บทความ (Article)

งานเชื่อมแก๊ส(Gas Welding)
1. หลักการเชื่อมแก๊ส
เป็นขบวนการเชื่อมที่ใช้การเผาใหม้ของแก๊สอเชติลีนผสมกับแก๊สออกชิเจน(Oxy-acetylene Welding) เปลวไฟจากการเผาใหม้ที่ปลายหัวเชื่อมแล้วทำให้โลหะหลอมละลายแล้วเติมลวดเชื่อมลงไปในบ่อน้ำโลหะที่กำลังหลอมละลาย เมื่อปล่อยให้เย็นตัวลงก็จะได้แนวเชื่อมตามต้องการ การเชื่อมแก๊ส นิยมใช้กับงานเชื่อมเบาๆ ที่ใช้เชื่อมโลหะบางๆ เช่น งานเชื่อมเพื่อซ่อมตัวถังรถยนต์ งานเชื่อมท่อแอร์ ท่อไอเสียรถยนต์ หรืองานเชื่อมท่อในอุตสาหกรรมเคมีต่างๆ เป็นต้น
2. เครื่องมือและอุปกรณ์ ในการเชื่อมแก๊ส
ในการเชื่อมแก๊สจะต้องมีเครื่องมือและอุปกรณ์ที่จำเป็นดังนี้
2.1.ถังอะเซติลีน
ทำจากแผ่นเหล็กมีลักษณะปกติจะใช้เก็บความดันอเซติลีนได้เพียง 250 Psiเพราะแก๊สอเซติลีนเป็นแก๊สเพลิงถ้าเก็บไว้ที่ความดันสูงโมเลกุลของแก๊สจะเกิดการอัดแน่น ทำให้เกิดความร้อนหรือรั่วซึมได้ง่าย เสี่ยงต่อการลุกติดไฟและระเบิดได้ โดยปกติในถังอเซติลีนจะได้วัสดุรูพรุนและบรรจุอซิโตไว้ประมาณ 40%ซึ่งอซิโตนจะช่วยดูดซึมแก๊สอเซติลีนไม่ให้ความดันสูงเกินไป ถังแก๊สอเซติลีนขนาดมาตรฐานมีความจุ 40ลิตร อัดแก๊สอเซติลีนได้จำนวน 6000ลิตร โดยมีอชิโตนช่วยดูดซึมแก๊สไม่ให้ความดันสูงเกินไป และที่ถังอเซติลีนจะมี Safety-Plugที่หัวถังและก้นถังเพื่อป้องกันการเกิดระเบิดจากความร้อนและความดันที่สูงเกิน ในระหว่างการขนย้ายถังอเซติลีนจะต้องมีฝาครอบวาล์วหัวถังเพื่อป้องกันการกระแทกในระหว่างการขนย้ายอีกด้วย เกลียวที่วาล์วหัวถังจะใช้เป็นเกลียวซ้ายและถังอเซติลีนมักจะใช้เป็นสัญญลักษณ์สีแดงหรือส้ม
2.2. ถังออกซิเจน
ทำด้วยแผ่นเหล็กหนาประมาณ6.4 mmตีอัดขึ้นรูปไม่มีรอยเชื่อมต่อ แข็งแรงทนต่อความดันสูง เนื่องจากใช้อัดแก๊สออกซิเจนไว้ที่ความดัน 2200-2800 Psiหรือประมาณ 150-170 barวาล์วหัวถังทำด้วยทองเหลืองตีอัดขึ้นรูป เกลียวข้อต่อที่วาล์วหัวถังจะใช้เป็นเกลียวขวา ก่อนนำมาอัดแก๊สออกซิเจนจะต้องนำไปทดสอบความดันก่อน
2.3. วาล์วปรับความดัน(Pressure Regulators)
วาล์วปรับความดันมี หน้าที่ คือปรับความดันแก็สจากถังเก็บเพื่อให้พอเหมาะกับความดันที่ต้องการใช้งานและช่วยควบคุมความดันที่หัวเชื่อมให้คงที่ ปกติ 1ชุดจะมีเกจ 2ตัว คือ เกจขวาจะวัดความดันของแก๊สและเกจซ้ายจะวัดความดันขณะใช้งาน วาล์วปรับความดันของแก๊สอเซติลีนกับของแก๊สออกซิเจนจะแตกต่างกัน กล่าวคือ เกลียวข้อต่อของวาล์วปรับความดันอเซติลีนจะเป็นเกลียวซ้าย ซึ่งความดันที่ใช้อยู่ที่0-250 Psiส่วนของออกซิเจนจะเป็นแบบเกลียวขวา ช่วงความดันจะอยู่ระหว่าง 0-3000 Psi
