♦ สิ่งสำคัญในการเลือกใช้ลวดเชื่อมอลูมิเนียม

การเลือกลวดเชื่อมที่เหมาะสม จึงเป็นปัจจัยหลักที่จะทำให้การเชื่อมประสานอลูมิเนียมประสบความสำเร็จ โดยที่ผู้รับผิดชอบด้านการออกแบบและกำหนดขั้นตอนในการเชื่อมรวมถึงผู้ที่เกี่ยวข้องจำเป็นที่จะต้องเรียนรู้และทำความเข้าใจอย่างถ่องแท้ เนื่องจากลวดเชื่อมอลูมิเนียมแต่ละเบอร์นั้น สามารถให้คุณสมบัติที่ต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ภายหลังจากที่ทำการเชื่อม
โดยทั่วไป คุณสมบัติทางเชิงกล หรือส่วนผสมทางเคมีของลวดเชื่อม อีกทั้งลักษณะการใช้งานที่เหมาะสมของลวดเชื่อมอลูมิเนียมแต่ละเบอร์นั้นจะสามารถสอบถามได้จากผู้ผลิตหรือผู้จำหน่าย แต่อย่างไรก็ตาม ในส่วนของผู้ใช้งานเองนั้นควรมีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับกลุ่มของอลูมิเนียมผสมชนิดต่างๆ ด้วยเช่นกัน เพื่อเป็นพื้นฐานสำหรับการเลือกลวดเชื่อมให้เหมาะสมกับงานแต่ละประเภท ตามรายละเอียดดังต่อไปนี้
การจัดแบ่งกลุ่มของอลูมิเนียม
อลูมิเนียมและอลูมิเนียมผสมได้ถูกจัดกลุ่มโดยระบบการกำหนดชนิดของโลหะผสมนานาชาติ (International Alloy Designation System; IADS) ซึ่งมีรูปแบบมาจากสมาคมอลูมิเนียมของสหรัฐอเมริกา [ที่มา: http://www.substech.com] โดยแบ่งอลูมิเนียมแต่ละชนิดเป็นรหัสตัวเลข 4 ตัวสำหรับอลูมิเนียมรูปพรรณ เช่น 2024 หรือ 6063 เป็นต้น ส่วนอลูมิเนียมหล่อนั้นจะแบ่งกลุ่มด้วยรหัสตัวเลข 4 ตัวเช่นกันแต่จะมีจุดทศนิยมคั่นระหว่างตัวเลขหลักที่ 3 และ 4 เช่น A356.0 เป็นต้น
กลุ่มของอลูมิเนียมรูปพรรณ
ตัวเลขหลักแรกในรหัส เลข 4 ตัวของอลูมิเนียมรูปพรรณนั้นจะบ่งบอกถึงโลหะผสมหลักที่ผสมลงในอลูมิเนียมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการใช้งาน ดังนี้
- กลุ่ม 1xxx เป็นอลูมิเนียมบริสุทธิ์ โดยที่ต้องมีปริมาณอลูมิเนียมอย่างน้อย 99%
- กลุ่ม 2xxx เป็นอลูมิเนียมผสมทองแดง โดยมีปริมาณทองแดงในช่วง 1.9 – 6.8 %
- กลุ่ม 3xxx เป็นอลูมิเนียมผสมแมงกานีส โดยมีปริมาณแมงกานีสในช่วง 0.3 – 1.5 %
- กลุ่ม 4xxx เป็นอลูมิเนียมผสมซิลิกอน โดยมีปริมาณซิลิกอนในช่วง 3.6 – 13.5 %
- กลุ่ม 5xxx เป็นอลูมิเนียมผสมแมกนีเซียม โดยมีปริมาณแมกนีเซียมในช่วง 0.5 – 5.5 %
- กลุ่ม 6xxx เป็นอลูมิเนียมผสมแมกนีเซียม และซิลิกอนโดยมีปริมาณแมกนีเซียมอยู่ในช่วง 0.4 – 1.5 % และ ซิลิกอนอยู่ในช่วง 0.2 – 1.7 %
- กลุ่ม 7xxx เป็นอลูมิเนียมผสมสังกะสีโดยมีปริมาณสังกะสีในช่วง 1 – 8.2 %
- กลุ่ม 8xxx เป็นอลูมิเนียมผสมลิเทียมโดยอาจจะมีปริมาณลิเทียมถึง 2.5 %
- กลุ่ม 9xxx เป็นอลูมิเนียมที่ยังไม่มีการกำหนดโลหะผสม สงวนไว้สำหรับการใช้งานในอนาคต
