ความพรุนในงานเชื่อมคืออะไร?

หากคุณต้องการคำตอบโดยตรงต่อคำถามว่า อะไรเป็นสาเหตุของความพรุนในงานเชื่อม มักเกิดจากก๊าซที่ถูกกักอยู่ภายในโลหะหลอมเหลวขณะเชื่อม ก่อนที่รอยเชื่อมจะแข็งตัวสมบูรณ์ ซึ่งก๊าซที่ถูกกักไว้นี้จะทิ้งโพรงเล็กๆ รูเข็ม หรือช่องว่างไว้ในรอยเชื่อม กล่าวอย่างง่ายๆ คือ หากคุณจำเป็นต้อง นิยามความพรุนในงานเชื่อม ก็คือข้อบกพร่องของการเชื่อมที่เกี่ยวข้องกับก๊าซ ซึ่งอาจปรากฏให้เห็นบนพื้นผิว หรือซ่อนอยู่ใต้พื้นผิว

ความพรุนคือก๊าซที่ถูกกักอยู่ภายในรอยเชื่อมขณะที่โลหะเย็นตัวและแข็งตัว

คำแนะนำเชิงเทคนิคจาก TWI อธิบายว่า ความพรุนคือโพรงที่เกิดขึ้นเมื่อก๊าซที่ปล่อยออกมาจากแอ่งเชื่อมถูกตรึงไว้ในโลหะที่กำลังแข็งตัว ผู้สร้าง ยังระบุเพิ่มเติมว่า รูทรงกลมเป็นหลักฐานที่มองเห็นได้ชัดเจนทั่วไป ในขณะที่ข้อบกพร่องที่ยืดยาวอาจปรากฏเป็นรูแบบหนอนหรือรูแบบท่อ

ความหมายของความพรุนในรอยเชื่อม

สำหรับผู้เริ่มต้นที่ถาม ความพรุนในการเชื่อมคืออะไร ให้คิดว่าเป็นช่องว่างที่ควรจะเต็มไปด้วยโลหะแข็ง ช่องว่างเหล่านี้มีความสำคัญ เพราะอาจลดพื้นที่รอยเชื่อมที่ใช้งานได้จริง ทำให้ลักษณะภายนอกไม่น่าพึงพอใจ สร้างเส้นทางรั่ว และก่อให้เกิดการขัดเพิ่มเติม การซ่อมแซม หรือการปฏิเสธชิ้นงาน ขึ้นอยู่กับรหัสมาตรฐานและสภาวะการใช้งาน ความพรุนบนผิวหน้าไม่ใช่เพียงปัญหาด้านรูปลักษณ์เสมอไป ในบางงาน ความพรุนที่มองเห็นได้อาจบ่งชี้ถึงการเก็บกักก๊าซอย่างแพร่กระจายมากขึ้นภายในรอยเชื่อม

เหตุใดก๊าซที่ถูกกักไว้จึงก่อให้เกิดจุดอ่อน

ในเชิงเทคนิคที่ลึกขึ้น ความพรุนเกิดขึ้นเมื่อไนโตรเจน ออกซิเจน หรือไฮโดรเจนแทรกเข้าสู่แอ่งการเชื่อมและไม่สามารถหลุดออกไปได้ทันเวลา ระบบป้องกันที่ไม่ดีเพียงพอจะทำให้อากาศไหลเข้าสู่บริเวณอาร์ค สารปนเปื้อน เช่น น้ำมัน คราบไขมัน สี สนิม ชั้นรองพื้น หรือสารเคลือบสังกะสี (zinc coatings) อาจก่อให้เกิดก๊าซเมื่อถูกความร้อน ความชื้นที่อยู่บนชิ้นงาน ลวดเชื่อม ขั้วไฟฟ้า หรือสารฟลักซ์ จะเพิ่มความเสี่ยงจากไฮโดรเจน เทคนิคการเชื่อมที่ไม่เสถียร ระยะห่างของหัวฉีดมากเกินไป การไหลของก๊าซป้องกันที่รุนแรงเกินไป หรือกระแสลมพัดผ่าน ล้วนแต่รบกวนประสิทธิภาพของการป้องกันทั้งสิ้น TWI ระบุว่า แม้แต่การปนเปื้อนของอากาศเพียงประมาณ 1% ในก๊าซป้องกัน ก็อาจก่อให้เกิดความพรุนแบบกระจายตัวได้

• การสูญเสียการปกคลุมด้วยก๊าซป้องกัน
• โลหะฐานสกปรกหรือมีการเคลือบ
• ความชื้นในวัสดุสิ้นเปลืองหรือบนรอยต่อ
• ปัญหาการไหลของก๊าซ รอยรั่ว หรือกระแสลมพัดผ่าน
• เทคนิคการเชื่อมที่ทำให้แอ่งการเชื่อมไม่เสถียร

รูปแบบและตำแหน่งของรูพรุนเหล่านั้นมักให้ข้อมูลเชิงลึกมากกว่าชื่อของข้อบกพร่องเพียงอย่างเดียว จึงเป็นเหตุผลที่ลักษณะของแนวเชื่อมเองกลายเป็นเบาะแสแรกสำหรับการวินิจฉัย

ประเภทของความพรุนจากการเชื่อมและสิ่งที่บ่งชี้

เม็ดเชื่อมที่มีรูพรุนมักจะไม่ดูสุ่มอย่างแท้จริง ขนาด ระยะห่าง และตำแหน่งของรูพรุนมักให้เบาะแสแรกเกี่ยวกับสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปในโซนอาร์ก ซึ่งทำให้การวินิจฉัยจากลักษณะภายนอกมีประโยชน์ก่อนที่ผู้ใดจะเริ่มหมุนปรับปุ่มควบคุมหรือกล่าวโทษเพียงแค่การไหลของก๊าซเท่านั้น ประเภทต่างๆ ของรูพรุนในการเชื่อม มักบ่งชี้ถึงขั้นตอนการตรวจสอบเบื้องต้นที่แตกต่างกัน แม้ว่าชื่อข้อบกพร่องจะฟังดูคล้ายกันก็ตาม

รูปแบบรูพรุนที่พบได้บ่อยและสิ่งที่รูปแบบเหล่านั้นบ่งชี้

ใช้ลักษณะของเม็ดเชื่อมเป็นเหมือนแผนที่ สิ่งที่คุณมองเห็นบนพื้นผิวไม่สามารถยืนยันสาเหตุได้โดยตรงเพียงอย่างเดียว แต่ช่วยจำกัดขอบเขตการสืบค้นได้อย่างรวดเร็ว

รูพรุนบนผิวหน้าบ่งชี้ถึงปัญหาการเชื่อมที่ลึกกว่านั้นอย่างไร

รูเข็มที่มองเห็นได้บนผิวหน้าสามารถสังเกตได้ง่าย ซึ่งเป็นประโยชน์ แต่ไม่ควรเพิกเฉยต่อรูเหล่านี้อย่างรวดเร็วนัก คำแนะนำจาก TWI ระบุว่า รูพรุนที่ปรากฏบนผิวหน้ามักบ่งชี้ถึงปริมาณรูพรุนที่กระจายตัวอยู่เป็นจำนวนมาก ในภาษาทั่วไป หมายความว่า หากก๊าซสามารถขึ้นมาถึงผิวหน้าได้ ก็อาจมีก๊าซอื่นๆ ถูกกักไว้บริเวณใต้ผิวหน้าด้วย นี่คือเหตุผลที่รูพรุนบนผิวหน้าอาจเป็นสัญญาณเตือนคุณภาพ ไม่ใช่เพียงปัญหาด้านรูปลักษณ์เท่านั้น