2.4.หัวเชื่อม ออกซี่-อะซิทีลีน (Oxy-acetylene welding torches)
หัวเชื่อมชนิดนี้มี ส่วน ประกอบสำคัญคือ ด้านจับ วาล์วปิด-เปิด ห้องผสมแก๊ส และหัวทิพ การใช้งานหลังจากต่อหัวเชื่อมเข้ากับสายเชื่อมแล้ว จะปรับวาล์วปิด-เปิด เพื่อควบคุมแก๊สออกซิเจนและอะเซทิลีนจากท่อเชื่อมมายังห้องผสมแก๊สออกซิเจนกับอะเซทิลีน แก๊สที่ผสมกันแล้วจะไหลไปออกที่หัวทิป ซึ่งทำจากทองแดง เพราะทองแดงทนความร้อนได้ดี
2.5.เหล็กทำความสะอาดรูหัวเชื่อมแก๊ส (Tip cleaners)
เป็นลวดเส้นเล็ก มีหลายขนาด เพื่อให้เลือกใช้ตามขนาดของหัวทิปที่ต่างกัน เราใช้เหล็กทำความสะอาดนี้สอดเข้าไปในรูหัวเชื่อมแก๊สเพื่อทำความสะอาดมัน เมื่อหัวทิปมีสะเก็ดเหล็ก หรือเศษเขม่าต่าง ๆ ไปติดอยู่
2.6. ท่อเชื่อม(Hose)
มี 2 ชนิด คือ สายอะซิทิลีนและท่อออกซิเจน
ท่ออะซิทิลีน จะรับแก๊สอะซิทีลีนจากถังอเซติลีนไปสู่หัวเชื่อม ท่อนี้จะมีสีแดงที่ปลายท่อจะมีหัวนัทเป็นแบบเกลียวซ้าย
ท่อออกซิเจน จะรับแก๊สออกซิเจนจากถังออกซิเจนไปสู่หัวเชื่อม ท่อน้ำจะมีสีดำหรือสีเขียวที่ปลายท่อจะมีหัวนัทเป็นแบบเกลียวขวา
2.7. อุปกรณ์จุดเปลวไฟ (Spark lighter)
เพื่อความสะดวกและความปลอดภัยในการจุดไฟที่หัวเชื่อมแฏ๊สด้วยมือข้างที่เหลือ ขณะที่มืออีกข้างหนึ่งเราถือหัวเชื่อมแก๊สที่พร้อมจะปฏิบัติงาน
2.8.แว่นตาเชื่อมแก๊ส(Goggles)กรอบ (Frame)
ของแว่นตาเชื่อมแก๊สทำจากพลาสติก มี 2 เลนส์ เพื่อป้องกันประกายไฟ ควรใส่แว่นตาเชื่อมแก๊สขณะทำการเชื่อม เพราะสะเก็ดไฟที่ร้อนและประกายไฟที่สว่างมากอาจทำให้ตาบอดได้ เลนส์ที่ใช้จะเป็นเลนส์กรองแสงฉาบด้วยสารสีเขียวมีความเข้มข้น ตั้งแต่เบอร์ 1-14แล้วแต่การใช้งา
3. การติดตั้งอุปกรณ์เชื่อมแก๊ส (Setting up equipment)
ก่อนทำการเชื่อมแก๊ส จะต้องประกอบอุปกรให้เรียบร้อยสมบูรณ์ โดยมีขั้นตอนในการปฏิบัติดังนี้
1.ติดตั้งถังแก๊สออกซิเจน และอเซทิลีนเข้ากับรถเข็นแล้วใช้โซ่คล้องล่ามถังไว้
2.ถอดฝาครอบวาล์วหัวถังแก๊สออกทั้ง 2ชนิด
3.เปิดพัดลมระบายอากาศ
4.เปิดแล้วปิดวาล์วหัวถังอย่างทันทีทันใดเพื่อไล่สิ่งสกปรกและฝุ่นละอองตรงท่อทางออก การทำในลักษณะนี้เรียกว่า การ “cracking”ในการเปิด-ปิดวาล์ว จะต้องยืนอ้อมอยู่ด้านหลังตรงข้ามกับทางออกของแก๊ส
5.ตรวจดูเกลียวท่อทางออกของถังว่าอยู่ในสภาพดีหรือไม่
6.ติดตั้งเกจปรับความดัน (Pressure Regulators)ที่ถังออกซิเจนจะเป็นแบบเกลียวขวาหมุนตามเข็มนาฬิกา ที่ถังอเซทิลีนเป็นแบบเกลียวซ้ายหมุนทวนเข็มนาฬิกา ขันให้แน่นพอเหมาะ