สำหรับตัวเลขหลักที่เหลืออีกสามหลักนั้น จะเป็นตัวเลขที่แจ้งให้ทราบถึงการปรับปรุงธาตุผสมหรือการกำหนดปริมาณสิ่งเจือปน รวมทั้งการระบุประเภทของส่วนผสมและความบริสุทธิ์ของส่วนผสมด้วย
กลุ่มของอลูมิเนียมหล่อ
การกำหนดกลุ่มของโลหะที่ผสมในอลูมิเนียมจะใช้หลักการเช่นเดียวกับอลูมิเนียมรูปพรรณ โดยที่ตัวเลขหลักแรกในรหัส เลข 4 ตัวของอลูมิเนียมรูปพรรณนั้นจะบ่งบอกถึงโลหะผสมหลักที่ผสมลงในอลูมิเนียมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการใช้งาน ตัวเลขสองหลักถัดมาจะบ่งบอกถึงระดับความบริสุทธิ์ของส่วนผสม เช่น อลูมิเนียม เบอร์ 150.0 หมายถึง อลูมิเนียมกลุ่มนี้จะมีปริมาณอลูมิเนียม 99.50% ในส่วนผสม หรือ เบอร์ 120.1 จะมีปริมาณอลูมิเนียม 99.20% ในส่วนผสม เป็นต้น
สำหรับตัวเลขหลักสุดท้ายหลังจุดทศนิยมนั้นจะบ่งบอกลักษณะของชิ้นงานว่าเป็นชิ้นงานหล่อหรือเป็นก้อนอินกอต โดยที่เลขศูนย์จะหมายถึงอลูมิเนียมหล่อ ส่วนก้อนอินกอตจะกำหนดด้วยเลข 1 หรือ 2 ซึ่งจะขึ้นอยู่กับส่วนผสมทางเคมี
นอกจากนั้น การกำหนดเลขรหัสของอลูมิเนียมหล่อ ยังมีการใช้ตัวอักษรภาษาอังกฤษนำหน้ารหัสตัวเลขเพื่อบ่งบอกถึงการปรับปรุงหรือปรับเปลี่ยนให้ต่างไปจากส่วนผสมเดิมรวมถึงระดับของสิ่งเจือปน โดยเริ่มจากอักษร A ยกเว้นสำหรับ อักษร I, O, Qและ X ( X สงวนไว้สำหรับการใช้กับโลหะที่อยู่ในขั้นของการวิจัยและทดลอง)
การแบ่งกลุ่มของอลูมิเนียมตามความสามารถในการอบชุบด้วยความร้อน
เป็นที่ทราบกันดีแล้วว่า เมื่อใดก็ตามที่ทำการเชื่อมโลหะต้องเกิดความร้อนปริมาณสูงเสมอ สำหรับโลหะอลูมิเนียมนั้น ความร้อนที่เกิดจากการเชื่อมจะมีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติเชิงกล ดังนั้น นอกจากความรู้เกี่ยวกับการแบ่งกลุ่มของอลูมิเนียมตามโลหะผสมแล้ว ยังต้องพิจารณาตามความสามารถในการอบชุบความร้อนหรือการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลโดยผ่านกระบวนการทางความร้อน (Heat Treatment) ด้วยเช่นกัน สำหรับโลหะอลูมิเนียมนั้นจะแบ่งเป็นสองกลุ่ม ดังนี้
- อลูมิเนียมที่สามารถทำ Heat treatment ได้ ได้แก่กลุ่ม 2xxx, 6xxx, และ 7xxx
- อลูมิเนียมที่ไม่สามารถทำ Heat treatment ได้ ได้แก่กลุ่ม 1xxx, 3xxx, 4xxx, และ 5xxx
สิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับการเชื่อม
เป็นที่ทราบกันดีแล้วว่า การเชื่อมประสานโลหะใดก็ตาม สิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาคือ ความสามารถในการรับ แรงดึงของแนวเชื่อม (Tensile Strength) หรือความแข็งแรงเฉือนของแนวเชื่อม (Shear Strength) ในกรณีของงานอลูมิเนียม ผู้ที่ต้องการทำการเชื่อมจะสามารถเชื่อมอลูมิเนียมเกรดต่างๆ ให้ได้ค่าความแข็งแรงเป็นที่พอใจ ด้วยลวดเชื่อมอลูมิเนียมเบอร์ใดเบอร์หนึ่งในหลายๆ เบอร์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดได้ไม่ยากนัก เนื่องจากค่าความแข็งแรงของลวดเชื่อมส่วนมาก จะมีค่าเทียบเท่าหรือมากกว่าค่าความแข็งแรงของชิ้นงานอลูมิเนียมในสภาวะหลังจากทำการเชื่อม (as-welded condition)
