♦ การเชื่อมโลหะสแตนเลส ด้วยการเชื่อมแบบ MIG

รูปแบบการเชื่อมโลหะสแตนเลส  ด้วยกระบวนการเชื่อมแบบ MIG

ถึงแม้ว่าการเชื่อมสแตนเลสนั้น จะไม่ยากเหมือนกับการเชื่อมอลูมิเนียม แต่อย่างไรก็ตามหากเทียบกับเหล็กแล้ว สแตนเลสนั้นจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกับเหล็กมากพอสมควร เมื่อทำการเชื่อมสแตนเลสด้วยกระบวนการเชื่อมแบบ MIG  เราจะสามารถเลือกใช้ลักษณะหรือรูปแบบการถ่ายเทน้ำโลหะจากลวดเชื่อมได้ 3 ลักษณะ นั่นคือ การถ่ายเทแบบ Spray arc, Short Circuit และ Pulse arc

การถ่ายเทแบบ Spray arc

ลวดเชื่อมสแตนเลสที่ระบุไว้ตามมาตรฐาน AWS – A5.9  ไม่ว่าจะเป็นลวดเชื่อมขนาด 0.8   0.9  1.2  หรือ 1.6 มม. หากจะเชื่อมด้วยการถ่ายเทแบบ Spray arc จะต้องใช้กระแสเชื่อมระดับสูง    โดยปกติลวดเชื่อม ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.6 มม. ที่เชื่อมแบบ Spray arc จะใช้กระแสเชื่อมประมาณ 300 – 350 แอมป์ และขึ้นอยู่กับชนิดของแก๊สปกคลุมและเบอร์ของสแตนเลสที่เชื่อมด้วย  ปริมาณของ Spatter ที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับส่วนผสมและอัตราการไหลของแก๊สปกคุลม  ความเร็วลวดเชื่อม  และลักษณะการจ่ายกระแสเชื่อมของเครื่องเชื่อม  แก๊สปกคลุมที่แนะนำสำหรับการเชื่อมสแตนเลส ในลักษณะการถ่ายเทแบบ Spray arc คือ  98-99% อาร์กอน + 1-2% อ๊อกซิเจน

เนื่องจากการเชื่อมแบบ Spray arc  จะใช้กระแสเชื่อมที่สูง ดังนั้นในการเชื่อมแบบต่อชนไม่บากมุม  ควรต้องใช้แผ่นรองด้านล่างรอยต่อ เพื่อป้องกันการหลอมทะลุ สำหรับกรณีที่ไม่สามารถใช้แผ่นรองด้านล่างรอยต่อหรือในกรณีที่การเตรียมรอยต่อไม่ดีเท่าที่ควร  การเชื่อมด้วยลักษณะการถ่ายเทแบบ Short arc จะสามารถช่วยลดอัตราการหลอมทะลุได้

การเชื่อมด้วยเทคนิคการเชื่อมแบบเดินหน้า (Forehand technique)  เหมาะอย่างยิ่งสำหรับปืนเชื่อมแบบกึ่งอัตโนมัติ  ถึงแม้ว่าความร้อนจะส่งผลกระทบต่อมือของช่างเชื่อมบ้าง แต่ก็สามารถทำให้มองเห็นบ่อหลอมละลายและจุดที่ทำการเชื่อมได้ดี  สำหรับการเชื่อมชิ้นงานที่หนากว่า 6 มม. ควรจะเชื่อมโดยการส่ายหัวเชื่อมเดินหน้าและถอยหลังในทิศทางการเชื่อมและส่ายซ้ายขวาในทิศทางด้านข้างเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ในการเชื่อมงานบาง  ควรใช้การส่ายหัวเชื่อมแบบเดินหน้าและถอยหลังในแนวรอยต่อ

การถ่ายเทแบบ Short Circuit

เครื่องเชื่อม MIG แบบทั่วไป โดยปกติ จะมีลักษณะการจ่ายกระแสเชื่อมแบบแรงดันคงที่ (Constant Voltage)  และสามารถใช้เชื่อมด้วยการถ่ายเทแบบ Short Circuit ได้ เครื่องเชื่อมที่มีการควบคุมระบบการเหนี่ยวนำ (Induction control) จะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อม สแตนเลส เนื่องจากระบบควบคุมการเหนี่ยวนำนั้นจะมีผลต่อลักษณะการไหลของน้ำโลหะในบ่อหลอมละลาย

แก๊สปกคลุมที่แนะนำสำหรับการเชื่อมสแตนเลส ด้วยการถ่ายเทแบบ Short Circuit คือแก๊สผสมระหว่าง ฮีเลี่ยม  อาร์กอน และคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ ในอัตราส่วน 90 – 7.5 – 2.5 % ตามลำดับ แก๊สชนิดนี้จะให้ลักษณะแนวเชื่อมตามที่ต้องการ แต่จะต้องควบคุมปริมาณคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ให้ต่ำ เพื่อที่จะไม่ส่งผลกระทบต่อความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลส  และเครื่องเชื่อมที่มีระบบควบคุมการเหนี่ยวนำ (Induction control) จะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมสแตนเลสที่ใช้แก๊สผสมเป็นแก๊สปกคลุมแนวเชื่อม

