พื้นฐานการเชื่อมแก๊ส

พื้นฐานการเชื่อมแก๊ส
การเชื่อมแก๊สเป็นกรรมวิธีการเชื่อมโลหะที่ใช้กันมานาน ซึ่งในปัจจุบันก็ยังได้รับความนิยมกันแพร่หลาย  ความร้อนจากการเผาไหม้ระหว่างแก๊สออกซิเจนและแก๊สอะเซทิลีน ให้เปลวไฟที่มีความร้อนสูงประมาณ    6,300 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ  3,480  
 องศาเซลเซียส  เพียงพอที่จะทำให้โลหะแต่ละชนิดหลอมรวมเป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อเย็นตัวลงโลหะสองชิ้นจะติดกันมีความแข็งแรงเท่ากับหรือมากกว่าเนื้อโลหะเดิม เปลวไฟที่ใช้สำหรับเชื่อมจะมีองค์ประกอบ ดังนี้
  1  สมบัติของเปลวไฟ
  เปลวไฟที่ใช้ในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีนจะต้องมี สมบัติดังนี้
          1  มีอุณหภูมิสูงเพียงพอที่จะหลอมละลายชิ้นงาน
          2  มีปริมาณความร้อนเพียงพอเมื่อต้องการ
          3  ต้องไม่มีสิ่งสกปรกจากเปลวไฟ  หรือนำวัตถุอย่างใดอย่างหนึ่ง  เข้ามารวมตัวกับเนื้อโลหะที่หลอมละลาย
          4  เปลวไฟต้องไม่เพิ่มธาตุคาร์บอนลงในเนื้อโลหะซึ่งจะทำให้   คุณสมบัติของโลหะเปลี่ยนไป
          5  เปลวไฟต้องไม่เป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานในทางเคมี
  2  ชนิดของเปลวไฟ
  เพื่อให้มีความเหมาะสมกับโลหะงานแต่ละชนิด เปลวไฟในการเชื่อม    จึงแบ่งออกเป็น 3 ชนิดดังนี้
         1  เปลวลดหรือเปลวคาร์บอนมาก ( Caburizing Flame ) 
  เป็นเปลวที่ได้จากการเผาไหม้ของแก๊สออกซิเจนและแก๊สอะเซทิลีนผสมกัน โดยมีปริมาณของแก๊สอะเซทิลีนมากกว่าแก๊สออกซิเจน เปลวชั้นนอก มีลักษณะเป็นเปลวยาวมีสีส้มล้อมรอบเปลวชั้นใน  ซึ่งมีความยาวครึ่งหนึ่งของเปลวชั้นนอก เปลวชั้นในจะมีลักษณะพริ้วเหมือนขนนก ในระยะที่ห่างจากกรวยไฟประมาณ 3 มม. จะมีอุณหภูมิ 5,700 องศาฟาเรนไฮต์ ( 2,800  0C )  การเผาไหม้จะมีแก๊สอะเซทิลีนเหลืออยู่จำนวนหนึ่ง จึง เหมาะสำหรับเชื่อมงานที่ต้องการเติมคาร์บอนที่ผิวโลหะ หรือเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิในการหลอมไม่สูงมากนัก เช่นอะลูมิเนียม แมกนีเซียม  และใช้ในการบัดกรีแข็ง

สาระสําคัญ 

เนื องจากกระบวนการเชื อมแก๊สนิยมใช้มากในงานอุตสาหกรรม ดังนั%นการทํางานที ต้อง

คํานึงถึงความปลอดภัย ถือว่าเป็ นสิ งสําคัญพื%นฐานอย่างยิ งสําหรับผู้ปฏิบัติงานช่างอุตสาหกรรม 

ผู้ปฏิบัติงานต้องทําตามกฎระเบียบที เกี ยวข้องกับความปลอดภัยอย่างเคร่งครัด เพื อไม่ให้เกิด

อันตรายทั%งต่อตนเองและผู้อื น 

การฝึ กงานเชื อมทักษะขั%นพื%นฐาน ผู้ฝึ กจะต้องมีความรู้ ความเข้าใจหลักการและทฤษฎีการ

เชื อมแก๊ส การปรับเปลวไฟในงานเชื อมแก๊ส การเตรียมรอยต่องานเชื อม ท่าเชื อม การตัดโลหะด้วย

