(1)

ศกษาโครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของการเชอมเหลกกลาคารบอน ดวยกระแสเชอมและสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน

โดยกรรมวธการเชอมแมก Investigation of Metallurgical and Mechanical Properties of Welding Carbon Steel

by Different Types of Welding Current and Mixture Shielding Gas Using MAG Welding Process

ยงยทธ ดลยกล Yongyuth Dunyakul

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการและระบบ

มหาวทยาลยสงขลานครนทร A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of

Master of Engineering in Industrial and Systems Engineering Prince of Songkla University

2551 ลขสทธของมหาวทยาลยสงขลานครนทร

(2)

ชอวทยานพนธ ผเขยน นายยงยทธ ดลยกล สาขาวชา วศวกรรมอตสาหการและระบบ บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยสงขลานครนทร อนมตใหนบวทยานพนธฉบบนเปน สวนหนงของการศกษา ตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการและระบบ …………………………..……..……… (รองศาสตราจารย ดร.เกรกชย ทองหน) คณบดบณฑตวทยาลย

อาจารยทปรกษาวทยานพนธหลก ………………………………………….. (ดร.ประภาศ เมองจนทรบร)

คณะกรรมการสอบ …………………………ประธานกรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.ธเนศ รตนวไล) ……………………….…………กรรมการ (ดร.ประภาศ เมองจนทรบร) …………………………….……กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.นภสพร มมงคล) ………………………….………กรรมการ (ดร.กตตพงษ กมะพงศ)

อาจารยทปรกษาวทยานพนธรวม …………………………………..……… (ผชวยศาสตราจารย ดร.นภสพร มมงคล)

ศกษาโครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของการเชอมเหลกกลาคารบอนดวยกระแสเชอมและสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกนโดยกรรมวธการเชอมแมก

(3)

ชอวทยานพนธ ศกษาโครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของการเชอมเหลกกลา คารบอนดวยกระแสเชอมและสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน โดย กรรมวธการเชอมแมก ผเขยน นายยงยทธ ดลยกล สาขาวชา วศวกรรมอตสาหการและระบบ ปการศกษา 2551

บทคดยอ งานวจยนเปนการศกษาโครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของการเชอมเหลกกลาคารบอน โดยกรรมวธการเชอมแมก จดประสงคเพอศกษาถงผลของงานเชอมจากการใชชนดของกระแสเชอมและสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน วธการวจยใชกรรมวธการเชอมแมกแบบอตโนมต ชนงานทดลองเชอมเปนเหลกกลาคารบอน เกรด SS400 ขนาดชนงานรวม 200 200 10 มลลเมตร ตอชนทาราบ บากมมรองว 60 องศา ทาการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐานและแบบพลส ใชแกสอารกอนผสมกบแกสคารบอนไดออกไซด เปนแกสคลมขณะเชอม ดวยสวนผสมทแตกตางกน 8 อตราสวน ผลของงานวจย จากลกษณะทางกายภาพและโครงสรางมหภาค การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน ทแกสผสมทกอตราสวนจะใหลกษณะของแนวเชอมสมบรณกวาการเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 และใหผลทดกวาการเชอมดวยกระแสพลส ในขณะทโครงสรางทางจลภาค การเชอมดวยกระแสทง 2 ชนด เมอใชอตราสวนผสมของแกสอารกอนทเพมมากขนสงผลใหมองเหนการแบงเขตระหวางเนอเชอมกบบรเวณ HAZ ทมความแตกตางกน การหลอมละลายของเนอเชอมของแกสคลมทกอตราสวนสมบรณด สวนผลของการทดสอบสมบตทางกลของบรเวณเนอเชอม พบวา การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน ทแกสผสมทกอตราสวนจะใหคาความแขงแรงและความเคนทจดครากสงกวาการเชอมโดยใชแกสคลม 100%CO2 สวนการเชอมดวยกระแสพลสทกอตราสวนผสมของแกสคลมจะใหคาความแขงแรงและความเคนทจดครากใกลเคยงกน เปรยบเทยบกระแสเชอม พบวา การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐานทกอตราสวนผสมของแกสคลม จะใหคาความความแขงแรงและความเคนทจดครากสงกวากระแสพลสสวนคาความแขง การเชอมดวยกระแสทง 2 ชนดทแกสคลมทกอตราสวน จะใหความแขงคาทใกลเคยงกน โดยการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐานทแกสคลมทกอตราสวน จะใหคาความแขงเฉลยบรเวณ HAZ สงกวาการเชอมดวยกระแสพลส