7.ตรวจปรับสกรูปรับความดันให้อยู่ในสภาพคลายออก (ไม่มีความดัน) แล้วค่อย ๆ เปิดวาล์วหัวถังแล้วปรับสกรูปรับความดันให้แก๊สไหลออกเล็กน้อย แล้วปิดไว้เช่นเดิม กระทำในลักษณะเดียวกันทั้งสองถัง
8. ต่อสายเชื่อมเข้ากับเกจปรับความดัน โดยใช้สายสีแดงสำหรับแก๊สอเซติลีน และสายสีดำสำหรับแก๊สออกซิเจน
9. ปรับสกรูปรับความดันให้แก๊สไหลออกเพื่อไล่สิ่งสกปรกในสายท่ออีกครั้ง
10.ต่อสายเชื่อมเข้ากับหัวเชื่อม โดยใช้สายสีแดงต่อเข้ากับท่อ Acctเกลียวซ้ายหมุนทวนเข็มนาฬิกา สายสีดำต่อเข้ากับท่อOxyเกลียวขวาหมุนตามเข็มนาฬิกา
11.เลือกหัวเชื่อม (Tip)ให้ได้ขนาดเหมาะสมกับความหนาของแผ่นเหล็กที่ใช้เชื่อม ตรวจเช็ค “O” Rings หรือ ชีล ให้อยู่ในสภาพดีเหมาะต่อการใช้งาน
12.ตรวจสอบข้อต่อทุกจุดอีกครั้ง
13.เปิดหัวถังประมาณ 1รอบ สำหรับถังแก๊สอเซติลีน สำหรับถังออกซิเจนเปิดจนหมด
14.เปิดวาล์วปรับความดันให้เหมาะสมต่อการใช้งาน ห้ามปรับความดันของออกซิเจนเกิน 70 Psi และของอเซติลีนเกิน 15 Psiในการใช้งานปกติจะปรับความดันของแก๊สทั้งสองชนิดไว้ที่ 5Psiเท่านั้น
15.เปิดวาล์วอเซติลีนที่หัวเชื่อมประมาณ ¼ รอบแล้วจุดเปลวไฟด้วย spark lighterแล้วเพิ่มเซติลีนจนเปลวไฟห่างจากปลายหัวเชื่อมพอสมควร ประมาณ 3มม.
16.เปิดวาล์วออกซิเจนแล้ว ค่อย ๆ ปรับเปลวไฟจนมีลักษณะเป็นสีฟ้าอยู่แกนกลาง โดยมีเปลวสีเหลืองอ่อนอยู่ภายนอก การปรับเปลวไฟกระทำให้เหมาะสมกับการเชื่อมในแต่ละลักษณะงาน
4. ลวดเชื่อมแก๊ส(Rod)
มีหลายชนิด ดังนี้
1. ลวดเชื่อมเหล็ก มีลักษณะเป็นเส้นกลมเคลือบด้วยทองแดงเพื่อป้องกันสนิม มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ตั้งแต่ 2-6 mmยาว 900 mm
2.ลวดเชื่อมเหล็กหล่อ มีลักษณะเป็นเส้นกลม และสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีทั้งแบบชนิดเปลือยและแบบเคลือบด้วยโมลิบดินัมและนิเกิล ยาว 610 mm
3.ลวดเชื่อมโลหะผสม มีลักษณะเป็นเส้นกลม ใช้สำหรับการเชื่อมโลหะผสม
4.ลวดเชื่อมสแตนเลส มีลักษณะเป็นเส้นกลม ใช้สำหรับการเชื่อมโลหะสแตนเลสโครม-นิเกิล
5.ลวดเชื่อมทองเหลือง มีหลายชนิดหลายขนาด ใช้สำหรับเชื่อมทองเหลืองเท่านั้น
6.ลวดเชื่อมอลูมิเนียม มีลักษณะเป็นเส้นกลม มีทั้งแบบเปลือยและแบบเคลือบ แบบเปลือยยาว 900 mm แบบเคลือบยาว 700 mm
5.ชนิดเปลวไฟเชื่อม  (Flame types)
ในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สจะต้องปรับเปลวไฟให้ถูกต้องกับชนิดของวัสดุที่ต้องการเชื่อม เปลวไฟจะขึ้นอยู่กับปริมาณอซิทิลีนและออกซิเจน ที่ออกมาทางหัวเชื่อมแก๊ส โดยทั่วไปการปรับเปลวไฟมี 3 แบบ
