลเซอร์มี 2 ประเภท ได้แก่ การเชื่อมแบบเครื่องสำอาง (หรือการนำไฟฟ้า) และแบบรูกุญแจ การเชื่อมแบบเครื่องสำอางจะทำให้เลเซอร์ไม่โฟกัส ทำให้เชื่อมได้เรียบเนียนและกว้างมาก การเชื่อมแบบรูกุญแจจะเผาวัสดุชั้นแรกจนไปถึงชั้นที่สอง เมื่อวัสดุหลอมเหลวเย็นตัวลง รอยเชื่อมก็จะแน่นหนาขึ้น การเชื่อมแบบรูกุญแจจะใช้เมื่อรอยเชื่อมแบบเครื่องสำอางไม่สำคัญ แต่ต้องมีซีลปิดผนึกที่แน่นหนา
ประเภทเครื่องจักร
ปัจจุบันเครื่องเชื่อมเลเซอร์ถูกกำหนดให้เป็นเครื่องที่มีความยาวคลื่นสั้นหรือยาวเนื่องจากความยาวคลื่นในการทำงานภายในสเปกตรัมของแสง แหล่งเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นสั้นบางชนิดได้แก่ YAG เลเซอร์แบบดิสก์หรือไฟเบอร์ แหล่งเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นยาวมักเป็นเลเซอร์ประเภท CO2 ลำแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นสั้นจะดูดซับเข้าสู่พื้นผิวได้ง่ายกว่า จึงมีประสิทธิภาพในการถ่ายโอนพลังงานแสงมากกว่า ยิ่งดูดซับพลังงานแสงได้มากเท่าใด พื้นผิวก็จะเคลื่อนตัวไปสู่สถานะของเหลวได้เร็วเท่านั้น
ความเร็ว
เลเซอร์ให้ความสม่ำเสมอแบบหุ่นยนต์โดยมีความเร็วตั้งแต่ 50 ถึง 80 นิ้วต่อนาที
การพิจารณาวัสดุ
เหล็กกล้าคาร์บอน
สามารถใช้การเชื่อมแบบผิวเรียบและแบบรูกุญแจกับเหล็กกล้าคาร์บอนได้ และเหล็กกล้าคาร์บอนสามารถเชื่อมได้ด้วยเครื่องความยาวคลื่นสั้นและยาว เนื่องจากการเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำให้มีการสะสมของวัสดุเพียงเล็กน้อย ชิ้นส่วนเหล็กจึงสามารถไปที่แนวพ่นสีได้โดยตรงโดยแทบไม่ต้องทำความสะอาดหลังการเชื่อมเลย
สแตนเลส
สแตนเลสยังเหมาะสำหรับการเชื่อมทั้งสองประเภทและสามารถใช้กับเครื่องจักรทั้งสองประเภทได้ ขึ้นอยู่กับการใช้งานของผลิตภัณฑ์ อาจต้องมีกระบวนการหลังการเชื่อมเพื่อขจัดสีที่เกิดจากความร้อน หากวัสดุที่จะเชื่อมเป็นสแตนเลสที่มีผิวขัดเงา ไม่จำเป็นต้องทำการขัดแต่งและผสมสีใหม่เนื่องจากมีรอยเชื่อมที่เล็ก ประโยชน์เพิ่มเติมของการเชื่อมสแตนเลสด้วยเลเซอร์คือบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะลดลงอย่างมากหรืออาจถึงขั้นถูกกำจัดออกไปได้เนื่องจากความเร็วในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ สำหรับข้อกำหนดด้านความสวยงาม ถือเป็นเรื่องสำคัญ เนื่องจากผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปไม่มีการบิดเบี้ยวอีกต่อไป
อลูมิเนียม
หากต้องการเชื่อมอลูมิเนียมอย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องใช้เครื่องที่มีความยาวคลื่นสั้น เนื่องจากลำแสงจะสะท้อนออกไปน้อยกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องที่มีความยาวคลื่นยาว ปัจจุบัน เครื่องจำนวนมากมีการปรับโปรไฟล์ลำแสง ซึ่งทำให้เลเซอร์สามารถเชื่อมอลูมิเนียมได้สม่ำเสมอและสะอาด ซึ่งคล้ายกับการเชื่อม TIG อลูมิเนียมสามารถเชื่อมได้ทั้งแบบสวยงามและแบบรูกุญแจ
เหล็กเคลือบ
เหล็กเคลือบ (สังกะสี สังกะสีเคลือบ) เป็นความท้าทายสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ในกรณีที่มุมที่จะเชื่อมไม่ได้เคลือบ การเชื่อมด้วยเลเซอร์เพื่อความสวยงามก็เป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม ในการเชื่อมแบบรูกุญแจ จุดหลอมเหลวที่แตกต่างกันของสารเคลือบและวัสดุพื้นผิวจะส่งผลให้การเชื่อมไม่สมบูรณ์ เกิดการกระเด็นจำนวนมากเมื่อสารเคลือบเปลี่ยนเป็นก๊าซและรบกวนแอ่งเชื่อม เครื่องจักรทั้งสองประเภทสามารถเชื่อมเหล็กเคลือบได้