อย่างไรก็ตาม การเชื่อมอลูมิเนียมและการเลือกใช้ลวดเชื่อม ไม่สามารถที่จะพิจารณาเพียงแค่ความสามารถในการรับแรงของแนวเชื่อมเพียงอย่างเดียว ปัจจัยหลายสิ่งจำเป็นต้องพิจารณาควบคู่ด้วยเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งชนิดและประเภทของชิ้นงานทั้งสองชิ้นที่นำมาเชื่อม รวมถึงประสิทธิภาพของแนวเชื่อมที่ต้องการนั้น เป็นสิ่งสำคัญที่จำเป็นต้องคำนึงถึงเสมอ
การเลือกใช้ลวดเชื่อมที่เหมาะสม สำหรับงานอลูมิเนียม ต้องพิจารณาถึงสิ่งสำคัญต่างๆ ดังต่อไปนี้
- ความไวต่อการแตกร้าวของแนวเชื่อม
- ความแข็งแรงของแนวเชื่อมที่ต้องการ
- ความสามารถในการยืดตัวของแนวเชื่อม
- อุณหภูมิการใช้งานของชิ้นส่วนที่นำมาเชื่อม
- ความสมดุลย์ของสีแนวเชื่อมกับสีของชิ้นงาน
- ความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่ต้องการ
- การปรับปรุงคุณสมบัติของแนวเชื่อมด้วยความร้อน ภายหลังจากทำการเชื่อม
1. ความไวต่อการแตกร้าวของแนวเชื่อม
ความไวต่อการแตกร้าวของแนวเชื่อมจะหมายถึงความสามารถในการเข้ากันได้ของส่วนผสมทางเคมีระหว่างลวดเชื่อมกับส่วนผสมทางเคมีของชิ้นงานที่นำมาเชื่อมทั้งสองชิ้น
ความสามารถในการเข้ากันได้ จะสัมพันธ์กับความไวต่อการแตกร้าวของแนวเชื่อม โดยเฉพาะการแตกร้าวในขณะที่แนวเชื่อมอยู่ในระหว่างการเย็นตัวหลังจากการเชื่อม ปัญหาการแตกร้าวของแนวเชื่อมนี้อาจมีสาเหตุจากส่วนผสมของลวดเชื่อมกับส่วนผสมของชิ้นงานที่นำมาเชื่อมทั้งสองชิ้นนั้นไม่สามารถเข้ากันได้ ร่วมกับความเค้นที่เกิดขึ้นจากการหดตัวของชิ้นงานขณะเย็นตัวในทิศทางตั้งฉากกับแนวเชื่อม การแตกของแนวเชื่อมลักษณะเช่นนี้เรียกว่า การแตกร้าวขณะร้อนหรือการแตกร้าวขณะแข็งตัว (Hot cracking or Solidification cracking)
การลดความเค้นที่เกิดขึ้นในทิศทางตั้งฉากกับแนวเชื่อมสามารถทำได้โดยเลือกลวดเชื่อมที่มีอุณหภูมิการแข็งตัวที่ต่ำกว่าอุณหภูมิการแข็งตัวของชิ้นงานเชื่อม กล่าวให้เข้าใจโดยง่ายคือ เลือกใช้ลวดเชื่อมที่แข็งตัวช้ากว่าชิ้นงานเชื่อมนั่นเอง เช่น ในกรณีการเชื่อมอลูมิเนียมเบอร์ 2036 ซึ่งเป็นกลุ่มที่มีระดับอุณหภูมิหลอมละลายและการแข็งตัวต่ำ อีกทั้งมีความเสี่ยงต่อการแตกร้าวขณะร้อนสูง กรณีเช่นนี้ การเลือกใช้ลวดเชื่อมกลุ่ม 4xxx เช่น 4145 เป็นทางเลือกที่ดี เนื่องจากลวดเชื่อม 4145 จะมีอุณหภูมิแข็งตัวที่ 970oF ขณะที่ชิ้นงานอลูมิเนียม 2036 นั้น จะมีอุณหภูมิแข็งตัวที่ 1030oF