Article 16 มาทำความรู้จักกับบริเวณต่างๆของรอยเชื่อม
วันนี้ผมจะเขียนแนะนำให้ท่านผู้อ่านที่มีความสนใจด้านวิศวกรรมการเชื่อมได้ทำความรู้จักกับส่วนต่างๆของรอยเชื่อม (weld zone) ซึ่งเป็นพื้นฐานที่สำคัญในการเรียนรู้เกี่ยวกับรอยเชื่อม ที่ผู้ศึกษาต้องสามารถจำแนกแยกแยะ ว่าบริเวณไหนคืออะไร มีศัพท์เทคนิคในการเรียกว่าอะไร เช่น WMZ BMZ HAZ PMZ FL โดยแต่ละบริเวณจะมีความแตกต่างกันทั้งในแง่ของโครงสร้างและสมบัติทางกล รวมถึงการเปลี่ยนแปลงในทางโลหะวิทยา
การกำหนดชื่อเรียกบริเวณต่างๆของรอยเชื่อม
1. Base Metal Zone หรือ parent metal คือวัสดุงาน เป็นบริเวณที่ไม่ได้รับผลกระทบทางความร้อนจากการเชื่อม สมบัติทางกล และโครงสร้างยังเป็นเหมือนเดิม โดยส่วนมากจะเป็นผลิตภัณฑ์จากกระบวนการรีด (Wrough Product) เช่น เหล็กแผ่นรีดร้อน และเหล็กแผ่นรีดเย็น โดยความแข็งแรงของวัสดุจะขึ้นอยู่กับส่วนผสมทางเคมี และกระบวนการขึ้นรูปที่ทำให้ขนาดของเกรน (Grain Size) มีความละเอียดเพิ่มขึ้น และเมื่อทำการเชื่อม ความร้อนจากการเชื่อมจะเกิดการถ่ายเท (Heat Transfer) และส่งผลกระทบต่อขนาดของเกรนบริเวณที่ถัดออกมาจากรอยเชื่อม ทำให้ความแข็งแรงลดลง
Hot rolled steel
2. Weld Metal Zone เป็นเนื้อรอยเชื่อมที่เกิดจากการเติมเนื้อวัสดุเชื่อม (Filler metal) ลงไปในรอยต่อ เกิดการหลอมละลายกับโลหะชิ้นงาน กลายเป็น เนื้อเชื่อม สมบัติทางกลจะขึ้นกับส่วนผสมทางเคมีของรอยเชื่อมและสัดส่วนการละลายระหว่างลวดเชื่อมกับชิ้นงาน (Dilution) โครงสร้างทางโลหะวิทยาของรอยเชื่อมมีการเปลี่ยนแปลงจากผลกระทบของการเชื่อมซ้อนแนว หรือที่เรียกว่า temper bead ความร้อนจากการเชื่อมจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของวัสดุงานตามช่วงของอุณหภูมิที่เกิดการถ่ายเทความร้อน โดยสามารถดูเปรียบเทียบจาก C-Fe phase diagram ตัวรอยเชื่อมเองก็มีทั้งแบบแนวเดียว (Single Pass) และการเชื่อมแบบซ้อนแนว (Multi Pass) แนวที่ถูกเชื่อมทับก็จะเป็นแนวที่ถูกเทมเปอร์ ผลจากความร้อนของแนวเชื่อมทับจะเปลี่ยนโครงสร้างของรอยเชื่อมที่เชื่อมไว้ก่อนหน้า ค่าความแข็งของบริเวณที่ซ้อนทับกันจะหายไปกว่าครึ่ง แต่จะได้ความเหนียวมาแทนที่ อย่างไรก็ตามวัสดุเชื่อมที่ถูกเลือกใช้มักจะมีส่วนผสมทางเคมีใกล้เคียงกับวัสดุงาน ความแข็งแรง (Strength) จะสูงกว่าวัสดุงานเล็กน้อย หากพิจารณาโครงสร้างของเนื้อรอยเชื่อมด้วยวิธีการทางโลหะวิทยา จะพบว่ารอยเชื่อมวัสดุเหล็กกล้าจะมีโครงสร้างเป็นแบบ Columnar Dendrite ที่มีทิศทางจากขอบของรอยเชื่อมเข้าสู่ศูนย์กลางรอยเชื่อม
Single pass and multi pass weld
3. Heat Affected Zone บริเวณกระทบร้อน ผลจากความร้อนที่เกิดจากการเชื่อมแบบอาร์ก ซึ่งมีอุณหภูมิสูง (6000-10000 องศาเซลเซียส) ภายในเนื้อโลหะชิ้นงานจะมีการถ่ายเทความร้อน (Heat Transfer) แบบการนำความร้อน (Conduuction) ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนเฟส และขนาดของเกรน และส่งผลโดยตรงต่อสมบัติทางกลของวัสดุงาน กล่าวคือ บางส่วนก็มีความแข็งเพิ่มขึ้นความเหนียวลดลง บางส่วนก็ความแข็งลดลงความเหนียวเพิ่มขึ้น ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นผลมาจากปริมาณความร้อนที่เข้าสู่ชิ้นงาน (Heat Input) นั่นเอง และบริเวณนี้ยังสามารถแบ่งเป็นโซนย่อยๆ ตามอุณหภูมิที่เกิดขึ้น ซึ่งจะขออธิบายในตอนต่อไป
Welded Zone
4.Partially Melted Zone บริเวณหลอมละลายบางส่วน จะเกิดกับวัสดุผสม โดยจุดหลอมเหลวของวัสดุผสมกับวัสดุหลักมีอุณหภูมิแตกต่างกัน เช่น ในการเชื่อมอลูมิเนียมผสมทองแดง อลูมิเนียมและทองแดงบางส่วนที่บริเวณกระทบร้อนที่ติดกับเส้นหลอมละลาย จะเกิดการหลอมละลายบางส่วน และเมื่อแข็งตัวโลหะทั้งสองชนิดมีจุดแข็งตัวไม่เท่ากัน ผลคือจะเกิดความเค้นเฉพาะบริเวณสูงมากจนนำไปสู่การแตกร้าวได้
Partially Melted Zone
5. Fusion Line เส้นหลอมละลาย สำหรับวัสดุที่มีความเป็นเนื้อเดียวกันสูง (Homogenious) จะมีเส้นหลอมละลายที่เห็นได้ชัดเจน ซึ่งในการเชื่อมจะมีเส้น liquidus และเส้น solidus แทบจะซ้อนกันเลยทีเดียว
ส่วนต่างๆของรอยเชื่อมที่กล่าวมานี้ ล้วนเป็นความรู้พื้นฐานประกอบการเรียนรู้ในเรื่องสำคัญของงานเชื่อมในลำดับถัดไปครับ ผมอยากให้ทุกท่านได้ตั้งหลักเรียนรู้เรื่องงานเชื่อมอย่างถูกวิธี และสามารถทำได้ง่ายๆเพียงกดติดตามใน blockdit งานเขียนของผมจะส่งตรงถึงท่านก่อนใคร
- 13
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