(4)

Thesis Title Investigation of Metallurgical and Mechanical Properties for Welding Carbon Steel by Different Types of Welding Current and Mixture Shielding Gas Using MAG Welding Process Author Mr. Yongyuth Dunyakul Major Program Industrial and Systems Engineering Academic Year 2008

ABSTRACT

The metallurgical and mechanical properties of welding carbon steel by MAG welding process were studied. The aim of this work is to investigate the effect of welding by using different types of welding current and mixture shielding gas.

Welding was performed by automatic MAG welding process. The base metals, carbon steel grade SS400 with dimension of 200 200 10 mm, were butt-welded with 60° single V. The welding current were standard and pulsed. Eight different shielding gases were applied in this work. The effect of various types of shielding gases and two types of welding current, standard and pulsed current, were investigated. The microstructure and mechanical properties of welded joints were studied in detail by using optical microscopy and mechanical testing. The results indicated that, for standard welding current, all gas mixtures gave better weld quality than that of 100%CO2 and also better than pulse current. In addition, all gas mixtures revealed similar microstructure for both weld metal and heat affected zone (HAZ). For pulsed welding current, it was clearly shown differences in microstructure between weld metal and heat affected zone (HAZ). For tensile strength, standard current with mixed gases revealed higher yield and ultimate strength compared to 100%CO2 gas. However, pulsed welding current provided similar yield and ultimate strength for all gas mixtures. In comparison, standard current indicated higher yield and ultimate strength for all gas mixtures. For hardness testing, the standard current provided higher hardness at heat affected zone (HAZ) than pulse current for all gas mixtures.

(5)

กตตกรรมประกาศ

การวจยในครงนสาเรจดวยด ผวจยขอขอบพระคณ ดร.ประภาศ เมองจนทรบร และผศ.ดร.นภสพร มมงคล ซงเปนอาจารยทปรกษา และขอขอบพระคณ ผศ.ดร.ธวชชย ปลกผล ผศ.ดร.ธเนศ รตนวไล และ ดร.กตตพงษ กมะพงศ ทไดกรณาใหคาแนะนาและขอเสนอแนะตลอดจนการแกไขปญหาตางๆ อนเปนประโยชนตองานวจยน

ขอขอบพระคณ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชยและ

สถาบนพฒนาฝมอแรงงานภาค 12 สงขลา ทอานวยความสะดวกในเรองของเครองมอและอปกรณสาหรบงานวจย ตลอดจนอาจารยและเจาหนาททกๆ ทานทประจาภาควชาวศวกรรมอตสาหการและภาควชาวศวกรรมเหมองแรและวสด มหาวทยาลยสงขลานครนทร ทสนบสนนทนอดหนนในงานวจยและเออเฟอสถานทในการทาดาเนนงานวจย

ประโยชนประการใดทเกดจากการวจยนยอมเปนผลมาจากความกรณาของทกๆ ทาน

ทกลาวมาแลวขางตน ผวจยมความรสกซาบซงตอพระคณของทานเปนอยางยง จงขอขอบพระคณมา ณ โอกาสน

ยงยทธ ดลยกล

(6)

สารบญ

หนา บทคดยอ (3) Abstract (4) กตตกรรมประกาศ (5) สารบญ (6) รายการตาราง (8) รายการภาพประกอบ (9) บทท 1 บทนา 1 1.1 ความสาคญและทมาของปญหา 1 1.2 ทบทวนเอกสารงานวจย 2 1.3 วตถประสงคของงานวจย 6 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบจากงานวจย 6 1.5 ขอบเขตของงานวจย 6 2 ทฤษฎทเกยวของกบงานวจย 8 2.1 การเชอมอารคโลหะแกสคลม 8 2.2 กระแสเชอม 12 2.3 แกสคลม 14 2.4 เหลกกลาคารบอน 20 2.5 การตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา 21 2.6 การทดสอบสมบตทางกล 21 3 วธการดาเนนงานวจย 23 3.1 การดาเนนการวจย 23 3.2 เครองมอ วสดและอปกรณทใชในการทดลอง 23 3.3 การกาหนดปจจยและการออกแบบการทดลอง 27 3.4 ขนตอนการดาเนนงานวจย 33 4 ผลและการอภปรายผลการวจย 39 4.1 การตรวจสอบโครงสรางแบบมหภาค 39