ทำให้ชิ้นงานบริเวณแนวเชื่อมแข็งตัวโดยสมบูรณ์ก่อนการแข็งตัวของเนื้อเชื่อม ดังนั้น เมื่อเกิดความเค้นเนื่องจากการหดตัวของแนวเชื่อมในขณะเย็นตัว เนื้อชิ้นงานบริเวณแนวเชื่อมก็จะมีความสามารถในการรับแรงได้เต็มที่ ทำให้สามารถลดการแตกร้าวขณะร้อนลงได้อีกในกรณีหนึ่ง การเลือกใช้ลวดเชื่อมที่มีช่วงอุณหภูมิการหลอมและแข็งตัวที่แคบ ก็เป็นทางเลือกอีกทางหนึ่ง เช่นลวดเชื่อมเบอร์ 4047 ซึ่งเป็นลวดเชื่อมที่มีช่วงอุณหภูมิการหลอมและแข็งตัวเพียง 10oF (1070 -1080 oF ) ทำให้แนวเชื่อมไม่มีเวลาเพียงพอต่อการหดตัว ก็สามารถทำให้การแตกร้าวขณะร้อนนั้นลดลงได้เช่นกัน
การพิจารณาส่วนผสมทางเคมีของลวดเชื่อมร่วมกับชิ้นงานที่นำมาเชื่อม เป็นอีกวิธีหนึ่งในการลดความเสี่ยงต่อการแตกร้าวในขณะร้อนบริเวณแนวเชื่อม การเลือกใช้ลวดเชื่อมหรือการเชื่อมอลูมิเนียมที่มีส่วนผสมของธาตุจำพวกซิลิกอน (กลุ่ม 4xxx หรือ 6xxx) ทองแดง (กลุ่ม 2xxx) และแมกนีเซียม (กลุ่ม 5xxx หรือ 6xxx) จะต้องมีความเข้าใจเรื่องความสัมพันธ์ของส่วนผสมทางเคมีกับความไวต่อการเกิดการแตกร้าว เนื่องจากธาตุเหล่านี้มีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อการเกิดการแตกร้าวขณะร้อน
อลูมิเนียมกลุ่มที่ผสมซิลิกอน ซึ่งเป็นกลุ่มที่ใช้ทำลวดเชื่อม (กลุ่ม 4xxx) โดยทั่วไปจะมีปริมาณซิลิกอนตั้งแต่ 4.5-13 % เมื่อทำการเชื่อมแล้ว ลวดเชื่อมจะมีการผสมไปกับเนื้อโลหะชิ้นงาน ทำให้ปริมาณซิลิกอนเปลี่ยนแปลงไป และเมื่อพิจารณาจากกราฟในรูปที่ 1 จะพบว่า หากแนวเชื่อมนั้นมีปริมาณซิลิกอนอยู่ในช่วง 0.5-2% นั้นจะทำให้แนวเชื่อมนั้นมีความไวต่อการแตกร้าวสูงสุด
สำหรับอลูมิเนียมกลุ่มที่ผสมทองแดง (กลุ่ม 2xxx) ซึ่งเป็นกลุ่มที่มีความแข็งแรงสูงและสามารถปรับปรุงคุณภาพโดยผ่านกระบวนการทางความร้อนได้ (Heat treatment) เมื่อพิจารณาจากรูปที่ 1 จะพบว่า อลูมิเนียมกลุ่มนี้มีช่วงความไวต่อการแตกร้าวขณะแข็งตัวกว้างมาก ทำให้อลูมิเนียมกลุ่มนี้ส่วนมากจะยากต่อการเชื่อมแบบอาร์ค แต่ก็ยังมีอลูมิเนียมบางเบอร์ในกลุ่มนี้สามารถทำการเชื่อมได้ โดยเลือกใช้ลวดเชื่อมและกรรมวิธีการเชื่อมที่เหมาะสม
อลูมิเนียมกลุ่ม 5xxx เป็นอลูมิเนียมที่ผสมแมกนีเซียม เป็นอลูมิเนียมกลุ่มที่มีความแข็งแรงสูงเช่นกัน แต่ไม่สามารถผ่านกระบวนการปรับปรุงคุณภาพโดยผ่านกระบวนการทางความร้อนได้ เมื่อพิจารณาจากรูปที่ 1 จะพบว่าปริมาณของแมกนีเซียมในช่วง 0.5-3.0 % ในแนวเชื่อมจะทำให้แนวเชื่อมนั้นมีอัตราเสี่ยงต่อการแตกขณะเย็นตัว การเลือกใช้ลวดเชื่อมสำหรับอลูมิเนียมที่ผสมแมกนีเซียมจะต้องพิจารณาถึงปริมาณแมกนีเซียมในโลหะที่นำมาเชื่อม โดยทั่วไปหากอลูมิเนียมนั้นมีปริมาณแมกนีเซียมที่ไม่เกิน 2.8 % จะสามารถเชื่อมได้ด้วยลวดเชื่อมกลุ่ม 4xxx