อิทธิพลของก๊าซป้องกันชนิดต่างๆ ต่อคุณลักษณะของอาร์คและคุณภาพรอยเชื่อมในกระบวนการเชื่อมเลเซอร์-อาร์คผสม TA2
กระบวนการเชื่อมเลเซอร์-อาร์คผสม (Laser-Arc Hybrid Welding - LAHW) เป็นเทคโนโลยีการเชื่อมขั้นสูงที่ผสานข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์และการเชื่อมด้วยอาร์คเข้าด้วยกัน ส่งผลให้ได้รอยเชื่อมที่มีคุณภาพสูง ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว และความแม่นยำที่เหนือกว่า หนึ่งในปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อคุณภาพของรอยเชื่อมในกระบวนการ LAHW คือชนิดของก๊าซป้องกันที่ใช้ บทความนี้จะนำเสนอผลการศึกษาจากงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Metals, Vol. 14, Pages 946 เรื่อง Investigating the Influence Mechanism of Different Shielding Gas Types on Arc Characteristics and Weld Quality in TA2 Laser–Arc Hybrid Welding ซึ่งศึกษาอิทธิพลของก๊าซป้องกันชนิดต่างๆ ต่อลักษณะของอาร์คและคุณภาพรอยเชื่อมในวัสดุไทเทเนียมอัลลอยด์เกรด 2 (TA2) โดยเน้นที่การวิเคราะห์ผลกระทบของก๊าซอาร์กอน (Ar), ฮีเลียม (He) และก๊าซผสม Ar-He ต่อคุณสมบัติทางกลและทางกายภาพของรอยเชื่อม
อิทธิพลของก๊าซป้องกันต่อลักษณะของอาร์ค
งานวิจัยพบว่าก๊าซป้องกันแต่ละชนิดมีผลต่อลักษณะของอาร์คที่แตกต่างกัน ก๊าซฮีเลียมมีค่าศักย์ไอออไนเซชันที่สูงกว่าก๊าซอาร์กอน ส่งผลให้อาร์คที่เกิดขึ้นมีอุณหภูมิสูงกว่าและมีความเสถียรน้อยกว่า ในขณะที่ก๊าซอาร์กอนให้อาร์คที่เสถียรกว่าและมีอุณหภูมิต่ำกว่า ส่วนก๊าซผสม Ar-He จะมีคุณสมบัติอยู่ระหว่างก๊าซ Ar และ He ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนผสม
อิทธิพลของก๊าซป้องกันต่อคุณภาพรอยเชื่อม
ผลการทดสอบทางกลพบว่ารอยเชื่อมที่ใช้ก๊าซฮีเลียมเป็นก๊าซป้องกันมีค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด ในขณะที่รอยเชื่อมที่ใช้ก๊าซอาร์กอนมีค่าความเหนียวที่ดีกว่า ส่วนรอยเชื่อมที่ใช้ก๊าซผสม Ar-He มีคุณสมบัติอยู่ระหว่างก๊าซ Ar และ He
| ก๊าซป้องกัน | ความต้านทานแรงดึง (MPa) | ความเหนียว (%Elongation) |
|---|---|---|
| Ar | 850 | 22 |
| He | 920 | 18 |
| Ar-He (75/25) | 890 | 20 |
นอกจากนี้ งานวิจัยยังศึกษาถึงผลของก๊าซป้องกันต่อรูปร่างของรอยเชื่อม พบว่าก๊าซฮีเลียมทำให้เกิดรอยเชื่อมที่กว้างและตื้นกว่า ในขณะที่ก๊าซอาร์กอนทำให้เกิดรอยเชื่อมที่แคบและลึกกว่า
ข้อสรุป
การเลือกใช้ก๊าซป้องกันที่เหมาะสมในกระบวนการ LAHW มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพของรอยเชื่อม การเลือกใช้ก๊าซป้องกันควรพิจารณาถึงคุณสมบัติทางกลที่ต้องการ เช่น ความต้านทานแรงดึงและความเหนียว รวมถึงลักษณะทางกายภาพของรอยเชื่อม เช่น ความกว้างและความลึกของรอยเชื่อม งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าก๊าซผสม Ar-He สามารถเป็นทางเลือกที่ดีในการปรับปรุงคุณภาพรอยเชื่อมในกระบวนการ LAHW สำหรับวัสดุ TA2 โดยสามารถปรับอัตราส่วนผสมเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ
Fun Fact: รู้หรือไม่ว่าก๊าซฮีเลียมเป็นก๊าซเฉื่อยที่มีน้ำหนักเบากว่าอากาศถึง 7 เท่า จึงมักถูกนำไปใช้บรรจุในลูกโป่ง ทำให้ลูกโป่งลอยได้
#การเชื่อม #เลเซอร์ #วัสดุศาสตร์ #TA2