(7)

สารบญ (ตอ)

บทท หนา 4.2 การตรวจสอบโครงสรางแบบจลภาค 47 4.3 การทดสอบแรงดง 52 4.4 การทดสอบความแขง 55 4.5 การวเคราะหขอมลดวยสถต 56 5 สรปผล 66 5.1 สรปผล 66 5.2 ขอเสนอแนะ 67 บรรณานกรม 68 ภาคผนวก 70 ภาคผนวก ก ผลการวเคราะหสวนผสมของวสดทดลองเชอม JIS เกรด SS400 71 ภาคผนวก ข มาตรฐานลวดเชอม ASME/AWS A5.18 ER70S-6 72 ภาคผนวก ค มาตรฐานงานเชอม AWS D1.1/D1.1M:2006 73 ภาคผนวก ง เปรยบเทยบโครงสรางมหภาค 77 ภาคผนวก จ เปรยบเทยบโครงสรางจลภาค 78 ภาคผนวก ฉ ผลการทดสอบแรงดง 79 ภาคผนวก ซ ผลการทดสอบความแขง 82 ประวตผเขยน 86

(8)

รายการตาราง

ตาราง หนา 2-1 ขอดและขอเสยของแกสอารกอนเมอเทยบกบฮเลยม 17 2-2 ขอดและขอเสยของแกสคารบอนไดออกไซด 18 2-3 สมบตทวไปของแกสคลมตามมาตรฐาน DIN 32526 19 3-1 อตราสวนผสมของแกสคลมทใชในการทดลอง 28 3-2 คาพารามเตอรในการเชอม 29 3-3 การออกแบบแผนการทดลองเชอมชนงานแบบสม 30 4-1 ผลการทดสอบแรงดงเฉลยของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน 52 4-2 ผลการทดสอบแรงดงเฉลยของกระแสเชอมแบบพลส 54 4-3 การหาคาความแปรปรวน 57 4-4 คาความแขงแรงสงสดจากการทดลองเบองตน 57 4-5 การกาหนดขนาดของตวอยาง 58 4-6 คาความแขงแรงสงสดของเนอโลหะเชอมดวยกระแสเชอมแบบมาตรฐาน 58 4-7 คาความแขงแรงสงสด ของเนอโลหะเชอมดวยกระแสเชอมแบบพลส 59 4-8 การวเคราะหขอมลดวยโปรแกรมทางสถต 63

(9)

รายการภาพประกอบ

ภาพประกอบ หนา 2-1 การอารคของการเชอมแบบ GMAW 9 2-2 การถายโอนโลหะแบบตางๆ 10 2-3 การถายโอนโลหะแบบพลส 12 2-4 ความสมพนธระหวางกระแสเชอมกบความเรวในการปอนลวด 12 2-5 รปแบบของกระแสเชอมแบบพลส 13 2-6 รปรางของรอยเชอมจากการใชแกสคลมทแตกตางกน 17 3-1 เครองเชอมทใชในการเชอมทดลอง 24 3-2 ชดอปกรณควบคมการเชอมแบบอตโนมต 24 3-3 ชดแกสผสม 25 3-4 กลองจลทรรศนและอปกรณบนทกขอมล 26 3-5 เครองทดสอบแรงดง 26 3-6 เครองทดสอบความแขงแบบไมโครวกเกอรส 27 3-7 ลาดบขนตอนการเตรยมชนงานทดลองเชอม 33 3-8 การยดแผนรองหลง 34 3-9 ลาดบขนตอนการเชอมชนงานทดลอง 34 3-10 การกาหนดลาดบการเชอมแตละแนว 35 3-11 การเตรยมชนงานตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา 35 3-12 การแบงชนทดสอบตามมาตรฐาน AWS D1.1/D1.1M:2006 35 3-13 ขนาดชนงานตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา 36 3-14 ขนตอนการเตรยมชนงานทดสอบแรงดง 37 3-15 ขนตอนการทดสอบแรงดง 38 3-16 ตาแหนงของจดทดสอบความแขง 38 4-1 ลกษณะทางกายภาพของแนวเชอม 39 4-2 ลกษณะโครงสรางมหภาคของรอยเชอม 40 4-3 ลกษณะของแนวเชอมโดยใชกระแสเชอมแบบมาตรฐานแกสคลม 100%CO2 41