1.Carburising flame คือ เปลวไฟที่มีปริมาณแก๊สอซิทิลีนมากกว่าแก๊สออกซิเจน
เปลวไฟชนิดนี้จะทำให้รอยเชื่อมไม่เรียบ เป็นเปลวไฟที่ให้ค่าความร้อนประมาณ  28000C –30000C
2.Oxidising flameคือ เปลวไฟที่ทีออกซิเจนมากกว่าอซิทิลีย ทำให้รอยเชื่อมไม่แข็งแรงเหมาะกับการเชื่อมทองเหลือง เป็นเปลวไฟที่ให้ค่าความร้อนประมาณ 32000C – 34000C
3. Nentral flameคือ เปลวไฟที่มีออกซิเจนและอซิทิลีนเท่า ๆ กัน ใช้ได้ดีในการเชื่อมเหล็กกล้า
เหล็กหล่อ สแตนเลส เป็นเปลวไฟที่ให้ค่าความร้อนประมาณ 30000C – 32000C
6.เทคนิคการเดินเชื่อม
มี 2วิธีหลัก ๆ คือ
1. วิธีเชื่อมจากซ้ายไปขวา
เหมาะสำหรับคนถนัดซ้าย การเชื่อมจะเริ่มจากซ้ายมือไปยังขวามือ ลวดเชื่อมจะอยู่ระหว่างรอยเชื่อมกับด้ามเชื่อม เหล็กที่ใช้เชื่อมควรมีความหนามากกว่า 5 mm
ข้อดี
1. ใช้ลวดเชื่อมน้อย
2.เชื่อมได้เร็ว เพราะลวดเชื่อมไม่บังแนวรอยเชื่อม
3.ไม่สิ้นเปลืองแก๊ส เพราะการเชื่อมทำได้เร็ว
4.ไม่สูญเสียคุณสมบัติทางกล จากการเชื่อม
5.เกิดการออกซิไดซ์ น้อย
2.วิธีเชื่อมจากขวาไปซ้าย
เหมาะสำหรับคนถนัดขวาเริ่มทำการเชื่อมจากขวาไปซ้าย ลวดเชื่อมจะอยู่หน้าเปลวไฟด้านเชื่อมอยู่ระหว่างรอยเชื่อมกับลวดเชื่อม เหล็กที่ใช้เชื่อมควรมีความหนาน้อยกว่า5 mm
ข้อเสีย
1.ลวดเชื่อมจะบังรอยเชื่อมและต้องยกลวดเชื่อมตลอดเวลาเพื่อดูรอยเชื่อม
2.การเชื่อมทำได้ช้า
3. เกิดการออกซิไดซ์ เมื่อยกลวดเชื่อมขึ้นบ่อย ๆ หรือลวดเชื่อมหมด
7.การตัดออกซิ-อะซิทิลีน(Oxyacetylene cutting)
เป็นกระบวนการตัดโลหะโดยใช้เปลวไฟเชื้อเพลิงออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง ใช้หัวตัด
เป็นเครื่องมือที่ใช้รวมแก๊สออกซิเจนกับแก๊สอะซิทิลีน เช่นเดียวกับหัวเชื่อม แต่มีส่วนเพิ่มคือ ท่อส่งแก๊สออกซิเจนไปยังหัวทิปทางรูตรงกลางดังรูปข้างล่างโดยแยกต่างจากรูของเปลวไฟ เพื่อใช้ออกชิเจนจากท่อนี้เปล่าไล่น้ำโลหะออไป ให้ความร้อนแก่ชิ้นงานหรือที่เรียกว่า เปลวไฟปรีฮีท(prejeat)
หัวตัดมี2ชนิด คือ
1. หัวตัดแบบหัวฉีด
2.หัวตัดแบบสมดุลย์
หัวตัด โดยทั่วไปมีท่อส่ง 3ท่อ ท่อหนึ่งเป็นแก๊สอะซิทิลีน อีกท่อหนึ่งเป็นแก๊สออกซิเจน ซึ่งผสมกับอิซิทิลีน ในห้องผสมแล้วกลายเป็นเปลวไฟปรีฮีท ท่อสุดท้ายเป็นออกซิเจน เมื่อดับเปลวไฟที่เหล็กหลอมในการตัด วาล์วควบคุมอะซิทิลีนจะควบคุมแก๊สอะซิทิลีนที่ไหลออก วาล์วควบคุมออกซิเจนจะควบคุมการไลออกของออกซิเจนที่ต้องการในการผสมแก๊สทั้ง2บางชนิดมีวาล์วควบคุมออกซิเจน 2 อัน ในการตัดนั้นจะใช้ออกซิเจนแรงดันสูงมาก