แก๊ส การแล่นประสาน การจัดเตรียม การประกอบเครื องมือ อุปกรณ์และซ่อมบํารุง ได้อยาง่

ถูกต้องปลอดภัย ช่วยป้ องกนอุบัติเหตุในโรงงาน 

หลักการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีน

     กรรมวิธีการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีน ( OXY  ACETYLENE WELDING : OAW ) เป็นกรรมวิธีการเชื่อมโลหะแบบหลอมเหลว  โดยใช้ความร้อนจาก  เชื้อเพลิงซึ่งเป็นแก๊สผสมระหว่างแก๊สอะเซทิลีนกับแก๊สออกซิเจนบริสุทธิ์เปลวไฟจากการ เผาไหม้จะเกิดความร้อนในปริมาณสูง  ทำให้ชิ้นงานหลอมเป็นเนื้อเดียวกัน  โดยที่ลวดเชื่อมจะเติมหรือไม่เติมก็ได้ขึ้นอยู่กับความหนาของงานและชนิดของรอยต่อ  ดังแสดงในรูปที่ 19  และ  20

รูปที่ 19  แสดงถึงหลักการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีนแบบไม่เติมลวด

รูปที่  20  แสดงถึงหลักการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีนแบบเติมลวด

1.1  ชนิดของแก๊สเชื้อเพลิงและค่าความร้อนสูงสุด แก๊สเชื้อเพลิงมีหลายชนิดถ้าผสมกับออกซิเจนแล้วจะให้ความร้อนที่สูงขึ้นกว่าการเผาไหม้ปกติ  สำหรับในอุตสาหกรรมการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สนั้น  แก๊สผสมระหว่าง แก๊สออกซิเจนกับแก๊สอะเซทิลีน เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย เพราะให้ค่าความร้อนสูงกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น  ดังแสดงในตารางที่  1 ตารางที่  1  แสดงชนิดของแก๊สเชื้อเพลิงและค่าความร้อนสูงสุด ชนิดของแก๊สเชื้อเพลิง ความร้อนสูงสุดโดยประมาณ ออกซิเจน  +   อะเซทิลีน ออกซิเจน  +   ไฮโดรเจน ออกซิเจน  +   โพรเพน ออกซิเจน  +   มีเทน อากาศ       +   อะเซทิลีน อากาศ       +   โพรเพน 3,480  0C หรือ  6,300  0F 2,980  0C หรือ  5,400  0F 2,930  0C หรือ  5,300  0F 2,760  0C หรือ  5,000  0F 2,500  0C หรือ  4,532  0F 1,750  0C หรือ  3,182  0F

   1.2เปลวไฟในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีน 
  การเชื่อมแก๊สเป็นกรรมวิธีการเชื่อมโลหะที่ใช้กันมานาน ซึ่งในปัจจุบันก็ยังได้รับความนิยมกันแพร่หลาย  ความร้อนจากการเผาไหม้ระหว่างแก๊สออกซิเจนและแก๊สอะเซทิลีน ให้เปลวไฟที่มีความร้อนสูงประมาณ    6,300 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ  3,480  
 องศาเซลเซียส  เพียงพอที่จะทำให้โลหะแต่ละชนิดหลอมรวมเป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อเย็นตัวลงโลหะสองชิ้นจะติดกันมีความแข็งแรงเท่ากับหรือมากกว่าเนื้อโลหะเดิม เปลวไฟที่ใช้สำหรับเชื่อมจะมีองค์ประกอบ ดังนี้
  1.2.1  สมบัติของเปลวไฟ
  เปลวไฟที่ใช้ในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีนจะต้องมี สมบัติดังนี้ 
 1.2.1.1  มีอุณหภูมิสูงเพียงพอที่จะหลอมละลายชิ้นงาน
 1.2.1.1  มีปริมาณความร้อนเพียงพอเมื่อต้องการ
 1.2.1.3  ต้องไม่มีสิ่งสกปรกจากเปลวไฟ  หรือนำวัตถุอย่างใดอย่างหนึ่ง  เข้ามารวมตัวกับเนื้อโลหะที่หลอมละลาย
 1.2.1.4  เปลวไฟต้องไม่เพิ่มธาตุคาร์บอนลงในเนื้อโลหะซึ่งจะทำให้   คุณสมบัติของโลหะเปลี่ยนไป
 1.2.1.5  เปลวไฟต้องไม่เป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานในทางเคมี
  1.2.2  ชนิดของเปลวไฟ
  เพื่อให้มีความเหมาะสมกับโลหะงานแต่ละชนิด เปลวไฟในการเชื่อม    จึงแบ่งออกเป็น 3 ชนิดดังนี้
 1.2.2.1  เปลวลดหรือเปลวคาร์บอนมาก ( Caburizing Flame ) 
  เป็นเปลวที่ได้จากการเผาไหม้ของแก๊สออกซิเจนและแก๊สอะเซทิลีนผสมกัน โดยมีปริมาณของแก๊สอะเซทิลีนมากกว่าแก๊สออกซิเจน เปลวชั้นนอก มีลักษณะเป็นเปลวยาวมีสีส้มล้อมรอบเปลวชั้นใน  ซึ่งมีความยาวครึ่งหนึ่งของเปลวชั้นนอก เปลวชั้นในจะมีลักษณะพริ้วเหมือนขนนก ในระยะที่ห่างจากกรวยไฟประมาณ 3 มม. จะมีอุณหภูมิ 5,700 องศาฟาเรนไฮต์ ( 2,800  0C )  การเผาไหม้จะมีแก๊สอะเซทิลีนเหลืออยู่จำนวนหนึ่ง จึง เหมาะสำหรับเชื่อมงานที่ต้องการเติมคาร์บอนที่ผิวโลหะ หรือเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิในการหลอมไม่สูงมากนัก เช่นอะลูมิเนียม แมกนีเซียม  และใช้ในการบัดกรีแข็ง  โดยมีลักษณะของเปลวดังแสดงในรูปที่  21