รูพรุนที่ซ่อนอยู่ทำให้สถานการณ์ซับซ้อนยิ่งขึ้น การถ่ายภาพรังสี (Radiography) และการตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (Ultrasonic Testing) มักใช้ในการตรวจหารูพรุนใตผิวหน้า โดย TWI ระบุว่า การถ่ายภาพรังสีโดยทั่วไปมีประสิทธิภาพดีกว่าในการวิเคราะห์ลักษณะของรูพรุน หากรอยเชื่อมดูสมบูรณ์แต่ผลการตรวจสอบยังแสดงให้เห็นถึงโพรงกลมๆ สาเหตุหลักที่ต้องพิจารณาโดยทั่วไปมักกลับมาที่ปัจจัยเดิมๆ เหล่านี้: การป้องกันด้วยแก๊สชิลด์ (shielding), การปนเปื้อน, ความชื้น หรืออัตราการแข็งตัวของแนวเชื่อม (weld pool)

เมื่อรูแบบหนอน (Wormholes) และรูพรุนเชิงเส้น (Linear Porosity) เปลี่ยนการวินิจฉัย

เครื่อง ข้อบกพร่องแบบรูหนอนในการเชื่อม มีความสำคัญเพราะรูปร่างของมันส่งผลต่อการวินิจฉัย หากไม่ใช่ช่องว่างของก๊าซที่แยกจากกันเพียงเล็กน้อย แต่เป็นรูแบบหนอน (wormholes) กลับบ่งชี้ว่ามีการสร้างก๊าซปริมาตรมากขึ้นและถูกกักเก็บไว้ขณะที่รอยเชื่อมแข็งตัว TWI ระบุว่ารูแบบหนอนมักเกิดจากสิ่งสกปรกบนพื้นผิวอย่างรุนแรง ชั้นสีหรือสีรองพื้นที่หนาเกินไป และสภาพของรอยต่อที่คล้ายร่องลึก ซึ่งทำให้ก๊าซสามารถถูกกักเก็บได้ง่ายยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในรอยเชื่อมแบบฟิเลต์ (fillet weld) ที่เชื่อมแบบตัวที (T-joint)

รูพรุนแบบเส้นตรง ชี้ไปในทิศทางที่ต่างออกไป เมื่อรูพรุนปรากฏเป็นแนวเส้น หรือเมื่อ รูพรุนแบบท่อ (piping porosity) แสดงลักษณะที่ยืดยาวตามแนวรอยเชื่อม ปัญหามักเกิดซ้ำๆ มากกว่าจะเกิดแบบสุ่ม วัสดุบริเวณส่วนหนึ่งของแนวรอยต่ออาจมีสิ่งสกปรกปนอยู่ หรือการปกป้องด้วยแก๊สอาจถูกรบกวนในลักษณะเดียวกันตลอดทั้งรอบการเชื่อม แคตตาล็อกรูปแบบจาก Xiris ยังเชื่อมโยงรูปแบบรูพรุนแบบเส้นตรงและรูแบบหนอนเข้ากับข้อบกพร่องของกระบวนการที่เกิดซ้ำอย่างสม่ำเสมอ ปัญหาการปนเปื้อน และปัญหาการครอบคลุมด้วยแก๊ส

นั่นคือคุณค่าที่แท้จริงของการอ่านลักษณะของรอยเชื่อม รูปแบบของรูพรุนช่วยแคบลงบริเวณที่ต้องตรวจสอบ แต่ยังคงเหลือเส้นทางที่เป็นไปได้หลายเส้นทาง และความพรุนมักเกิดขึ้นพร้อมกันจากมากกว่าหนึ่งสาเหตุ

สาเหตุของความพรุนในรอยเชื่อมที่พบได้ในกระบวนการเชื่อมทุกประเภท

เมื่อลักษณะของรูพรุนชี้นำคุณไปในทิศทางที่ถูกต้อง งานที่แท้จริงจะเริ่มต้นที่แหล่งกำเนิดของปัญหา สำหรับวิธีการเชื่อมส่วนใหญ่ สาเหตุของความพรุนในรอยเชื่อม มักจัดอยู่ในกลุ่มกว้างสี่กลุ่ม ได้แก่ โลหะฐานสกปรก การปกคลุมด้วยก๊าซไม่เพียงพอ วัสดุสิ้นเปลืองเปียกหรือเสื่อมคุณภาพ และการรบกวนจากสภาพแวดล้อม ในการปฏิบัติจริง สาเหตุเหล่านี้มักเกิดร่วมกัน ตัวอย่างเช่น รอยเชื่อมอาจแสดงรูพรุนเพราะรอยต่อมีคราบน้ำมันเล็กน้อย หัวฉีดมีเศษโลหะหลอมติดค้าง และพัดลมกำลังพัดให้อากาศไหลผ่านบริเวณงานพร้อมกัน นี่คือเหตุผลที่การวิเคราะห์และแก้ไขปัญหาอย่างชาญฉลาดควรเริ่มจากการตรวจสอบเบื้องต้นก่อนปรับพารามิเตอร์สำคัญ

สิ่งสกปรกที่กักเก็บก๊าซไว้ในแอ่งเชื่อม

สิ่งสกปรกเป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุด ของความพรุนในการเชื่อม เมื่อสี คราบไขมัน น้ำมัน กาว สนิม คราบออกซิเดชันจากกระบวนการรีดโลหะ (mill scale) สารตกค้างจากการชุบผิว หรือความชื้นได้รับความร้อนจากอาร์ก จะปล่อยก๊าซเข้าสู่บริเวณแนวเชื่อมที่อยู่ในสถานะหลอมละลาย ผู้ประกอบการระบุอย่างชัดเจนว่า การเชื่อมทับคราบออกซิเดชันจากกระบวนการรีดโลหะและสนิมอาจก่อให้เกิดก๊าซจากการสลายตัว ในขณะที่สารเคลือบ เช่น สังกะสี สามารถระเหยได้อย่างรวดเร็วและสร้างการปล่อยก๊าซอย่างรุนแรง

• ตรวจสอบบริเวณใกล้แนวเชื่อมเพื่อหาสี รองพื้น น้ำมัน คราบไขมัน กาว สนิม และคราบออกซิเดชันจากกระบวนการรีดโลหะ
• มองให้ไกลกว่าชิ้นงาน ลวดเชื่อมที่สกปรก ลวดเชื่อม GTAW ที่ปนเปื้อน รวมถึงถุงมือที่สกปรกก็อาจนำสิ่งสกปรกมาปนเปื้อนได้เช่นกัน
• ทบทวนการใช้สารป้องกันเศษโลหะกระเด็น (anti-spatter) การใช้ผลิตภัณฑ์มากเกินไปอาจทำให้เกิดการเดือดกลายเป็นก๊าซและปนเปื้อนแนวเชื่อม
• หากพบโพรงอากาศ (porosity) แบบเฉพาะจุด ควรตรวจสอบส่วนนั้นของรอยต่อเป็นลำดับแรก แทนที่จะเปลี่ยนแปลงขั้นตอนทั้งหมด

ความล้มเหลวของการป้องกันแนวเชื่อมเนื่องจากกระแสแก๊สและลมพัดผ่าน

หลายคน สาเหตุของโพรงอากาศในการเชื่อม กลับมาสู่ปัญหาการป้องกันที่ไม่เพียงพอ แต่ไม่ใช่ในลักษณะที่ชัดเจนเสมอไป กระบอกสูบว่างเปล่า ท่อน้ำมันที่งอหรือบิดเบี้ยว แหวน O-ring ที่เสียหาย ท่อน้ำมันที่ไหม้ ท่อจ่ายก๊าซที่ปนเปื้อน หัวฉีดที่อุดตัน หรือข้อต่อที่รั่ว ล้วนแต่ทำให้ประสิทธิภาพในการป้องกันลดลงได้ทั้งสิ้น นอกจากนี้ การไหลของก๊าซที่สูงเกินไปยังอาจก่อให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วน (turbulence) และดึงอากาศภายนอกเข้าสู่บริเวณรอยเชื่อม ซึ่งเป็นปัญหาที่ระบุไว้ทั้งใน OTC DAIHEN และคู่มือคำแนะนำจาก The Fabricator