และลวดเชื่อมกลุ่ม 5xxx ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของแนวเชื่อมที่ผู้ใช้งานนั้นต้องการ แต่ในกรณีที่อลูมิเนียมนั้นมีปริมาณแมกนีเซียมที่มากกว่า 2.8 % ขึ้นไป จะไม่สามารถเชื่อมได้ด้วยลวดเชื่อมกลุ่ม 4xxx เนื่องจากปริมาณแมกนีเซียมที่สูงจะทำให้เกิดการวมตัวกับซิลิกอนเป็นแมกนีเซียมซิลิไซด์ (Magnesium silicide; Mg2Si) ในปริมาณสูงอยู่ในโครงสร้างของแนวเชื่อม ทำให้แนวเชื่อมนั้นมีความสามารถในการยืดตัวลดลงและเพิ่มความไวต่อการแตกร้าว
อลูมิเนียมกลุ่ม 6xxx เป็นอลูมิเนียมกลุ่มที่ผสมแมกนีเซียมและซิลิกอน กลุ่มนี้สามารถผ่านกระบวนการปรับปรุงคุณภาพโดยวิธีการทางความร้อนได้ โดยทั่วไปจะมีปริมาณแมกนีเซียมซิลิไซด์ ประมาณ 1.0 % อลูมิเนียมกลุ่มนี้ไม่สามารถเชื่อมได้โดยปราศจากลวดเชื่อม ด้วยปัญหาการแตกร้าวอันมีสาเหตุจากแมกนีเซียมซิลิไซด์ หากต้องการเชื่อม จะต้องใช้ลวดเชื่อมกลุ่ม 4xxx หรือ 5xxx เติมลงในแนวเชื่อมเสมอ เพื่อปรับปริมาณของแมกนีเซียมซิลิไซด์ และลดความเสี่ยงต่อการแตกร้าวของแนวเชื่อม
2. ความแข็งแรงของแนวเชื่อม
ความแข็งแรงของแนวเชื่อมในกรณีของอลูมิเนียมนั้นโดยทั่วไปจะพิจารณาเป็นสองกรณีคือ กรณีการเชื่อมอลูมิเนียมกลุ่มที่สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลได้โดยผ่านกระบวนการทางความร้อน (Heat treatment alloys) และกลุ่มที่ไม่สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลโดยผ่านกระบวนการทางความร้อน (Non Heat treatment alloys)
ในกรณีการเชื่อมแบบต่อชน จะพิจารณาเรื่องบริเวณที่มีผลกระทบจากความร้อน (Heat Affected Zone; HAZ) เป็นเรื่องสำคัญ เนื่องจากบริเวณ HAZ เป็นจุดที่มีความแข็งแรงน้อยที่สุดของรอยต่อภายหลังจากการเชื่อม (as welded condition) ในกรณีของการเชื่อมอลูมิเนียมกลุ่มที่ไม่สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลโดยผ่านกระบวนการทางความร้อนได้นั้น บริเวณรอบข้างแนวเชื่อม (HAZ) จะถูกอบอ่อน (Anneal) โดยอัตโนมัติจากความร้อนที่ได้รับจากการเชื่อม หากชิ้นงานอลูมิเนียมนั้นได้รับความร้อนเป็นเวลานาน จะทำให้บริเวณ HAZ กว้างมากขึ้นและความสามารถในการรับแรงจะด้อยลงตามมา ดังนั้นการออกข้อกำหนดในการเชื่อมสำหรับอลูมิเนียมกลุ่มนี้จึงใช้ค่าความแข็งแรงดึงต่ำสุดของชิ้นงานอลูมิเนียมที่อยู่ในสภาพอบอ่อนเป็นหลักสำคัญในการพิจารณา