4-4 ลกษณะของแนวเชอมโดยใชกระแสเชอมแบบมาตรฐานแกสคลม 100%Ar 41 4-5 เปรยบเทยบทางกายภาพของกระแสเชอมแบบมาตรฐานทแกสคลมแตกตางกน 42

(10)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

ภาพประกอบ หนา 4-6 เปรยบเทยบโครงสรางมหภาคของกระแสเชอมมาตรฐานทแกสคลมแตกตางกน 43

4-7 ลกษณะจดบกพรองจากการเชอมดวยกระแสพลส 44 4-8 เปรยบเทยบทางกายภาพของกระแสเชอมพลสทแกสคลมแตกตางกน 45 4-9 เปรยบเทยบโครงสรางมหภาคของกระแสเชอมพลสทแกสคลมแตกตางกน 46 4-10 ลกษณะโครงสรางจลภาคของรอยเชอม 47 4-11 เปรยบเทยบโครงสรางจลภาคของกระแสเชอมมาตรฐานทแกสคลมแตกตางกน 48

4-12 ลกษณะโครงสรางจลภาคเมอใชแกสคลมทแตกตางกน 49 4-13 เปรยบเทยบโครงสรางจลภาคเมอใชแกสอารกอนทแตกตางกน 50 4-14 เปรยบเทยบโครงสรางจลภาคของกระแสเชอมแบบพลสทแกสคลมแตกตางกน 50 4-15 กราฟเปรยบเทยบคาความความแขงแรงสงสด 53 4-16 กราฟเปรยบเทยบคาความแขงแรงทจดคราก 54 4-17 กราฟเปรยบเทยบเปอรเซนตการยดตว 55 4-18 กราฟเปรยบเทยบผลการทดสอบความแขงดวยกระแสเชอมแบบมาตรฐาน 55 4-19 กราฟเปรยบเทยบผลการทดสอบความแขงดวยกระแสเชอมแบบพลส 56 4-20 การวเคราะหขอมลของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน 59 4-21 การวเคราะหขอมลของกระแสเชอมแบบพลส 60 4-22 กราฟการกระจายตวแบบปกตของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน 61 4-23 กราฟการกระจายตวแบบปกตของกระแสเชอมแบบพลส 62 4-24 กราฟแสดงการทดสอบความเทากนของความแปรปรวน 62

บทท 1

บทนา

1.1 ความสาคญและทมาของปญหา ปจจบนการเชอมอารคโลหะแกสคลม (Gas Metal Arc Welding : GMAW) เปนเทคโนโลยการเชอมชนดใหมทถกนามาใชแทนกรรมวธการเชอมดวยลวดเชอมหมฟลกซ เนองจากเทคนคของกรรมวธการเชอม GMAW สามารถทาการเชอมไดรวดเรวและตอเนองประหยดเวลาในการทาความสะอาดเนองจากไมมสแลกปกคลมแนวเชอม สามารถเชอมไดทงระบบกงอตโนมตและอตโนมต เหมาะสาหรบอตสาหกรรมการผลตทเกยวของกบงานเชอมทตองการคณภาพสง [1]