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าถังก๊าซไม่ว่างเปล่า
• ตรวจสอบท่อน้ำมันว่ามีรอยตัด รอยงอ รอยบีบ หรือสิ่งสกปรกปนเปื้อนหรือไม่
• ตรวจสอบรูเปิดของหัวฉีดว่ามีเศษโลหะจากการเชื่อม (spatter) อุดตันหรือจำกัดการไหลหรือไม่
• ตรวจสอบตำแหน่งของทอร์ชหรือปืนเชื่อม หากการปกคลุมด้วยก๊าซดูไม่สม่ำเสมอ
• สังเกตบริเวณรากเปิดหรือช่องว่างของรอยต่อที่อาจดึงอากาศเข้ามาจากด้านหลัง

ความชื้น วัสดุสิ้นเปลือง และข้อผิดพลาดในการเตรียมพื้นผิว

ความชื้นเป็นสิ่งที่ตรวจพบได้ยากและมักถูกกล่าวโทษเมื่อสายเกินไป ข้อบกพร่องที่เกิดจากขั้วไฟฟ้าที่เปียกชื้น ปัญหาเกี่ยวกับลวดหุ้มฟลักซ์ ฟลักซ์สำหรับกระบวนการเชื่อมแบบ SAW ที่ดูดซับความชื้น หยดน้ำควบแน่นบนแผ่นโลหะที่เย็นจัด หรือแม้แต่น้ำที่ตกค้างอยู่บริเวณรอยต่อ ล้วนสามารถนำก๊าซเข้าสู่แนวเชื่อมได้ ผู้ผลิตชิ้นส่วนระบุว่า ขั้วไฟฟ้าสำหรับกระบวนการ SMAW วัสดุเติมสำหรับกระบวนการ FCAW และฟลักซ์สำหรับกระบวนการ SAW อาจดูดซับความชื้นได้หากจัดเก็บไม่เหมาะสม ดังนั้นสภาพของวัสดุเติมจึงมีความสำคัญไม่แพ้การขจัดสิ่งสกปรกออกจากโลหะ

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารอยต่อสะอาดและแห้งก่อนเริ่มการเชื่อม
• ทบทวนวิธีการจัดเก็บขั้วไฟฟ้า ลวด และฟลักซ์ระหว่างกะการทำงาน
• ตรวจสอบสภาพของวัสดุเติมก่อนเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า
• ตรวจสอบการเกิดหยดน้ำควบแน่นบนชิ้นส่วนที่หนา รอยต่อแบบทับซ้อน (lap joints) หรือโลหะที่นำมาใช้จากพื้นที่ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า
• สังเกตพัดลม ประตูที่เปิดอยู่ และการเคลื่อนที่ของอากาศรอบๆ ซึ่งอาจรบกวนการปกคลุมของแก๊สป้องกัน

เหล่านี้คือเส้นทางทั่วไปที่ก่อให้เกิด สาเหตุของรูพรุนในการเชื่อม ส่วนที่ท้าทายคือ แต่ละกระบวนการเชื่อมจะเปิดเผยปัญหาเหล่านี้ในรูปแบบที่แตกต่างกัน ดังนั้น รูพรุนเดียวกันบนแนวเชื่อมอาจมีความหมายหนึ่งอย่างในกระบวนการ GMAW แต่กลับมีความหมายอีกแบบหนึ่งในกระบวนการ GTAW, SMAW หรือ FCAW

ความพรุนในการเชื่อมแบบ MIG และกระบวนการอื่นๆ

รูพรุนที่มีลักษณะกลมอาจดูเหมือนกันบนรอยเชื่อม แต่กระบวนการที่ก่อให้เกิดรูพรุนนั้นส่งผลต่อการวินิจฉัยที่แตกต่างกัน นี่คือเหตุผลที่ ความพรุนในการเชื่อมแบบ MIG ไม่ควรแก้ไขด้วยวิธีเดียวกันกับความพรุนที่เกิดจากการเชื่อมแบบ TIG, Stick, Flux-cored หรือ Submerged Arc เนื่องจากวิธีการแต่ละแบบมีวิธีป้องกันบริเวณแนวเชื่อมที่หลอมเหลวแตกต่างกัน ใช้วัสดุสิ้นเปลืองที่ต่างกัน และมักเกิดข้อบกพร่องในตำแหน่งที่คาดการณ์ได้เฉพาะของแต่ละวิธี การดำเนินการแก้ไขปัญหาอย่างรวดเร็วที่สุดคือการระบุชนิดของข้อบกพร่องให้สอดคล้องกับกระบวนการเชื่อมก่อนเป็นอันดับแรก

เหตุใดรอยเชื่อมแบบ MIG จึงมักเกิดความพรุน

ในการเชื่อมแบบ GMAW ชั้นก๊าซป้องกันจะเปิดเผยรอบๆ บริเวณแนวเชื่อมที่หลอมเหลว ดังนั้น ความพรุนในการเชื่อมแบบ MIG มักเริ่มต้นที่ปลายด้านหน้าของปืนเชื่อม หรือบริเวณใดบริเวณหนึ่งในเส้นทางการไหลของก๊าซ บริษัท Miller ระบุสาเหตุทั่วไปไว้ได้แก่ การปกคลุมด้วยก๊าซไม่เพียงพอ วัสดุพื้นฐานสกปรก มุมเอียงของปืนเชื่อมมากเกินไป ถังก๊าซเปียกหรือปนเปื้อน รวมทั้งลวดยื่นยาวเกินไปจากหัวฉีด Bernard และ Tregaskiss เพิ่มเติมว่าสาเหตุยังรวมถึงหัวฉีดอุดตันหรือมีขนาดเล็กเกินไป การสะสมของเศษโลหะที่กระเด็น (spatter) ที่หัวฉีด ท่อลมหรือ O-ring เสียหาย ไลเนอร์ปนเปื้อน และลวดสกปรก อธิบายในเชิงปฏิบัติการในโรงงาน รอยเชื่อม MIG ที่มีรูพรุน มักเกิดจากความยาวของลวดเชื่อมที่ยื่นออกมาเกินไป หัวพ่นที่มีเศษโลหะกระเด็นสะสมอยู่เต็ม ความลึกของปลายสัมผัสที่ไม่เหมาะสม รอยรั่ว การไหลของอากาศรบกวน หรือสิ่งปนเปื้อนที่ถูกนำเข้าสู่แอ่งหลอมโดยตัวลวดเชื่อมเอง

ความแตกต่างของสาเหตุที่ทำให้เกิดปัญหาในกระบวนการเชื่อม TIG, Stick, Flux-Cored และ SAW

