การเชื่อมโครงสร้างเหล็ก เป็นกระบวนการที่สำคัญในงานก่อสร้างและการผลิต ช่วยให้การเชื่อมต่อส่วนประกอบเหล็กได้อย่างไร้รอยต่อเพื่อความแข็งแรงและทนทาน คู่มือนี้จะเจาะลึกพพื้นฐานของการเชื่อมโครงสร้างเหล็ก คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับมาตรฐานการตรวจสอบเพื่อรับรองความสมบูรณ์ของการเชื่อมแต่ละจุด สำรวจรายละเอียดกับ BMB Steel ในบทความนี้!

1. การเชื่อมโครงสร้างเหล็กคืออะไร?

การเชื่อมคือกระบวนการที่ใช้ความร้อนจากเปลวไฟหรืออาร์คไฟฟ้าในการทำให้โลหะส่วนเล็กๆ ที่จุดที่สัมผัสร้อนสูงขึ้น ทำให้โลหะละลายและเชื่อมต่อกัน เมื่อมันเย็นโลหะจะกลับมาเป็นของแข็ง形成การเชื่อมที่แข็งแรงและทนทาน

การเชื่อมโครงสร้างเหล็ก เป็นกระบวนการทางเทคนิคที่ใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้างและการผลิตเพื่อเชื่อมต่อส่วนประกอบเหล็กร่วมกัน

2. วิธีการเชื่อมโครงสร้างเหล็ก

2.1. การเชื่อมอาร์คด้วยมือ

การเชื่อมอาร์คด้วยมือเป็นวิธีการทั่วไปที่ใช้กระแสไฟฟ้าในการสร้างอาร์คไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดเชื่อมและผิวโลหะที่ต้องการเชื่อม ความร้อนที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้าซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่า 2000°C จะทำให้ทั้งอิเล็กโทรดเชื่อมและขอบเหล็กพื้นฐานละลาย (มีความลึกในการละลายประมาณ 1.5-2 มม.)

โลหะที่ละลายจากอิเล็กโทรดเชื่อมจะก่อตัวเป็นหยดเล็ก ๆ ที่ดึงเข้าสู่ร่องการเชื่อมโดยสนามไฟฟ้า ผสมกับโลหะพื้นฐานที่ละลาย เมื่อส่วนผสมเย็นลงจะกลับมาเป็นของแข็งและ形成การเชื่อม

แก่นของการเชื่อมอยู่ที่การเชื่อมโยงโมเลกุลที่แน่นหนาระหว่างโลหะที่ละลาย การเชื่อมนี้มีความแข็งแรงและความสามารถในการรับน้ำหนักเทียบเท่ากับเหล็กเดิม

2.2. การเชื่อมอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติ

วิธีการเชื่อมอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติมีผลผลิตสูง รับประกันคุณสมบัติเชิงกลของการเชื่อม ประหยัดพลังงานไฟฟ้า

2.2.1. การเชื่อมอาร์คอัตโนมัติ

วิธีการเชื่อมอัตโนมัติทำงานตามหลักการเดียวกับการเชื่อมแบบมือแต่ใช้ลวดเชื่อมเปล่าแทนที่จะเป็นอิเล็กโทรดเคลือบฟลักซ์ ฟลักซ์จะถูกใช้ล่วงหน้าเป็นชั้นหนาที่ร่องการเชื่อม ลวดเชื่อมจะถูกป้อนโดยเครื่องจักรในความเร็วที่เหมาะสมในขณะที่เครื่องเชื่อมเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ

ข้อดีหลัก:

• ความเร็วในการเชื่อมสูง: ด้วยความเข้มของกระแสไฟสูง (600-1200 แอมป์) ความเร็วในการเชื่อมสามารถเร็วกว่าการเชื่อมแบบมือ 5-10 เท่า
• คุณภาพการเชื่อมสูง: ร่องลึกช่วยให้ได้การเชื่อมที่แข็งแรงพร้อมพื้นผิวเรียบ โลหะหลอมเหลวถูกปกคลุมด้วยชั้นฟลักซ์หนา ซึ่งสามารถปล่อยฟองแก๊สที่เกิดขึ้นและสร้างการเชื่อมที่หนาและทนทาน
• ความปลอดภัยในการทำงาน: อาร์คไฟฟ้าจะเผาไหม้ใต้ชั้นฟลักซ์ ทำให้ลดความเสี่ยงต่อสุขภาพสำหรับช่างเชื่อม

2.2.2. การเชื่อมอาร์คแบบกึ่งอัตโนมัติ

การเชื่อมแบบกึ่งอัตโนมัติใช้กันอย่างกว้างขวางกับลวดเชื่อมแบบท่อหรือแบนที่นิ่ม ตัวเรือนโลหะของลวดเชื่อมมีความหนา 0.2-0.5 มม. และมีฟลักซ์อยู่ภายใน วิธีการนี้ทั้งสะดวกและมีประสิทธิภาพสูงสำหรับการผลิตโครงสร้างเหล็ก

3. สแตนเลสคืออะไร?

สแตนเลสเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน สิ่งที่ทำให้มันแตกต่างคือการเติมโครเมียมอย่างน้อย 10.5% ซึ่งทำให้วัสดุทนต่อการกัดกร่อน สิ่งนี้ทำให้สแตนเลสเหมาะสำหรับการใช้งานที่ความทนทานและการต้านทานต่อการเกิดสนิมหรือคราบสกปรกมีความสำคัญสูง

มีสแตนเลส 5 ประเภทหลัก แต่ร้านรับผลิตจะทำงานกับ 3 ประเภท ได้แก่ สแตนเลสออสเทนนิติก สแตนเลสมาร์เทนซิติก และสแตนเลสเฟอริติก โดยสแตนเลสออสเทนนิติกเป็นที่ใช้งานมากที่สุด สแตนเลสมาร์เทนซิติกเป็นที่ต้องการสำหรับการทำงานที่มีความแข็งขัณฑ์ ในขณะที่สแตนเลสเฟอริติก ที่มีต้นทุนต่ำ จะถูกใช้บ่อยในสินค้าผู้บริโภค

4. วิธีการเชื่อมสแตนเลสที่ใช้ทั่วไป

4.1. วิธีการเชื่อมก๊าซอินert (MIG)

• การเชื่อมก๊าซอินert (MIG) เป็นหนึ่งในเทคนิคการเชื่อมที่ใช้มากที่สุด เนื่องจากมีต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นที่ค่อนข้างต่ำ อุปกรณ์หลักที่จำเป็นประกอบด้วยถังก๊าซ ตัวควบคุม หน่วยป้อนลวด แหล่งพลังงาน และปืน MIG
• เพื่อให้การเชื่อมประสบผลสำเร็จ จะต้องมีการเตรียมร่องเชื่อมที่เหมาะสม ร่องนี้ให้พื้นที่สำหรับโลหะเชื่อมหลอมเหลวเติมเข้าไป นอกจากนี้ อิเล็กโทรดเชื่อมที่ทำหน้าที่ในการส่งกระแสไฟฟ้าต้องสะอาดและไม่มีสิ่งสกปรก เช่น น้ำมัน
• ในกระบวนการ MIG อิเล็กโทรดเชื่อมจะถูกป้อนโดยอัตโนมัติผ่านปืนเชื่อม สร้างอาร์คกับชิ้นงาน ความร้อนจากอาร์คจะทำให้วัสดุละลาย形成การเชื่อม กระบวนการนี้เกิดขึ้นภายใต้การป้องกันของก๊าซชิลด์ที่เป็นอินert เช่น อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ ฮีเลียม ที่ป้องกันการปนเปื้อนจากบรรยากาศรอบข้าง
• การเชื่อม MIG มีอเนกประสงค์และมีประสิทธิภาพในการเชื่อมโลหะรวมถึงสแตนเลส เหล็กอ่อน เหล็กคาร์บอนต่ำ อลูมิเนียม ทั้งโลหะแผ่นบางและหนา

4.2. วิธีการอาร์คก๊าซทังสเตน (TIG)

• การเชื่อมอาร์คก๊าซทังสเตน (TIG) เป็นเทคนิคที่มีความนิยมอย่างแพร่หลาย ปัจจุบัน การเชื่อม TIG ใช้กับโลหะต่างๆ รวมถึงสแตนเลส ทองเหลือง อลูมิเนียม ทองแดงแม้กระทั่งโลหะมีค่าเช่นทองคำ
• เช่นเดียวกับการเชื่อม MIG การเชื่อม TIG ก็อิงก๊าซชิลด์ที่เป็นอินertเพื่อปกป้องพื้นที่เชื่อมจากการปนเปื้อน อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างหลักคือการเชื่อม TIG ใช้อิเล็กโทรดทังสเตนที่ไม่ใช่สำหรับบริโภค แทนที่จะเป็นลวดที่บริโภคได้
• ในกระบวนการนี้ กระแสไฟจะไหลผ่านอิเล็กโทรดทังสเตน สร้างความร้อนเพื่อทำให้วัสดุพื้นฐานละลาย อาร์คที่สร้างขึ้นละลายลวดเติม形成หม้อเชื่อม การเชื่อม TIG จะสร้างความร้อนน้อยกว่ากระบวนการอื่น ๆ ทำให้เหมาะสำหรับชิ้นงานบางและการเชื่อมที่ซับซ้อน วัสดุที่มักใช้ในการเชื่อมรวมถึงสแตนเลส เหล็กอัลลอย โลหะไม่เป็นเหล็ก เช่น อลูมิเนียม แมกนีเซียม และโลหะผสมทองแดง

4.3. วิธีการเชื่อมโลหะอาร์คที่มีการป้องกัน (SMAW)