ในกรรมวธการเชอม GMAW ชนดของกระแสเชอมและแกสคลมนบวาเปน

ปจจยสาคญอยางหนงทจะสงผลตอการถายโอนโลหะ (Metal Transfer) และปองกนบรรยากาศจากภายนอก เชน แกสไนโตรเจน ไฮโดรเจน ออกซเจนหรอนา เขามารบกวนในขณะทแนวเชอมหลอมละลาย ซงแกสเหลานจะเปนสาเหตทาใหการถายเทความรอนและความสามารถในการเตมเนอโลหะลดลง สงผลใหเกดความบกพรองในเนอเชอม เชน การเกดรพรน โพรงอากาศ หรอสมบตทางกลของเนอโลหะเชอมลดลง ซงจะสงผลตอคณภาพในงานเชอมเปนอยางมาก ปจจบนความจาเปนในอตสาหกรรมการผลตทเกยวของกบงานทางดานโลหะ จาเปนตองมเทคโนโลยของการเชอมเขามาเกยวของอยางหลกเลยงไมได ดงนน จงควรมการศกษาถงปจจยตางๆ ทมผลกระทบตอคณภาพของงานเชอม ทงน เพอทาใหเกดประสทธภาพและความเหมาะสมในการเชอมวสดแตละชนดใหมากทสด อยางไรกตาม การเลอกปจจยของกระแสเชอมและแกสคลมสาหรบการเชอมวสดแตละชนดกจะมความแตกตางกนออกไป ทงน ขนอยกบชนดของวสดทตองการนามาเชอมนนเอง สาหรบการเชอมเหลกกลาคารบอน (Carbon Steel) ดวยกระบวนการเชอมแบบ GMAW ปจจบนจะนยมเลอกใชแกสคารบอนไดออกไซด (CO2) เปนแกสคลมในขณะเชอมเพยงอยางเดยว ซงจากการศกษาผลของการเชอม พบวา ลกษณะของแนวเชอม(Weld Bead) ไมสมาเสมอ แนวเชอมมความนน (Reinforcement) สง การอารคมเมดโลหะ (Spatter) เกดขนมาก

1

2

และไมสามารถเพมความเรวในการเชอมใหสงขนไดอนเนองมาจากรปแบบของการถายโอนโลหะทไมสามารถปรบใหเปนแบบสเปรยอารคได การบดตวของชนงานภายหลงการเชอมมมากเนองความรอนทเกดจากการเชอมเขาสชนงานสง จงเกดการสญเสยเวลาและคาใชจายในการแกไขชนงานใหไดตามมาตรฐาน นอกจากนยงพบวาสมบตทางกลบางอยางลดลง เชน คาการทนตอแรงกระแทกตา

จากขอมลดงกลาว จงเปนทมาของหวขอการวจยทจะศกษาถงชนดของกระแส

เชอม ไดแก กระแสเชอมแบบมาตรฐาน (Standard Arc Current) และกระแสเชอมแบบพลส(Pulsed Arc Current) โดยทาการทดลองเชอมเหลกกลาคารบอน เกรด SS400 ซงเปนวสดทนยมนามาใชอยางกวางขวางในอตสาหกรรมชนนา เชน อตสาหกรรมโครงสรางเหลก การกอสรางอาคาร ตก สะพานและการตอเรอ เปนตน โดยทดลองใชกบแกสผสม 2 ชนด ระหวางแกสอารกอน (Ar) และแกสคารบอนไดออกไซด (CO2) เปนแกสคลมขณะเชอม ในการวจยจะพจารณาถงความแตกตางทางกายภาพและการเปลยนแปลงโครงสรางทางโลหะวทยา ไดแก รปรางของแนวเชอม (Shape of Weld) การหลอมละลายระหวางชนของเนอเชอม (Weld Metal : WM)เขตบรเวณทไดรบอทธพลทางความรอน (Heat Affect Zone : HAZ) และสมบตทางกลของเนอโลหะเชอม ทงน เพอเปนแนวทางในการตดสนใจเลอกใชชนดของกระแสเชอมและอตราสวนผสมของแกสคลมใหเหมาะสมสาหรบการเชอมวสดชนดน นอกจากนยงสามารถนาไปประยกตใชงานเกยวกบอตสาหกรรมการผลตทตองการคณภาพในงานเชอมและลดตนทนในอนาคตได

1.2 ทบทวนเอกสารงานวจย

จากการศกษาผลงานวจยทผานมา ไดมผสนใจศกษาเกยวกบชนดของกระแสเชอมและแกสคลมในงานเชอม สามารถสรปประเดนสาคญเพอใชเปนแนวทางสาหรบงานวจย ไดดงน