การเชื่อมแบบ TIG ยังคงต้องพึ่งก๊าซป้องกัน แต่จุดที่มีแนวโน้มเกิดความล้มเหลวจะเปลี่ยนไป ผู้ผลิตชิ้นส่วนระบุว่า สาเหตุที่มีแนวโน้มทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเชื่อมแบบ GTAW ได้แก่ ลวดเชื่อมที่ปนเปื้อน ถุงมือที่สกปรก อัตราการไหลของก๊าซมากเกินไปจนเกิดการไหลแบบปั่นป่วน ซีลฝาครอบหัวเชื่อมเสียหาย รอยรั่วในท่อยาง และกระแสลมจากภายนอก การเชื่อมแบบ Stick (SMAW) เปลี่ยนแนวทางการตรวจสอบอีกครั้ง เนื่องจากไม่มีหัวฉีดแยกต่างหากสำหรับจ่ายก๊าซที่หัวเชื่อม ดังนั้น ความชื้นในลวดเชื่อมแบบ SMAW ลมที่เข้ามาผ่านรอยต่อที่เปิดอยู่ (open root) และกระแสลมจากภายนอกจึงมีผลกระทบมากกว่าขนาดของหัวฉีดอย่างมาก การเชื่อมแบบ Flux-cored (FCAW) สามารถแบ่งออกเป็นสองแนวทาง คือ การเชื่อมแบบ FCAW ที่ใช้ก๊าซป้องกัน มีความเสี่ยงด้านการครอบคลุมก๊าซคล้ายกับการเชื่อมแบบ MIG ส่วนลวด FCAW เองก็อาจดูดซับความชื้นได้ หากเก็บไว้ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม การเชื่อมแบบ SAW (Submerged Arc Welding) เปลี่ยนปัญหาไปยังขั้นตอนการจัดการฟลักซ์แทน ผู้ผลิตชิ้นส่วนชี้ว่า ฟลักซ์สำหรับการเชื่อมแบบ SAW สามารถดูดซับความชื้นได้เหมือนฟองน้ำ ดังนั้น การเก็บฟลักซ์ให้แห้งและการประกันว่าฟลักซ์คลุมพื้นผิวงานอย่างสมบูรณ์จึงเป็นขั้นตอนการตรวจสอบเบื้องต้นที่สำคัญ

การตรวจสอบเฉพาะกระบวนการที่ช่วยแก้ปัญหาได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

ก่อนเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า หรือความเร็วในการเคลื่อนที่แบบสุ่ม ให้ตรวจสอบชิ้นส่วนที่มีแนวโน้มจะเสียหายมากที่สุดในกระบวนการเฉพาะนั้น

การวินิจฉัยโดยพิจารณาจากกระบวนการเป็นอันดับแรกจะช่วยลดความไม่แน่นอนในการคาดเดาได้มาก แม้กระนั้น แม้เพียงหนึ่งชั้นเพิ่มเติมก็ยังเปลี่ยนแปลงโอกาสในการเกิดปัญหาอีกครั้ง: เหล็กคาร์บอน, เหล็กสแตนเลส และอลูมิเนียม ตอบสนองต่อการปนเปื้อนและการกักเก็บก๊าซต่างกัน แม้กระบวนการเชื่อมจะเหมือนกันทุกประการ

เหตุใดชนิดของโลหะจึงส่งผลต่อการวินิจฉัยรูพรุนในรอยเชื่อม

รูปร่างของรูพรุนแบบเดียวกันไม่จำเป็นต้องบ่งชี้ถึงสาเหตุหลักเดียวกันเสมอไป ในทางปฏิบัติ รูพรุนในโลหะ ต้องอ่านผ่านวัสดุพื้นฐานและกระบวนการด้วย โลหะคาร์บอนสตีล สแตนเลสสตีล และอลูมิเนียมสร้างสภาพพื้นผิวที่แตกต่างกันเข้าสู่อาร์ค ซึ่งส่งผลต่อสิ่งที่คุณควรตรวจสอบเป็นอันดับแรก คำแนะนำจาก Miller ระบุว่าอลูมิเนียมมีความทนทานต่อข้อผิดพลาดในการทำความสะอาดและการจัดเก็บน้อยกว่าคาร์บอนสตีลมาก Hobart Brothers ระบุว่าไฮโดรเจนที่เกิดจากออกไซด์ของอลูมิเนียมที่มีน้ำ (hydrated aluminum oxide) สารไฮโดรคาร์บอน และความชื้น เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดรูพรุนในรอยเชื่อมอลูมิเนียม

เหตุใดคาร์บอนสตีล สแตนเลสสตีล และอลูมิเนียมจึงมีพฤติกรรมที่แตกต่างกัน

คาร์บอนสตีลมักทำให้คุณต้องเริ่มตรวจสอบสนิม คราบสเกลจากการกลิ้ง (mill scale) สารเคลือบ น้ำมัน หรือสิ่งสกปรกในโรงงานเป็นอันดับแรก นิตยสาร The Fabricator ชี้ว่า สนิมและคราบสเกลจากการกลิ้งสามารถก่อให้เกิดก๊าซจากการสลายตัว ในขณะที่สารเคลือบสังกะสีสามารถระเหยอย่างรวดเร็วภายใต้อาร์ค นี่คือเหตุผลที่ รูพรุนของเหล็ก มักย้อนกลับไปยังสภาพพื้นผิว อลูมิเนียมนั้นต่างออกไป ชั้นออกไซด์ของมันสามารถดูดซับความชื้น กลายเป็นไฮเดรต และปล่อยก๊าซไฮโดรเจนออกมาเมื่อถูกความร้อน ซึ่งทำให้อลูมิเนียมไวต่อทั้งความสะอาดและความแห้งอย่างยิ่ง เหล็กสแตนเลสยังคงปฏิบัติตามกฎทั่วไปเกี่ยวกับการป้องกันและมลพิษเช่นเดียวกัน แต่ The Fabricator ยังระบุว่าลวดเหล็กสแตนเลสและลวดที่มีนิกเกิลสูงนั้นมีแนวโน้มดึงดูดสิ่งปนเปื้อนได้มากเป็นพิเศษ ดังนั้นการจัดการลวดเติมจึงจำเป็นต้องให้ความใส่ใจเป็นพิเศษ

ผลกระทบของออกไซด์ ความชื้น และฟิล์มบนพื้นผิวต่อโลหะแต่ละชนิด

นั่นคือเหตุผลที่รูพรุนแบบเดียวกันอาจนำไปสู่ข้อสรุปที่แตกต่างกัน หากคุณสังเกตเห็น รูพรุนบนโลหะ หลังจากใช้เครื่องจักรและขั้นตอนเดียวกัน โลหะเหล็กกล้าคาร์บอนจะชี้ไปที่สนิมหรือคราบสเกล ในขณะที่อลูมิเนียมจะชี้ไปที่ออกไซด์และไอน้ำ

ลำดับความสำคัญของการทำความสะอาดก่อนการเชื่อมวัสดุต่าง ๆ

สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน ให้เน้นที่การเกิดออกซิเดชันที่มองเห็นได้ มลภาวะจากโรงงาน และสารเคลือบผิว สำหรับสแตนเลส ให้รักษาบริเวณรอยเชื่อมและโลหะเติมให้ปราศจากน้ำมันและสิ่งสกปรกที่ปนเปื้อนเข้ามา สำหรับอลูมิเนียม มิลเลอร์แนะนำให้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุแห้งสนิท กำจัดคราบน้ำมันด้วยผ้าสะอาด และขจัดชั้นออกไซด์ออกด้วยแปรงสแตนเลสก่อนทำการเชื่อม นอกจากนี้ มิลเลอร์ยังระบุว่าการจัดเก็บอลูมิเนียมในแนวตั้งจะช่วยลดความชื้นที่ค้างอยู่ระหว่างแผ่นวัสดุ

ชนิดของวัสดุช่วยแคบขอบเขตการวินิจฉัยได้อย่างรวดเร็ว แต่ไม่ใช่การสรุปผลสุดท้าย แม้ว่าวัสดุที่ทำความสะอาดอย่างสมบูรณ์แบบแล้ว ก็ยังอาจกักเก็บก๊าซไว้ได้ หากการตั้งค่าอุปกรณ์และเทคนิคการเชื่อมขัดขวางต่อการปกคลุมของแก๊สป้องกัน

รูพรุนจากการเชื่อมที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการตั้งค่าและการปฏิบัติงาน