รูปที่  21  ลักษณะของเปลวลด

  1.2.2.2  เปลวกลาง ( Neutral  Flame ) 
   เป็นเปลวที่ได้มาจากการผสมกันระหว่างแก๊สออกซิเจนกับอะเซทิลีนในอัตราส่วน 1:1  การเผาไหม้สมบูรณ์ ประกอบด้วยเปลวไฟ 2 ชั้น ชั้นในเป็นกรวยปลายม  ระยะห่างจากปลายกรวยประมาณ  3  มม.  จะมีอุณหภูมิประมาณ 6,000  องศาฟาเรนไฮต์  หรือ  3,150  องศาเซลเซียส   (3,150 0C)  เมื่อนำ    เปลวไฟนี้ไปเผาโลหะที่เป็นเหล็กจะหลอมละลายเป็นบ่อน้ำโลหะคล้ายน้ำเชื่อมเมื่อเย็นลงจะได้แนวเชื่อมที่สะอาดมีความแข็งแรง  เปลวไฟชนิดนี้จึงเหมาะสำหรับการเชื่อมและตัดโลหะ  โดยเฉพาะเหล็ก  เนื่องจากการเผาไหม้ที่สมบูรณ์  จึงไม่เกิดการเติมธาตุคาร์บอนลงในรอยเชื่อม  ดังแสดงในรูปที่  22  และ 23

รูปที่  22  ลักษณะของเปลวกลาง

       1.2.2.3  เปลวเพิ่มหรือเปลวออกซิเจนมาก (Oxidizing  Flame)
     เป็นเปลวไฟที่ได้มาจากการผสมกันระหว่างแก๊สออกซิเจนกับแก๊สอะเซทิลีนโดยปรับให้ออกซิเจนมากกว่าอะเซทิลีน  ลักษณะเปลวมี  2  ชั้น  เปลวชั้นในเป็นรูปกรวยแหลมหดสั้น  เปลวนี้มีอุณหภูมิสูงกว่าเปลวอีก 2 ชนิด ที่กล่าวมาคือ มีอุณหภูมิประมาณ 6,300 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ  3,480  องศาเซลเซียส  เมื่อทำการเชื่อมจะเกิดประกายไฟหรือสะเก็ดไฟกระเด็นออกมาจากบ่อหลอมเหลว  ทำให้เกิดฟองอากาศไม่เหมาะสมที่จะนำไปใช้เชื่อมเหล็ก  เพราะการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์จะมีออกซิเจนหลงเหลืออยู่และจะถูกเติมลงในเนื้อเหล็ก  ทำให้แนวเชื่อมเปราะ แต่นิยมนำไปใช้ในการตัดโลหะแผ่นบาง  ดังแสดงในรูปที่  24

รูปที่  24  แสดงลักษณะของเปลวเพิ่ม