ส่วนอลูมิเนียมกลุ่มที่สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลโดยผ่านกระบวนการทางความร้อนได้ จะต้องใช้เวลาในการอบอ่อนที่ระดับอุณหภูมิที่เหมาะสมเป็นเวลาประมาณ 2-3 ชั่วโมง และต้องมีการเย็นตัวอย่างช้าๆ ซึ่งการอบอ่อนลักษณะเช่นนี้จะไม่สามารถอาศัยความร้อนจากการเชื่อมได้ ทำให้ความแข็งแรงดึงของ HAZ จะลดลงเพียงบางส่วนเท่านั้น แต่อย่างไรก็ตาม ปัจจัยอื่นๆ เช่น อุณหภูมิการให้ความร้อนก่อนการเชื่อม การควบคุมความร้อนระหว่างแนวเชื่อม ความเร็วในการเชื่อมและปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับปริมาณความร้อนที่เข้าสู่ชิ้นงาน จะมีผลต่อคุณสมบัติทางกลของบริเวณ HAZ และอาจทำให้ค่าความแข็งแรงดึงของรอยต่อไม่ได้ตามที่กำหนดหรือออกแบบไว้
กรณีการเชื่อมแบบฟิลเล็ท จะต่างจากการเชื่อมแบบต่อชนตรงที่ ต้องเลือกกลุ่มของลวดเชื่อมให้เหมาะสม เนื่องจากความแข็งแรงของแนวเชื่อมแบบฟิลเล็ทนั้นจะพิจารณาที่ความแข็งแรงเฉือนของแนวเชื่อมเป็นสำคัญ ดังนั้นการเลือกใช้ลวดเชื่อมจะส่งผลต่อความแข็งแรงของรอยต่อรวมทั้งขนาดและปริมาณแนวเชื่อมที่ต้องทำการเชื่อม
หากเปรียบเทียบลวดเชื่อมระหว่างกลุ่ม 4xxx กับ 5xxx จะพบว่า โดยทั่วไปลวดเชื่อมกลุ่ม 4xxx จะให้ค่าอัตราการยืดตัวและค่า Shear Strength ต่ำกว่าลวดเชื่อม 5xxx มาก ตัวอย่างเช่น ลวดเชื่อมเบอร์ 4043 มีค่า Shear Strength ต่ำกว่าเกือบสองเท่า เมื่อเทียบกับลวดเชื่อมเบอร์ 5556 และจากการทดสอบจะพบว่ากรณีการเชื่อมฟิลเล็ทของชิ้นงานอลูมิเนียมเบอร์ 6061 จะต้องการขนาดแนวเชื่อมประมาณ 6 มม. เมื่อทำการเชื่อมด้วยลวดเบอร์ 5556 หากเปลี่ยนไปใช้ลวดเชื่อมเบอร์ 4043 ชิ้นงานนี้จะต้องมีขนาดแนวเชื่อมถึง 12 มม. จึงจะได้ค่าความแข็งแรงเฉือนของรอยต่อตามที่ต้องการ
3. ความสามารถในการยืดตัว
หมายถึงความสามารถของโลหะที่จะยืดตัวออกได้เมื่อได้รับแรงกระทำโดยปราศจากการแตกหัก ดังนั้นความสามารถในการยืดตัวจึงเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาสำหรับการเลือกใช้ลวดเชื่อม หากชิ้นงานนั้นต้องนำไปผ่านกระบวนการขึ้นรูปหรือต้องใช้งานที่รับแรงกระแทกภายหลังจากการเชื่อม ดังนั้นการใช้ลวดเชื่อมกลุ่ม 4xxx จะต้องพึงระมัดระวังสำหรับความสามารถในการยืดตัว จากการศึกษาพบว่าการเชื่อมอลูมิเนียมกลุ่ม 6xxx ด้วยลวดเชื่อมกลุ่ม 4xxx จะมีความสามารถในการยืดตัวต่ำกว่าถึง 50% เมื่อเทียบกับการใช้ลวดเชื่อมกลุ่ม 5xxx และหากนำอลูมิเนียมกลุ่มที่ทำ Heat treatment ได้ไปผ่านกระบวนการทางความร้อนอีก ก็จะทำให้ความสามารถในการยืดตัวต่ำไปจากสภาพที่ได้หลังจากการเชื่อมอีกด้วย
4. อุณหภูมิการใช้งานของชิ้นส่วน
จะมีผลต่อการเกิดการแตกหักเนื่องจากกัดกร่อนร่วมกับความเค้น (Stress Corrosion Cracking) อันมีสาเหตุจากแมกนีเซียมที่อยู่ในเนื้อของอลูมิเนียม จะพบในกรณีที่อลูมิเนียมนั้นมีปริมาณแมกนีเซียมมากกว่า 3% และมีการใช้งานที่ระดับอุณหภูมิเกินกว่า 65oC (150oF) โดยทั่วไป ลวดเชื่อมเบอร์ 5356, 5183, 5654 และ 5556 จะมีปริมาณแมกนีเซียมประมาณ 4-5% จึงไม่เหมาะสมกับการใช้งานที่ระดับอุณหภูมิเกินกว่า 65oC ในกรณีที่จำเป็นควรใช้ลวดเชื่อมที่มีปริมาณแมกนีเซียมน้อยกว่า 3% เช่นเบอร์ 5554 จะเป็นทางเลือกที่ดีกว่า