แม้หลังจากทำความสะอาดวัสดุอย่างถูกต้องแล้ว รูพรุนจากการเชื่อม ก็ยังอาจปรากฏขึ้นได้ หากการตั้งค่าอุปกรณ์หรือการเคลื่อนไหวของมือทำให้การปกคลุมด้วยแก๊สป้องกันรอบๆ แอ่งโลหะหลอมละลายเสียหาย นี่คือเหตุผลที่ รูพรุนจากการเชื่อม ไม่ใช่ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเตรียมพื้นผิวเสมอไป ในหลายกรณี ชั้นก๊าซรอบบริเวณจุดเชื่อมจะไม่เสถียร ค่าความยาวของอาร์คจะแปรปรวน หรือแอ่งโลหะหลอมเหลวจะแข็งตัวก่อนที่ก๊าซจะสามารถหนีออกจากบริเวณเชื่อมได้อย่างสมบูรณ์

ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับอัตราการไหลของก๊าซ ความยาวของอาร์ค และระยะยื่นของลวดเชื่อม

ก๊าซป้องกันจำเป็นต้องไหลอย่างสม่ำเสมอ ไม่ใช่ไหลมากหรือน้อยเกินไป การไหลน้อยเกินไปจะทำให้แอ่งโลหะหลอมเหลวสัมผัสกับอากาศภายนอกโดยตรง ในขณะที่การไหลมากเกินไปก็อาจเป็นอันตรายได้เช่นกัน เนื่องจากความปั่นป่วนของกระแสก๊าซอาจดึงอากาศภายนอกกลับเข้ามาในเขตที่ได้รับการป้องกัน สำหรับงานเชื่อม MIG ภายในอาคาร สถาบัน Emin Academy ระบุว่าอัตราการไหลที่เหมาะสมทั่วไปอยู่ระหว่าง 15 ถึง 25 ลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมง (CFH) และย้ำว่าการไหลมากเกินไปอาจก่อให้เกิดความปั่นป่วนได้ ทั้งนี้ ระยะยื่นของลวดเชื่อม (stickout) ก็มีความสำคัญเช่นกัน Tikweld แนะนำให้คงระยะยื่นของขั้วไฟฟ้า (electrode extension) ไว้ที่ประมาณ 1/4 ถึง 3/8 นิ้ว สำหรับการใช้งาน MIG ส่วนใหญ่ เมื่อลวดเชื่อมยื่นออกมามากเกินไป ทั้งความเสถียรของอาร์คและการควบคุมก๊าซป้องกันจะแย่ลง

• ตรวจสอบมาตรวัดอัตราการไหลก๊าซ (flowmeter) เป็นลำดับแรก จากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าท่อก๊าซ ข้อต่อ และซีลโอ-ริง (O-rings) ไม่มีรอยรั่ว
• ตรวจสอบหัวฉีด (nozzle) ว่ามีเศษโลหะกระเด็น (spatter) สะสมอยู่หรือไม่ เพราะอาจทำให้การไหลของก๊าซถูกจำกัดหรือเบี่ยงเบนทิศทาง
• หากพบว่าปืนเชื่อมอยู่ห่างจากชิ้นงานมากเกินไป ให้ลดระยะยื่นของลวดเชื่อม (stickout) แล้วทำการทดสอบใหม่ก่อนเปลี่ยนลวดเชื่อมหรือก๊าซ
• หากเกิดรูพรุนหลังจากเพิ่มอัตราการไหลของก๊าซ ให้ลดความปั่นป่วนแทนที่จะเพิ่มอัตราการไหลของก๊าซอีกครั้ง

ข้อผิดพลาดของมุมหัวเชื่อม ความเร็วในการเคลื่อนที่ และระยะห่างหัวฉีด

ตำแหน่งของปืนเชื่อมสามารถเปิดเผยแนวเชื่อมที่สะอาดได้ง่ายเท่ากับรอยต่อที่สกปรก Emin Academy เตือนว่ามุมหัวเชื่อมที่มากกว่าประมาณ 20 องศาอาจรบกวนการปกคลุมของก๊าซป้องกัน ในขณะที่มุมผลักที่ควบคุมได้ดีขึ้นในช่วง 10–15 องศาจะช่วยรักษาการป้องกันไว้ได้ในการเชื่อมแบบ MIG ระยะห่างระหว่างหัวฉีดกับชิ้นงานที่ยาวเกินไปจะทำให้ก๊าซกระจายออกกว้างเกินไปและทิ้งแนวเชื่อมไว้โดยไม่มีการป้องกันอย่างเพียงพอ ความเร็วในการเคลื่อนที่ก็เปลี่ยนภาพรวมอีกครั้ง Miller แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่เร็วเกินไปจะสร้างแนวเชื่อมที่แคบและไม่สม่ำเสมอ พร้อมการยึดเกาะที่ไม่ดี ในขณะที่การเคลื่อนที่ช้าเกินไปจะเพิ่มความร้อนส่วนเกินและทำให้แนวเชื่อมกว้างขึ้น สภาวะใด ๆ ก็ตามทั้งสองแบบนี้อาจกักเก็บก๊าซไว้แตกต่างกัน เนื่องจากแนวเชื่อมไม่คงพฤติกรรมตามที่คาดการณ์ได้อีกต่อไป

• สังเกตว่าหัวฉีดยังคงอยู่ใกล้รอยต่ออย่างสม่ำเสมอตลอดทั้งจังหวะการเชื่อมหรือไม่
• ลดมุมผลักหรือมุมลากที่รุนแรงเกินไป ซึ่งทำให้ส่วนหน้าของแนวเชื่อมเปิดออก
• หากลวดเชื่อมมีความแคบและไม่สม่ำเสมอ ให้ทดลองลดความเร็วในการเคลื่อนที่ลงเล็กน้อยแต่คงความมั่นคงไว้
• หากลวดเชื่อมกว้างเกินไปและไหลช้า ให้ทบทวนปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าและหลีกเลี่ยงการค้างอยู่ในตำแหน่งเดิมเป็นเวลานาน

เบาะแสเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และสมดุลของความร้อน

เมื่อผู้คนถาม อะไรเป็นสาเหตุให้เกิดรูพรุนในรอยเชื่อม แม้ว่าพื้นผิวจะดูสะอาดดีหลังการทำความสะอาดแล้ว การตั้งค่าอาร์คที่ไม่เสถียรก็มักเป็นหนึ่งในสาเหตุ บริษัท มิลเลอร์ ระบุว่า แรงดันไฟฟ้าต่ำอาจทำให้การจุดอาร์คไม่ดีและควบคุมได้ยาก ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าสูงเกินไปอาจทำให้แอ่งโลหะหลอมเหลวปั่นป่วนและเจาะทะลุไม่สม่ำเสมอ สำหรับการเชื่อมแบบ MIG ความเร็วในการป้อนลวดยังส่งผลต่อกระแสไฟฟ้าด้วย ดังนั้นการตั้งค่าที่สูงหรือต่ำเกินไปจะเปลี่ยนรูปร่างของลวดเชื่อมและพฤติกรรมของแอ่งโลหะหลอมเหลว หากแอ่งโลหะหลอมเหลวแข็งตัวเร็วเกินไป แก๊สอาจไม่สามารถระบายออกได้ทัน หากแอ่งโลหะหลอมเหลวผันผวนมากเกินไป ชั้นป้องกันก๊าซจะเสื่อมสภาพและอากาศอาจปนเข้าไป

• อ่านลักษณะของลวดเชื่อมก่อนปรับค่าควบคุมหลายตัวพร้อมกัน
• ตรวจสอบอาการปลายลวดเชื่อมติด (stubbing) พฤติกรรมของอาร์คที่ผันผวน หรือการกระเด็นของโลหะหลอมเหลวอย่างรุนแรงเกินไป
• ปรับตัวแปรเพียงตัวเดียวต่อครั้ง จากนั้นเปรียบเทียบรูปร่างของลวดเชื่อม เสียงที่เกิดขึ้น และรูปแบบของรูพรุน
• ตรวจสอบซ้ำการจ่ายก๊าซและตำแหน่งของปืนเชื่อม พร้อมทั้งแรงดันไฟฟ้าและความเร็วในการป้อนลวดอย่างรวมกัน ไม่ใช่แยกกัน