เพื่อลดความยุ่งยากในการจัดหาแก๊สผสมแบบ 3 ชนิด หากใช้การเชื่อมแบบแนวเดียว (Single Pass)  อาจจะใช้แก๊สผสมระหว่างอาร์กอนกับคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ ในอัตราส่วน 75% อาร์กอน + 25% คาร์บอนไดอ๊อกไซด์ ก็ได้ แต่อย่างไรก็ดี ปริมาณของคาร์บอนไดอ๊อกไซด์จะส่งผลกระทบต่อความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลส หากทำเชื่อมซ้อนแนว (Multipass)  ด้วยการถ่ายเทแบบ Short Circuit

ระยะยื่นของลวดเชื่อม จะต้องให้สั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้  การเชื่อมแบบถอยหลัง (Backhand Welding) โดยปกติจะทำได้ง่ายสำหรับการเชื่อมแบบ Fillet ซึ่งให้ลักษณะแนวเชื่อมที่ดูดีกว่า   การเชื่อมแบบเดินหน้า (Forehand Welding ) ควรจะใช้สำหรับการเชื่อมแบบต่อชน ควรจะมีการส่ายหัวเชื่อมแบบเดินหน้าและถอยหลังในทิศทางรอยต่อ  การเชื่อมสแตนเลสเกรด 321, 310, 316, 347, 304, 410 ที่ระดับความหนาตั้งแต่ 3 – 15 มม. สามารถกระทำได้ด้วยการเชื่อมแบบ Short Circuit

ตารางแนะนำค่าปัจจัยกำหนดสำหรับการเชื่อมเบื้องต้น (Basic welding parameters) สำหรับการเชื่อมสแตนเลส

กลุ่ม 200 และ 300 ด้วยการเชื่อมแบบ MIG ในลักษณะ Short Circuit

การถ่ายเทแบบ Pulse Arc

การทำงานของระบบ  Pulse Arc   จะใช้การจ่ายกระแสเชื่อมในย่านสูงและย่านต่ำ สลับกันด้วยความถี่ที่กำหนดจากโปรแกรมควบคุมเครื่องเชื่อม หรือสามารถปรับความถี่ได้ตามความต้องการของผู้ใช้งาน แล้วแต่การออกแบบเครื่องเชื่อม  การถ่ายเทโดยลวดเชื่อมลงสู่แนวเชื่อม จะเป็นลักษณะการถ่ายเทหยดลวดเชื่อมเป็นหยดเล็กๆ มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเล็กกว่าขนาดลวดเชื่อม  โดยถ่ายเทหยดลวดเชื่อมจำนวนหนึ่งหยดผ่านการอาร์คในช่วงระดับกระแสย่านสูงของการ Pulse แต่ละครั้ง  กระแสและระยะเวลาของ  Pulse จะต้องมีเพียงพอที่จะทำให้ลวดเชื่อมเกิดการฟอร์มตัวและถูกกัดให้ขาดออกจากลวดเชื่อมเป็นหยดเล็กๆ ด้วยแรงจากการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็ก  ส่วนกระแสเชื่อมย่านต่ำ จะทำหน้าที่รักษาการอาร์คให้คงอยู่และให้ความร้อนแก่ลวดเชื่อมเท่านั้น แต่ความร้อนที่ให้แก่ลวดเชื่อมในช่วงกระแสเชื่อมย่านต่ำนั้น ไม่เพียงพอที่จะทำให้ลวดเชื่อมหลอมละลายได้ ด้วยเหตุนี้ การปรับระยะเวลากระแสเชื่อมช่วงต่ำนี้ จึงมีความสำคัญ  หากปรับระยะเวลาของกระแสเชื่อมช่วงต่ำนานเกินไป จะทำให้ลวดเชื่อมหลอมและถูกส่งผ่านยังแนวเชื่อมในลักษณะของ Globular

โดยทั่วไปขนาดลวดเชื่อมที่นิยมใช้สำหรับการเชื่อมแบบ Pulse Arc จะมีขนาดตั้งแต่ 0.8  0.9  และ  1.2 มม.  สำหรับแก๊สปกคลุมแนวเชื่อมจะใช้แก๊สผสมที่อัตราส่วนเดียวกันกับการเชื่อมแบบ Spray Arc  คือ  98-99% อาร์กอน + 1-2% ออกซิเจน  ลวดเชื่อมขนาดเล็กนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมงานบาง   มี Spatter น้อยกว่า  ให้แนวเชื่อมที่เรียบและดีกว่าการเชื่อมแบบ Short Circuit  เนื่องจากลวดเชื่อมสามารถถ่ายเทเป็นแบบ Spray ได้ที่ระดับกระแสต่ำ อันเนื่องจากผลของ Pulse     นอกจากนั้น ผู้ใช้จะสามารถใช้ลวดเชื่อมได้ขนาดใหญ่ขึ้น การเชื่อมในแบบ Pulse ที่ระดับกระแสเชื่อมเดียวกัน เมื่อเทียบกับการเชื่อมแบบ  Short Circuit  ทำให้สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายสำหรับลวดเชื่อมได้ เนื่องจากลวดเชื่อมขนาดเล็กจะมีราคาสูงกว่าลวดเชื่อมขนาดใหญ่

การเชื่อมแบบ Pulse  เป็นการเชื่อมที่ดีสำหรับการเชื่อมแบบกระแสต่ำ ข้อดีของการเชื่อมแบบ Pulse คือ มีปริมาณ Spatter  น้อย การหลอมลึก และให้ลักษณะแนวเชื่อมที่ดี ลดความเสี่ยงต่อการหลอมทะลุ