• การเชื่อมโลหะอาร์คที่มีการป้องกัน มักเรียกว่าการเชื่อม Stick เป็นหนึ่งในวิธีการเชื่อมที่เก่าแก่ที่สุดและทำด้วยมือ ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายเนื่องจากความเรียบง่ายและต้นทุนที่เหมาะสม
• ในกระบวนการเชื่อม Stick จะใช้แท่งอิเล็กโทรดที่มีการเคลือบฟลักซ์ การเคลือบฟลักซ์ช่วยป้องกันไม่ให้อาร์คเกิดความไม่เสถียรและปกป้องพื้นที่เชื่อมจากการปนเปื้อนในบรรยากาศ ลักษณะนี้ทำให้การเชื่อม Stick เหมาะสมโดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่มีลม
• การเชื่อม Stick ถูกจำกัดการใช้งานกับโลหะที่มีความหนาน้อยกว่า 18 เกจ และมักจะต้องทำความสะอาดหลังการเชื่อมเพื่อกำจัดตะกรัน
• แตกต่างจากการเชื่อม MIG และ TIG การเชื่อม Stick ไม่จำเป็นต้องใช้แก๊สป้องกัน ซึ่งทำให้เป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุด แต่โดยทั่วไปจะเหมาะกว่าสำหรับงานซ่อมแซมบำรุงรักษา มากกว่าจะเป็นโครงการอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

5. วิธีการตรวจสอบการเชื่อมเหล็ก

หลังจากการเชื่อมโครงสร้างเหล็กเสร็จสิ้น จะต้องทำการตรวจสอบมาตรฐานทั้ง 6 วิธีดังต่อไปนี้:

5.1. การตรวจสอบด้วยสายตา

• ต้องไม่มีรอยแตกที่ผิวหรือข้อบกพร่องในพื้นที่โลหะหลอม
• ต้องไม่มีข้อบกพร่องเช่น พื้นผิวไม่เรียบ รอยขอบไม่ตรง การเสื่อมสภาพที่เกิดจากการเผาไหม้ ความไม่สมบูรณ์ไม่ร่วมไม่ได้อยู่
• ขนาด รูปร่าง และการเสริมแรงของการเชื่อมต้องเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน โดยไม่มีการเบี่ยงเบนที่เกินกว่าขีดจำกัดที่อนุญาต

5.2. การตรวจสอบทางโลหะวิทยา

• ต้องไม่มีรอยแตกในโซนโลหะหลอมและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน
• จะต้องไม่เกิดความไม่สมบูรณ์ระหว่างชั้นการเชื่อมและขอบ
• การแทรกของการเชื่อมที่ยังไม่สมบูรณ์ที่โคนการเชื่อมจะต้องไม่เกิน 15% ของความหนาของผนังหรือ 3 มม. (สำหรับผนังที่หนากว่า 20 มม.)
• จำนวนของรูในชิ้นงานต้องไม่เกิน 5 รูต่อ 1 ซม.² โดยแต่ละรูมีเส้นผ่าศูนย์กลางไม่เกิน 1.5 มม. และขนาดรวมไม่เกิน 3 มม.
• จะต้องไม่มีรอยแตกหรือรอยแยกที่ทำให้ลดความยืดหยุ่นและความเหนียวของการเชื่อม

5.3. การทดสอบด้วยน้ำมัน

• การเชื่อมต้องไม่มีรอยแตกหรือสัญญาณการรั่วไหลของน้ำ
• ไม่ควรมีการเปลี่ยนรูปอย่างมีนัยสำคัญเกิดขึ้นในระหว่างการทดสอบ

5.4. การทดสอบความตึงให้สึกหรอ

• ค่าเฉลี่ยของความตึงให้สึกหรอจากตัวอย่างทดสอบต้องไม่ต่ำกว่าค่าความตึงให้สึกหรอขั้นต่ำของเหล็กที่เกี่ยวข้อง
• ผลการทดสอบตัวอย่างจะต้องไม่มีค่าต่ำกว่า 10% ของความตึงให้สึกหรอขั้นต่ำของเหล็ก

5.5. การทดสอบการงอ

5.6. การทดสอบความทนทานต่อแรงกระแทก

การเชื่อมโครงสร้างเหล็ก มีบทบาทสำคัญในหลากหลายอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นการใช้วิธีการเชื่อมแบบมือ อัตโนมัติ และวิธีการเฉพาะที่เหมาะสำหรับสแตนเลส เช่น MIG หรือ TIG การเข้าใจเทคนิคต่าง ๆ และกระบวนการตรวจสอบจึงเป็นสิ่งที่จำเป็น การเชื่อมโครงสร้างเหล็กอย่างเชี่ยวชาญเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างรูปแบบโครงสร้างที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพ

เราหวังว่าบทความนี้จะให้ข้อมูลที่มีคุณค่าเกี่ยวกับการเชื่อมโครงสร้างเหล็กแก่คุณ หากคุณต้องการความช่วยเหลือจากทีมงานผู้เชี่ยวชาญของเรา ไม่ต้องลังเลที่จะติดต่อ BMB Steel เพื่อรับการสนับสนุน