นั่นเป็นเหตุผล ความพรุนในรอยเชื่อม มักเกิดจากข้อผิดพลาดเล็กๆ หลายประการในการตั้งค่าที่สะสมเข้าด้วยกัน การตรวจสอบตามลำดับที่มีวินัยมักจะช่วยระบุสาเหตุที่แท้จริงได้รวดเร็วกว่าการปรับค่าแบบสุ่ม

ขั้นตอนการวิเคราะห์และแก้ไขข้อบกพร่องรอยเชื่อมที่มีความพรุน

รอยเชื่อมที่มีความพรุนจะกระตุ้นให้เกิดการคาดเดา โปรดหลีกเลี่ยงสิ่งนั้น เมื่อ ข้อบกพร่องรอยเชื่อมที่มีความพรุน ปรากฏขึ้นระหว่างกระบวนการผลิต คำตอบที่รวดเร็วที่สุดมักได้มาจากการตรวจสอบระบบการเชื่อมตามลำดับอย่างเป็นระบบ มากกว่าการปรับแรงดันไฟฟ้า ความเร็วในการป้อนลวด และความเร็วในการเคลื่อนที่พร้อมกันทั้งหมด คำแนะนำจาก TWI ระบุว่า รูพรุนที่ปรากฏบนผิวมักบ่งชี้ถึงความพรุนที่กระจายตัวอยู่เป็นจำนวนมาก ดังนั้นรูพรุนแรกที่คุณสังเกตเห็นอาจเป็นเพียงส่วนหนึ่งของปัญหาเท่านั้น

สามสิ่งแรกที่ควรตรวจสอบเมื่อพบรูพรุน

เริ่มต้นจากการตรวจสอบบริเวณที่มักเกิดความล้มเหลวบ่อยที่สุดและรุนแรงที่สุด:

ข้อแรก ตรวจสอบการจ่ายก๊าซ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าถังก๊าซไม่ว่างเปล่า วาล์วควบคุมความดัน (regulator) และมาตรวัดอัตราการไหล (flowmeter) ทำงานปกติ และระบบส่งก๊าซไม่มีการรั่วซึม ท่อก๊าซถูกตัดขาด โอ-ริงเสียหาย ท่อบีบหรือการต่อเชื่อมผิดพลาด ผู้ประกอบชิ้นส่วนยังระบุวาล์วโซลินอยด์ที่เสียหายและท่อก๊าซปนเปื้อนว่าเป็นสาเหตุสำคัญเช่นกัน

ประการที่สอง ตรวจสอบการป้องกันบริเวณอาร์ค พัดลม ประตูเปิด กระแสอากาศรอบข้าง ระยะห่างของหัวฉีดมากเกินไป มุมการจับปืนเชื่อมไม่เหมาะสม และอัตราการไหลของก๊าซสูงเกินไป ล้วนแต่รบกวนการคลุมพื้นผิวและดึงอากาศเข้าสู่บริเวณรอยเชื่อม

ประการที่สาม ตรวจสอบหัวฉีด ชิ้นส่วนที่ใช้แล้วทิ้งได้ (consumables) และพื้นผิวรอยต่อ หัวฉีดอุดตันด้วยเศษโลหะจากการเชื่อม (spatter) ลวดเชื่อมหรือผงฟลักซ์ที่เปียกชื้น ลวดเติมที่สกปรก น้ำมัน คราบไขมัน สนิม สารรองพื้น (primer) สังกะสี และความชื้นบนชิ้นงาน ล้วนจัดอยู่ในรายการสั้นๆ ของปัจจัยที่ต้องตรวจสอบ

ขั้นตอนการทำงานแบบทีละขั้นตอน ตั้งแต่การจ่ายก๊าซจนถึงการเตรียมพื้นผิว

1. ยืนยันแหล่งจ่ายก๊าซป้องกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าก๊าซชนิดที่ถูกต้องมีอยู่จริง และกำลังไหลไปยังหัวเชื่อม (torch) หรือปืนเชื่อม (gun) อย่างแท้จริง
2. ตรวจสอบระบบส่งก๊าซเพื่อหาจุดรั่วซึมหรือสิ่งกีดขวาง ตรวจสอบท่อก๊าซ ข้อต่อ ซีล หัวฉีด และชิ้นส่วนด้านหน้าก่อนปรับค่าตั้งค่าเครื่อง
3. กำจัดกระแสลมที่ไหลไม่สม่ำเสมอและกระแสน้ำวน TWI ชี้ว่าแม้แต่การปนเปื้อนของอากาศเพียงประมาณร้อยละ 1 ก็อาจก่อให้เกิดความพรุนแบบกระจายตัวได้ การเพิ่มอัตราการไหลของก๊าซมากขึ้นไม่จำเป็นต้องดีขึ้นเสมอไป หากส่งผลให้เกิดกระแสน้ำวน
4. ตรวจสอบตำแหน่งหัวฉีดและเทคนิคการเชื่อม หากหัวฉีดอยู่ห่างจากแอ่งโลหะหลอมเหลวมากเกินไป หรือมุมเอียงรุนแรงเกินไป แก๊สป้องกันจะกระจายออก และอากาศอาจแทรกเข้ามาทางด้านหลัง
5. ตรวจสอบสภาพของชิ้นส่วนที่ใช้แล้วทิ้ง สังเกตหาความชื้นที่สะสมอยู่บนลวดเชื่อม ผงฟลักซ์ หรือผงฟลักซ์สำหรับกระบวนการเชื่อมแบบ SAW รวมทั้งสิ่งสกปรกที่ติดอยู่บนลวดเชื่อมหรือลวดเติม
6. ตรวจสอบการทำความสะอาดและสภาพรอยต่ออีกครั้ง กำจัดสี น้ำมัน ไขมัน สนิม คราบสเกลจากการกลิ้งโลหะ และสารเคลือบต่างๆ ที่บริเวณรอยเชื่อมและพื้นที่โดยรอบ รวมทั้งระวังบริเวณรากเปิดและร่องลึกที่อาจดูดหรือกักเก็บก๊าซไว้
7. ปรับพารามิเตอร์เป็นขั้นตอนสุดท้าย และปรับทีละตัวเท่านั้น ความไม่เสถียรของอาร์ก การแข็งตัวอย่างรวดเร็ว และเทคนิคการหยุดการเชื่อมที่ปลายรอยเชื่อมไม่ดี อาจทำให้ปัญหารุนแรงยิ่งขึ้น ความพรุนในรอยเชื่อม , แต่ควรทบทวนอีกครั้งหลังจากตรวจสอบการรั่วของก๊าซและสิ่งปนเปื้อนอย่างชัดเจนแล้ว

เมื่อความพรุนที่มองเห็นได้บ่งชี้ถึงความเสี่ยงในการแก้ไขงานลึกขึ้น

หากพบรูพรุนบนพื้นผิว ห้ามสมมติว่าข้อบกพร่องนั้นเป็นเพียงด้านรูปลักษณ์เท่านั้น โปรดตรวจสอบขอบเขตของข้อบกพร่องให้แน่ชัดก่อนดำเนินการขัดผิว ทาสี หรือส่งชิ้นส่วนต่อไป