5. ความสมดุลย์ของสีแนวเชื่อม
สำหรับงานตกแต่งหรืองานที่ต้องการความสวยงามเป็นพิเศษ ลักษณะงานประเภทนี้ ชิ้นงานที่ผ่านการเชื่อมอาจจะต้องนำไปทำการชุบเคลือบผิวด้วยวิธีทางไฟฟ้าเคมี เช่นการชุบแบบอโนไดซ์ ตามหลักของงานที่ต้องการความสวยงาม สีของแนวเชื่อมกับสีของชิ้นงานที่ได้หลังจากการชุบควรต้องเหมือนกันหรือใกล้เคียงกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ในความเป็นจริง สีที่ได้ย่อมจะแตกต่างกันบ้าง ขึ้นอยู่กับส่วนผสมทางเคมีของชิ้นงานกับลวดเชื่อม ธาตุที่มีอิทธิพลต่อสีที่ได้หลังจากการชุบสำหรับงานอลูมิเนียมคือซิลิกอนและโครเมี่ยม โดยที่ซิลิกอนจะทำให้เกิดสีเทาดำ โดยขึ้นอยู่กับปริมาณที่มีอยู่ ส่วนโครเมี่ยมจะให้สีเหลืองหรือทองเมื่อทำการชุบอโนไดซ์
เมื่อพิจารณาจากรูปที่ 2 เปรียบเทียบระหว่างการเชื่อมอลูมิเนียมเกรด 6061 ด้วยลวดเชื่อม 5356 กับการเชื่อมด้วยลวดเชื่อม 4043 ภายหลังจากการอโนไดซ์ พบว่าแนวเชื่อมที่เชื่อมด้วยลวดเชื่อม 4043 จะมีสีเข้มกว่าแนวเชื่อมที่เชื่อมด้วยลวดเชื่อม 5356 อันเป็นผลมาจากปริมาณซิลิกอนที่อยู่ในลวดเชื่อม
6. ความต้านทานต่อการกัดกร่อน
โดยธรรมชาติ อลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนเป็นอย่างดีอยู่แล้ว แต่เมื่อทำการเชื่อมอาจจะส่งผลให้คุณสมบัติด้านนี้เปลี่ยนแปลงไป สาเหตุจากการใช้ลวดเชื่อมที่มีส่วนผสมทางเคมีที่ต่างไปจากชิ้นงานเดิม เมื่อนำชิ้นงานนั้นไปใช้งานในสภาวะที่มีอิเล็คโตรไลท์ จะทำให้เกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีและเกิดการกัดกร่อนเนื่องจากความต่างศักย์ทางไฟฟ้าตามมา
ในกรณีอลูมิเนียมกลุ่มที่ไม่สามารถทำ Heat treatment ได้ คุณสมบัติด้านความต้านทานต่อการกัดกร่อนมักจะไม่เปลี่ยนแปลงไปอย่างมีนัยสำคัญภายหลังจากการเชื่อม แต่สำหรับอลูมิเนียมกลุ่มที่ทำ Heat treatment ได้บางกลุ่ม เช่นกลุ่ม 2xxx และ7xxx คุณสมบัติด้านความต้านทานต่อการกัดกร่อนจะเปลี่ยนแปลงไป อันเนื่องจากความร้อนที่ได้รับ กรณีของการเชื่อมอลูมิเนียมกลุ่มที่ผสมทองแดง (2xxx) บริเวณ HAZ จะกลายเป็นคาโธดในขณะที่อลูมิเนียมกลุ่มที่ผสมสังกะสี (7xxx) จะกลายเป็นอาโนดเมื่อเทียบกับบริเวณอื่นที่เหลือ
7. การปรับปรุงคุณสมบัติของแนวเชื่อมด้วยความร้อน ภายหลังจากทำการเชื่อม
