♦ เชื่อมอลูมิเนียม กับคำถามยอดฮิต

อลูมิเนียม โลหะยอดนิยมชนิดหนึ่งในบ้านเรา ที่นิยมใช้ทำเป็นชิ้นส่วนเครื่องจักร ไม่ว่าขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ ไปจนถึงยานยนต์  บรรจุภัณฑ์ชนิดต่าง ๆ   แน่นอนว่า การนำชิ้นส่วนโลหะมาประกอบกันนั้น บางครั้งหลีกหนีการเชื่อมไม่พ้น  บ่อยครั้งที่ผู้ใช้เกิดคำถามว่าควรจะเลือกใช้ลวดเชื่อมเบอร์หรือเกรดใดดี อันนี้คือหนึ่งในคำถามยอดฮิตเลยละครับ

สำหรับบทความนี้ เป็นบทสรุปของการเลือกใช้ลวดเชื่อมเกรด  5356 และ 4043  ซึ่งลวดเชื่อม 2 เกรด หรือ 2 เบอร์นี้ เป็นลวดเชื่อมที่นิยมใช้และหาซื้อได้ง่ายในบ้านเรา  แต่พบว่าผู้ใช้งานหลายท่านยังไม่ทราบเกี่ยวกับข้อแตกต่างระหว่างลวดเชื่อม 2 เบอร์นี้   บางท่านเข้าใจว่าลวดเชื่อม 2 เบอร์นี้ใช้ทดแทนกันได้  ซึ่งเป็นความเข้าใจผิดอย่างยิ่ง สำหรับการเลือกใช้ลวดเชื่อมอลูมิเนียมนั้น ผมเคยเขียนบทความมาบ้างแล้ว สำหรับผู้ที่ยังไม่เคยอ่าน สามารถตามอ่านได้ตามนี้ครับ

6 กรณีศึกษา การเลือกใช้ลวดเชื่อม สำหรับการเชื่อมอลูมิเนียม
สิ่งสำคัญในการเลือกใช้ลวดเชื่อมอลูมิเนียม

อลูมิเนียมที่ใช้ในงานโครงสร้าง มีหลากหลายเบอร์ และแน่นอนว่าสามารถเลือกใช้ลวดเชื่อมได้หลายเกรดหลายเบอร์เช่นกัน  ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมเบอร์ 5052 ที่มีปริมาณแมกนีเซียม 2.5%   สามารถใช้ลวดเชื่อมได้ทั้งเกรด 5356 หรือ 4043   อลูมิเนียมรูปพรรณเกรด 6063 หรือ 6061 ที่นิยมใช้ในงานประกอบชิ้นส่วน ก็สามารถใช้ลวดเชื่อมได้ทั้งเกรด 5356 หรือ 4043  เช่นกัน  แล้วท่านทราบไหมว่าควรจะใช้ลวดเชื่อมเบอร์ใด ระหว่าง 5356 หรือ  4043 ??

ขอให้พิจารณาบทสรุปด้านล่างนี้ แล้วศึกษาเพิ่มเติมในบทความเรื่อง “สิ่งสำคัญในการเลือกใช้ลวดเชื่อมอลูมิเนียม” ตามลิงค์ที่ให้ไว้ด้านบนนะครับ