นี่คือจุดที่หลาย ๆ ครั้ง ข้อบกพร่องจากการเชื่อม: ความพรุน การตัดสินใจผิดพลาดเกิดขึ้น TWI ระบุว่า รูพรุนที่ปรากฏบนพื้นผิวมักบ่งชี้ถึงความพรุนแบบกระจายที่มีนัยสำคัญ และยังชี้เพิ่มเติมว่า การตรวจด้วยรังสี (radiography) โดยทั่วไปมีประสิทธิภาพมากกว่าการตรวจด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (ultrasonic inspection) สำหรับการตรวจจับและวิเคราะห์ข้อบกพร่องชนิดนี้ หากคุณกำลังตัดสินใจว่าจะซ่อมแซมหรือปฏิเสธชิ้นส่วน ให้ปฏิบัติตามรหัสที่เกี่ยวข้อง ขั้นตอนการเชื่อม (WPS) แผนการตรวจสอบ และข้อกำหนดของลูกค้า แทนที่จะใช้เกณฑ์การยอมรับที่สร้างขึ้นเอง เมื่อผู้คนถามว่า อะไรเป็นสาเหตุของความพรุนในรอยเชื่อม คำถามที่ดีกว่าคือ ขั้นตอนควบคุมใดล้มเหลวเป็นลำดับแรก และความล้มเหลวนั้นอาจเกิดซ้ำกับชิ้นส่วนชิ้นต่อไปหรือไม่ เว้นแต่ว่ากระบวนการโดยรวมจะถูกปรับให้เข้มงวดยิ่งขึ้น

วิธีป้องกันความพรุนในการผลิตงานเชื่อม

วินัยในขั้นตอนนี้มีความสำคัญมากที่สุดก่อนที่ส่วนต่อไปจะถูกติดตั้งเข้าไปเลยด้วยซ้ำ หากคุณกำลังถามว่า จะป้องกันการเกิดรูพรุนในการเชื่อมอย่างไร คำตอบไม่ใช่การปรับค่าเพียงครั้งเดียวที่มีเวทมนตร์ใดๆ แต่เป็นแผนควบคุมที่สามารถทำซ้ำได้ ซึ่งรักษาความเสถียรของชั้นก๊าซป้องกัน พื้นผิวให้สะอาด วัสดุบริโภคแห้ง และการตรวจสอบใกล้เคียงพอที่จะตรวจจับความแปรปรวนได้ตั้งแต่เนิ่นๆ คำแนะนำจาก ABICOR BINZEL และ Mecaweld ยังคงชี้ไปในทิศทางเดียวกัน: รูพรุนส่วนใหญ่ในการเชื่อม เริ่มต้นขึ้นเมื่อมีการปล่อยให้สิ่งสกปรก ความชื้น การไหลของอากาศ หรือการจ่ายก๊าซเปลี่ยนแปลง เริ่มต้นขึ้นเมื่อมีการปล่อยให้เกิดความแปรผันของสิ่งปนเปื้อน ความชื้น การไหลของอากาศ หรือการจ่ายก๊าซ

การจัดทำรายการตรวจสอบเพื่อป้องกันการเกิดรูพรุน

• การเตรียมวัสดุ: กำจัดน้ำมัน สนิม สี คราบสเกล สารเคลือบ และความชื้นบนพื้นผิวก่อนทำการเชื่อม ห้ามพึ่งพาแก๊สป้องกันในการเอาชนะรอยต่อที่สกปรก
• การจัดเก็บวัสดุสิ้นเปลือง: เก็บลวด แท่งเชื่อม ขั้วไฟฟ้า และสารประสานให้แห้งและป้องกันจากความชื้น แทนที่วัสดุสิ้นเปลืองที่เปียกหรือเสื่อมสภาพอย่างเห็นได้ชัด ไม่ควรพยายามเชื่อมต่อไปแม้จะมีปัญหาดังกล่าว
• การตรวจสอบเส้นทางของก๊าซ: ตรวจสอบแหล่งจ่ายก๊าซจากถัง ค่าที่แสดงบนเร็กกูเลเตอร์ ท่อนำก๊าซ ซีล กระบวนการล้างก๊าซในหัวเชื่อม (torch purge) และสภาพของหัวฉีด ทั้งการไหลของก๊าซต่ำเกินไปและการไหลมากเกินไปจนเกิดการไหลแบบปั่นป่วน สามารถทำให้เกิด รอยเชื่อมที่มีรูพรุน .
• ความสม่ำเสมอของอุปกรณ์ยึดชิ้นงาน: รักษาตำแหน่งของชิ้นงาน การประกอบชิ้นงานให้แนบสนิท (fit-up) และการเข้าถึงหัวเชื่อมให้คงที่ เพื่อไม่ให้พฤติกรรมของการป้องกันด้วยก๊าซเปลี่ยนแปลงไประหว่างการเชื่อมแต่ละครั้ง
• การควบคุมพารามิเตอร์ ตรึงค่าพารามิเตอร์การเชื่อมที่ผ่านการรับรองแล้ว และหลีกเลี่ยงการปรับเปลี่ยนโดยพลการระหว่างการผลิต เช่น ความยาวของลวดเชื่อมที่ยื่นออกมา (stickout) ความยาวของอาร์ก ความเร็วในการเคลื่อนหัวเชื่อม (travel speed) หรือมุมของหัวเชื่อม
• ระเบียบวิธีการตรวจสอบ: สังเกตสัญญาณเตือนล่วงหน้า เช่น รูเข็มเล็กๆ หัวฉีดสกปรก การปนเปื้อนซ้ำๆ บริเวณตำแหน่งเดียวกัน หรือการเปลี่ยนแปลงของการไหลของอากาศใกล้บริเวณรอยเชื่อม ใช้การตรวจสอบด้วยสายตาเป็นลำดับแรก จากนั้นจึงใช้การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) เมื่อการใช้งานนั้นกำหนดให้จำเป็น

เมื่อทีมการผลิตต้องการระบบการเชื่อมที่ควบคุมได้

งานที่มีปริมาณสูงและงานที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยอย่างยิ่งจะเพิ่มต้นทุนของทุกช่องว่างเล็กๆ อย่างมาก ในเซลล์หุ่นยนต์และเซลล์อัตโนมัติ ABICOR BINZEL ชี้ว่า ปัญหาพื้นฐาน เช่น หัวฉีดสกปรก การไม่ตรงกันของวาล์วควบคุมแรงดัน เส้นทางการไหลของก๊าซอุดตัน หรือแม้แต่ลมพัดเบาๆ ก็อาจกลับมาเกิดซ้ำๆ จนกว่าระบบทั้งหมดจะถูกควบคุมอย่างเหมาะสม นั่นคือจุดที่อุปกรณ์ยึดชิ้นงานแบบมาตรฐาน การตรวจสอบที่มีเอกสารบันทึกไว้อย่างชัดเจน และการเฝ้าติดตามจะมีคุณค่ามากกว่าการปรับแต่งซ้ำๆ ด้วยวิธีลองผิดลองถูก

สำหรับผู้ผลิตรถยนต์ เทคโนโลยีโลหะเส้าอี้ เป็นตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมของแนวทางการผลิตนั้น ข้อมูลบริษัทที่เผยแพร่ระบุว่าใช้การเชื่อมแบบอาร์คและเลเซอร์ที่มีการปกป้องด้วยก๊าซ ควบคู่ไปกับสายการประกอบอัตโนมัติ ระบบประกันคุณภาพตามมาตรฐาน IATF 16949 และวิธีการตรวจสอบ เช่น การตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (UT) และการตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์ (RT) ทีมงานที่ต้องการการเชื่อมที่สามารถทำซ้ำได้บนชิ้นส่วนโครงแชสซีสามารถศึกษาความสามารถในการเชื่อมแบบเฉพาะของบริษัท ความสามารถในการเชื่อมแบบเฉพาะ สำหรับเหล็ก อลูมิเนียม และโลหะอื่นๆ เป็นต้นแบบหนึ่งของวิธีการผลิตที่ควบคุมได้ ซึ่งช่วยลดความแปรปรวนที่นำไปสู่ความพรุน ในท้ายที่สุด การป้องกันไม่ใช่เพียงการตอบสนองต่อรอยเชื่อมที่ไม่ดีเพียงจุดเดียว แต่เป็นการสร้างกระบวนการที่ทำให้สามารถผลิตรอยเชื่อมที่มีคุณภาพดีได้อย่างสม่ำเสมอ