รูหัวตัด จะเรียบว่าทิป โดยทั่วไปจะมีประมาณ 3รู หรือมากกว่านั้น โดยรูเล็ก ๆ รอบรูใหญ่ตรงกลางรูใหญ่ตรงกลางจะเป็นรูสำหรับออกซิเจนแรงดันสูงไหลผ่าน ส่วนรูอื่นเป็นรูสำหรับแก๊สผสม
รูหัวตัดนั้นคล้ายรูหัวเชื่อม โดยทำจากทองแดง ที่เป็นตัวนำความร้อนที่ดี โดยมีขนาดของรูหัวตัดนั้นจะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของรูใหญ่ตรงกลาง และรูรอบ ๆ โดยประมาณ
แก๊สออกซิเจนที่ใช้ในการตัดต้องใช้ปริมาณและความดันที่สูงมาก ๆ โดยเฉพาะเมื่อต้องการตัดชิ้นงานที่มีความหนามาก จะต้องเลือกให้รูหัวตัดขนาดใหญ่ด้วย
วิธีจุดและการปรับเปลวไฟหัวตัด
โดยมีขั้นตอนในการปฎิบัติดังนี้
1.เปิดวาล์วที่ถังอะซิทิลีนและถังออกซิเจน
2.เปิดวาล์วปรับความดันอะซิทิลีน และตั้งความดันไว้ที่ 5 Psi
3.เปิดวาล์วปรับความดันออกซิเจน และตั้งความดันไว้ที่ 35 Psi
4. ถ้าใช้หัวตัดที่มีวาล์วออกซิเจน 2 วาล์ว เปิดวาล์วที่อยู่ใกล้ท่อเชื่อมให้สุด
5.เปิดออกซิเจนสำหรับการตัด และปรับสกรูความดันออกซิเจนไปที่ 35 Psi
6. เปิดวาล์วอะซิทิลีนที่ด้ามเชื่อม¼รอบ และปรับความดันไปที่ 5 Psiแล้วปิดวาล์ว
7.เช็คความดันและแก๊สทั้ง 2ให้ถูกต้อง
วิธีจุดเปลวไฟปรีฮีท
(Nentral)
1.เปิดวาล์วอะซิทิลีนที่ด้ามเชื่อม ¼ รอบ และจุดไป ปรับเปลวไฟจนไม่มีเขม่า
2.เปิดแดวาล์วออกซิเจนที่ด้ามเชื่อม ปรับเปลวไฟ จนกระทั่งเป็นปรีฮีท Nentral
3.เปิดออกซิเจนที่ใช้ตัดและสังเกตเปลวไฟ ถ้าขณะที่ตัดชิ้นงานอยู่ เปลวไฟเปลี่ยนแปลงไปจากNentral ให้ปรับเปลวไฟใหม่ ให้เป็นแบบNentral
4.เริ่มทำการตัดได้
วิธีการตัดออกซิ-อะซิทิลีน
1.ทำการตอกจุดเป็นแนวตัดไว้ที่แผ่นโลหะ
2. จุดและปรับเปลวไฟเป็นแบบ Nentral
3. ยืนอยู่ในตำแหน่งที่สะดวกและปลอดภัยที่สุด โดยที่จะต้องเห็นแนวรอยตัดอย่างชัดเจน
4.เปลวไฟปรีฮีท จะต้องเคลื่อนไปตามแนวรอยตัด
5.จับด้ามตัดห่างจากชิ้นงาน ราว ๆ1.5-3 mm
6.เมื่อโลหะร้อนเพียงพอ (โลหะแดง) แล้วให้เลื่อนหัวตัดไปอย่างช้า ๆ ตามแนวรอยตัด โดยให้หัวตัดทำมุม 90 องศา กับชิ้นงาน
7. เคลื่อนหัวตัดให้สม่ำเสมอ ไปจนสุดชิ้นงาน
การปิด
1. ปลดcutting lever
2. ปิดวาล์วออกซิเจนที่ด้ามตัด และวาล์วอะซิทิลีน
3. ปิดวาล์วถังอะซิทิลีน และวาล์วที่ถังออกซิเจน
4. เปิดวาล์วอะซิทิลีนที่ด้ามตัดและวาล์วออกซิเจนเพื่อลดความดันในท่อเชื่อมให้ความดันเกจ เท่ากับ 0 แล้วปิดวาล์ว
5. ปิดวาล์วปรับความดันอะซิทิลีนและวาล์วปรับความดันออกซิเจน
6. ถอดท่อเชื่อมและม้วนเก็บ