โดยทั่วไปอลูมิเนียมกลุ่มที่ทำ Heat treatment ได้ จะสูญเสียคุณสมบัติเชิงกลหลังจากการเชื่อม เช่น อลูมิเนียม 6061 จะมีค่าความแข็งแรงดึงในสภาพก่อนทำการเชื่อมประมาณ 45,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว แต่เมื่อผ่านการเชื่อม ค่าความแข็งแรงดึงจะลดลงเหลือเพียง 27,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้วเท่านั้น ในกรณีเช่นนี้จึงต้องทำการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลกลับมาให้เหมือนเดิม โดยอาศัยกระบวนการทางความร้อนหรือการทำ Heat treatment
ในกรณีที่ยังไม่ตกลงใจว่าจะทำ Heat treatment หลังจาการเชื่อมหรือไม่ ผู้ใช้ควรจะต้องพิจารณาเผื่อไว้ก่อนว่า ลวดเชื่อมที่จะนำมาใช้นั้นสามารถรองรับการทำ Heat treatment ได้หรือไม่ เช่นในกรณีเมื่อต้องการเชื่อมอลูมิเนียม 6061 หากผู้ออกแบบกำหนดให้ใช้ลวดเชื่อม 4043 หรือ 5356 จะพบปัญหาทันที เนื่องจากลวดเชื่อมทั้งสองเบอร์นี้เป็นอลูมิเนียมกลุ่มที่ไม่สามารถทำ Heat treatmentได้ ดังนั้นหากต้องนำชิ้นงานนี้ไปทำการ Heat treatment ผู้ที่ออกแบบจะต้องกำหนดให้มีการใช้ลวดเชื่อมเบอร์อื่นแทน
โดยทั่วไป ลวดเชื่อมที่มีจำหน่ายในท้องตลาด (เบอร์ 1100, 4043, 5356) จะไม่สามารถรองรับต่อการทำ Heat treatment ได้ เว้นเสียแต่ว่าจะมีการออกแบบรอยต่อให้เนื้อลวดเชื่อมผสมเข้ากันได้กับชิ้นงานเชื่อมเป็นอย่างดี แต่เป็นที่ทราบกันดีว่าวิธีการนี้ไม่สามารถทำได้โดยง่ายในทางปฏิบัติด้วยเหตุนี้จึงมีการพัฒนาลวดเชื่อมที่สามารถรองรับต่อการทำ Heat treatment ได้ เช่นลวดเชื่อมเบอร์ 4643 ที่ออกแบบมาสำหรับเชื่อมอลูมิเนียมกลุ่ม 6xxx และสามารถให้คุณสมบัติทางกลที่สูงหลังจากผ่านกระบวนการ Heat treatment เช่นเดียวกับลวดเชื่อมอลูมิเนียมเบอร์ 5180 ที่ออกแบบมาสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียมกลุ่ม 7xxx เพื่อให้สามารถปรับคุณสมบัติทางกลของแนวเชื่อมให้สูงขึ้นหลังจากผ่านกระบวนการทางความร้อน ตัวอย่างการใช้งานสำหรับลวดเชื่อมเบอร์นี้ ได้แก่ การเชื่อมโครงของจักรยานที่ทำจากอลูมิเนียมเบอร์ 7005
นอกจากลวดเชื่อมทั้งสองเบอร์ที่กล่าวเป็นตัวอย่างแล้ว ยังมีลวดเชื่อมอลูมิเนียมเบอร์อื่นๆ อีก ที่ออกแบบสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียมรูปพรรณรวมทั้งอลูมิเนียมหล่อและสามารถรองรับต่อการทำ Heat treatment ได้ภายหลังจากการเชื่อม เช่นเบอร์ 2319, 4009, 4010, 4145, 206.0, A356.0, A357.0, C355.0 และ 357.0 เป็นต้น
สิ่งสำคัญทั้ง 7 ประการที่กล่าวมานั้นสามารถสรุปได้ว่า การตัดสินใจเลือกลวดเชื่อมสำหรับการเชื่อมอลูมิเนียมที่เหมาะสมนั้น เป็นส่วนสำคัญต่อการพัฒนาหรือการออกแบบข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อม ผู้ออกแบบข้อกำหนดในการเชื่อม ต้องมีความเข้าใจในธรรมชาติของอลูมิเนียมแต่ละกลุ่มรวมทั้งการนำไปใช้งานของชิ้นส่วนนั้นเป็นสำคัญ เพื่อที่จะสามารถทำการเชื่อมได้อย่างประสบความสำเร็จตามที่ต้องการ *