คำถามที่พบบ่อย: สาเหตุและวิธีแก้ไขความพรุนในการเชื่อม

1. สาเหตุหลักของความพรุนในการเชื่อมคืออะไร

สาเหตุหลักคือก๊าซถูกกักเก็บไว้ภายในแอ่งเชื่อมก่อนที่โลหะจะแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ ก๊าซนั้นอาจมาจากชั้นก๊าซป้องกันที่ไม่เพียงพอ โลหะฐานที่สกปรก ลวดเชื่อมหรือขั้วไฟฟ้าที่มีความชื้น ความชื้นบนผิวงาน หรือเทคนิคการเชื่อมที่ทำให้แอ่งโลหะหลอมละลายสัมผัสกับอากาศโดยตรง ทั้งนี้ ในหลายกรณี ความพรุนไม่ได้เกิดจากปัญหาเพียงอย่างเดียวเท่านั้น ตัวอย่างเช่น รอยรั่วเล็กน้อยของก๊าซ การปนเปื้อนระดับเบา และตำแหน่งของหัวเชื่อมที่ไม่เหมาะสม อาจรวมกันจนก่อให้เกิดข้อบกพร่องชนิดเดียวกันนี้ ดังนั้น การตรวจสอบเบื้องต้นที่ดีที่สุดจึงควรเริ่มจากการตรวจสอบเส้นทางการไหลของก๊าซ สภาพของหัวพ่นก๊าซ กระแสลมบริเวณใกล้เคียง และความสะอาดของรอยต่อ

2. การใช้ก๊าซป้องกันมากเกินไปสามารถก่อให้เกิดความพรุนได้หรือไม่

ใช่ค่ะ ช่างเชื่อมหลายคนมักนึกถึงแต่การไหลของก๊าซที่ต่ำเกินไป แต่การไหลของก๊าซที่มากเกินไปก็สามารถก่อให้เกิดปัญหาได้เช่นกัน เมื่อก๊าซป้องกันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเกินไป จะทำให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วน (turbulent flow) และดึงอากาศรอบข้างเข้าสู่บริเวณอาร์ค ส่งผลให้การป้องกันรอยเชื่อมลดลง ไม่ใช่เพิ่มขึ้น หากเริ่มพบฟองอากาศ (porosity) หลังจากเพิ่มอัตราการไหลของก๊าซแล้ว ควรตรวจสอบหัวฉีดว่ามีเศษโลหะกระเด็นสะสมหรือไม่ ตรวจสอบว่าหัวเชื่อมอยู่ห่างจากชิ้นงานมากเกินไปหรือไม่ และตรวจสอบว่ามีลมพัดผ่านหรือมีการรั่วของก๊าซหรือไม่ ก่อนจะปรับค่าอื่นๆ เพิ่มเติม การครอบคลุมที่มีเสถียรภาพมีความสำคัญมากกว่าการเพียงแค่หมุนวาล์วก๊าซให้สูงขึ้น

3. เหตุใดจึงเกิดฟองอากาศ (porosity) ในการเชื่อมแบบ MIG แม้ผิวโลหะจะดูสะอาด?

โลหะที่สะอาดไม่ได้หมายความว่าจะไม่เกิดรูพรุนจากการเชื่อมแบบ MIG อย่างแน่นอน การเชื่อมแบบ GMAW มักเกิดรูพรุนเนื่องจากปัญหาที่บริเวณส่วนปลายของปืนเชื่อมหรือในระบบจ่ายก๊าซ สาเหตุแฝงที่พบบ่อย ได้แก่ ความยาวของลวดเชื่อมที่ยื่นออกมา (stickout) มากเกินไป หัวพ่นอุดตัน ความลึกของช่องใส่ลวดเชื่อม (contact-tip recess) ผิดปกติ ท่อนำก๊าซเสียหาย ซีลรั่ว ลวดเชื่อมสกปรก หรือการไหลของอากาศรอบบริเวณรอยเชื่อม แม้แต่การตั้งค่าที่ดูสะอาดเรียบร้อยก็อาจสูญเสียประสิทธิภาพของการป้องกันด้วยก๊าซได้ หากมุมของปืนเชื่อมไม่สม่ำเสมอ หรือหากหัวพ่นอยู่ห่างจากรอยเชื่อมมากเกินไป สำหรับการเชื่อมแบบ MIG จึงมักเป็นทางเลือกที่ชาญฉลาดกว่าที่จะตรวจสอบปืนเชื่อม ระบบจ่ายก๊าซ และสภาพของลวดเชื่อมก่อนจะโทษแผ่นโลหะ

4. รูพรุนบนผิวหน้ารอยเชื่อมถือเป็นข้อบกพร่องของรอยเชื่อมที่รุนแรงหรือเพียงแค่ปัญหาด้านรูปลักษณ์เท่านั้น?

ความพรุนบนผิวไม่ควรถูกเพิกเฉยโดยอัตโนมัติ รูเข็มที่มองเห็นได้สามารถเป็นสัญญาณบ่งชี้ว่ามีโพรงก๊าซเพิ่มเติมอยู่ใต้แนวเชื่อม โดยเฉพาะในงานที่ต้องรับน้ำหนักหรือต้องต้านการรั่วซึม ความยอมรับของรอยเชื่อมขึ้นอยู่กับรหัสมาตรฐาน แผนการตรวจสอบ และข้อกำหนดด้านการใช้งาน ไม่ใช่เพียงแค่ลักษณะภายนอกเท่านั้น ก่อนดำเนินการขัด ทาสี หรือส่งชิ้นส่วนต่อไป ให้ตรวจสอบขอบเขตของข้อบกพร่องและแก้ไขสาเหตุที่แท้จริง มิฉะนั้น ปัญหาเดียวกันอาจเกิดซ้ำขึ้นระหว่างการซ่อมแซม และก่อให้เกิดงานปรับปรุงซ้ำเพิ่มเติม

5. ผู้ผลิตจะสามารถป้องกันความพรุนในการผลิตซ้ำได้อย่างไร?

ผู้ผลิตลดความพรุนโดยการควบคุมระบบการเชื่อมแบบครบวงจร ไม่ใช่เพียงแค่การตั้งค่าเครื่องเท่านั้น ขั้นตอนที่ให้ความแข็งแรงสูงสุดประกอบด้วยการเตรียมพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอ การจัดเก็บวัสดุสำหรับเชื่อมในสภาพแห้ง การตรวจสอบระบบจ่ายก๊าซให้ถูกต้อง การทำความสะอาดหัวฉีดอย่างสม่ำเสมอ การยึดชิ้นงานด้วยอุปกรณ์ยึดที่สามารถทำซ้ำได้ การรักษาพารามิเตอร์การเชื่อมให้คงที่ และการตรวจสอบเป็นระยะเพื่อตรวจจับความคลาดเคลื่อนตั้งแต่เนิ่นๆ เซลล์การผลิตแบบอัตโนมัติสามารถช่วยได้ เนื่องจากสามารถรักษาตำแหน่งของหัวเชื่อมและรูปแบบการเคลื่อนที่ขณะเชื่อมได้อย่างสม่ำเสมอมากกว่าที่การเชื่อมด้วยมือจะทำได้ ตัวอย่างเช่น บริษัทต่างๆ เช่น Shaoyi Metal Technology ได้เน้นย้ำถึงสายการผลิตการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์และระบบคุณภาพ IATF 16949 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแนวทางการผลิตที่ควบคุมได้ดีขึ้นสำหรับชิ้นส่วนแชสซี ซึ่งส่งเสริมความสามารถในการทำซ้ำได้ดีขึ้นและลดข้อบกพร่องของการเชื่อมที่เกิดจากก๊าซ