• ความเป็นจริงพื้นฐานคือ ลวดเชื่อมเกรด 4043 มีปริมาณธาตุซิลิคอนผสมอยู่ในลวดเชื่อม 5 % แต่ ลวดเชื่อมเกรด 5356 มีปริมาณธาตุแมกนีเซียมผสมอยู่ในลวดเชื่อม 5 %
• ถ้าคุณต้องทำการชุบอโนไดซ์อลูมิเนียมหลังจากเชื่อม ไม่ควรใช้ลวดเชื่อม 4043  เพราะซิลิคอนจะทำให้สีแนวเชื่อมกลายเป็นสีที่เข้มกว่าชิ้นงาน  ในกรณีนี้แนะนำให้ใช้ลวดเชื่อม 5356 โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากงานนั้นเป็นอลูมิเนียมเกรด 6xxx
• หากงานนั้นต้องนำไปใช้ที่อุณหภูมิเกิน 66^oC  แนะนำให้ใช้ลวดเชื่อม 4043   เนื่องจากลวดเชื่อม 5356 มีปริมาณธาตุแมกนีเซียมผสมอยู่ในลวดเชื่อม 5 %  ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง เพราะอาจจะเกิดความเสียหายต่อแนวเชื่อมได้
• การใช้งานของรอยต่อ ในสภาวะที่ไม่มีการทำ Post weld Treatment หลังการเชื่อม ลวดเชื่อม 4043  จะให้ความยืดหยุ่นน้อยกว่าลวดเชื่อม 5356  หากต้องทำการขึ้นรูปภายหลังการเชื่อม หรือต้องทำการทดสอบด้วยการดัดโค้ง  ต้องพิจารณาหากใช้ลวดเชื่อม 4043
• ความต้านทานแรงเฉือนของลวดเชื่อม 4043 น้อยกว่า 5356 ความต้านทานแรงเฉือนของลวด 4043 มีค่าประมาณ 15 ksi  ในขณะที่ความต้านทานแรงเฉือนของลวด 5356 มีค่าประมาณ 26 ksi  ดังนั้นการออกแบบรอยต่อแบบ Fillet ต้องให้ความสำคัญกับการคำนวณขนาดรอยเชื่อม
• ลวดเชื่อม 4043 เมื่อเทียบกับลวดเชื่อม 5356   ตัวลวด 4043 จะอ่อนกว่า ดังนั้นมักจะมีปัญหาเรื่องการป้อนลวดเข้าสู่สายเชื่อม ในกระบวนการเชื่อม MIG  ดังนั้นจึงต้องพิจารณาระบบป้อนลวดให้ดี โดยเฉพาะเมื่อใช้ลวดเชื่อมขนาดเล็ก
• สำหรับการเชื่อมอลูมิเนียมที่มีส่วนผสมของแมกนีเซียม (อลูมิเนียมกลุ่ม 5xxx) ที่มีปริมาณแมกนีเซียมเกิน 2.5%  เช่นเกรด 5086 หรือ 5083   ไม่แนะนำให้ใช้ลวดเชื่อเกรด 4043  เนื่องจากปริมาณซิลิกอน 5% ที่ผสมในลวดเชื่อมเกรด 4043 นั้น จะผสมกับปริมาณแมกนีเซียมในชิ้นงาน ทำให้คุณสมบัติทางกลของอลูมิเนียมไม่เป็นไปตามต้องการ
• สำหรับงานทั่วไปที่มีความง่ายต่อการเชื่อมหรือมีความไวต่อการแตกร้าวต่ำ ลวดเชื่อมเกรด 4043 เป็นคำตอบที่ดี สามารถเชื่อมได้ง่าย  รอยเชื่อมเรียบสวยงาม สะเก็ดเชื่อมน้อยกว่า  เป็นลวดเชื่อมที่นิยมใช้มากกว่า

สรุป   ในการเชื่อมอลูมิเนียม  คุณสมบัติของรอยต่อที่ได้นอกจากขึ้นอยู่กับการออกแบบรอยต่อแล้ว ยังขึ้นอยู่กับการเลือกใช้ลวดเชื่อม เทคนิคการเชื่อม การเลือกใช้กระบวนการเชื่อม  ดังนั้นการทำความเข้าใจในลักษณะงานเป็นเรื่องที่ต้องพิจารณาเป็นสำคัญ  ผู้ใช้ต้องทราบเกรดของอลูมิเนียมที่จะนำมาเชื่อม ลักษณะของการใช้งานหลังจากเชื่อม  หลักพิจารณาการเลือกใช้ลวดเชื่อมหรือกระบวนการเชื่อม รวมถึงขั้นตอนการปฏิบัติที่ถูกต้อง  จึงจะได้ชิ้นงานหรือรอยต่อที่มีคุณสมบัติตรงตามที่ออกแบบไว้ …

Ref: A Practical Guide for Troubleshooting Aluminum Welding – Related Problems

ผู้เขียน:  ชัชชัย  อินนุมาตร