Suban M. and Tusek J. (2001) ไดศกษาถงอทธพลของแกสคลมชนดตางๆ ทม

ผลตออตราการหลอมละลาย (Melting Rate) ของลวดเชอม ดวยกรรมวธการเชอมมก/แมก โดยเลอกใชแกสคลมในขณะเชอม 4 ชนด คอ 100%Ar, 100%CO2, 82%Ar+18%CO2 และแกสคลม TIME (65%Ar+26.5%He+8%CO2+0.5%O2) ใชลวดเชอม 2 ชนด คอ ลวดเชอมเปลอยตน (Solid Wires) และลวดเชอมไสฟลกซ (Flux Core Wires) ชนงานทดลองเชอมเปนเหลกโครงสราง EN10025:S235 JRG1 ขนาด 15 70 250 มลลเมตร จากการทดลอง พบวา ภายใตเงอนไขเดยวกน

3

ลวดเชอมไสฟลกซจะใหอตราการหลอมละลายดกวาลวดเชอมเปลอยตน สวนชนดของแกสคลมไมมผลตอกระแสเชอมและอตราการหลอมละลายของลวดเชอม

Danut Iordachescu. et al., (2004 ) ไดศกษาถงอทธพลของแกสคลมและตวแปร

ของกรรมวธการเชอมแบบ MIG Brazing จากการทดลอง พบวา การใชแกสคลมอารกอนเพยงอยางเดยว แนวเชอมทไดจะมลกษณะแบนเรยบ มเกลดเกดขนเลกนอย การซมลกด ไมมรพรนทผวหนาและปราศจากเมดโลหะ แตลกษณะของเปลวอารคจะมความไวตอการหกเหเนองจากเกดสนามแมเหลกขณะทาการเชอม เมอทดลองใชแกสคารบอนไดออกไซดผสมลงในแกสอารกอนทอตราสวนผสม 97.5%Ar+2.5%CO2 ทาใหแนวเชอมเรยบและการซมลกดขน เปลวอารคมความเสถยรภาพมากขนและไมเกดการหกเหเนองจากสนามแมเหลกในขณะทาการเชอม

Johnson J.A. et al., (2002) ไดศกษาการถายโอนนาโลหะในกรรมวธการเชอม

แบบ GMAW-P เพอศกษาถงผลกระทบเมอมการเปลยนแปลงความถและความกวางพลสของวงรอบการถายโอนนาโลหะ โดยกาหนดใหตวแปรการเชอมของกระแสพลสคงท ใชวสดเหลกกลาคารบอนเปนชนงานทดลองเชอม ลวดเชอมตามมาตรฐาน AWS A5.18 ER70S-6 และแกสคลมในขณะเชอมเปนแกสผสมระหวาง 98%Ar+2%O2 รอยตอแบบเดนแนวบนชนงาน ตงคาตวแปรการเชอมของกระแสพลสจากเครองเชอมในสภาวะปกต หลงจากนนทาการเปลยนแปลงความถและความกวางพลส จากการทดลอง พบวา ทคาตวแปรการเชอมในสภาวะปกต การถายโอนของหยดโลหะมขนาดโตกวาลวดเชอมเลกนอยทความกวางพลสสนสดลง และการเรมตนของกระแสตาจะเกดการแตกตวเปนหยดขนาดเลกกอนและยงคงรกษาใหเปนหยดตอหนงวงรอบกอนทเกดการถายโอนหยดโลหะทความกวางพลสสนสดลงในวงรอบตอไป สงผลทาใหเกดการถายโอนโลหะแบบหยดทสมาเสมอ เมอมการเปลยนแปลงความถเพมขนเปนสองเทาและความกวางพลสหนงเทา การถายโอนหยดโลหะมมากขนแตขนาดหยดโลหะจะไมสมาเสมอในแตละวงรอบ และบางครงไมเกดการถายโอนหยดโลหะในวงรอบตอไปจงเปนสาเหตทาใหการถายโอนหยดโลหะมขนาดใหญขน

French I.E. and Bosworth M.R. (1995) ไดศกษาเปรยบเทยบกรรมวธการเชอม

ดวยกระแสเชอมแบบมาตรฐานและแบบพลสดวยกระบวนการเชอมแบบ GMAW โดยใชลวดเชอมเปลอยไสตนและลวดเชอมไสฟลกซ ทงน เพอศกษาถงพฤตกรรมของการเชอมและลกษณะแนวเชอม กาหนดการเชอมทาระดบและทาตงเชอมขน ใชเครองเชอมทไมมกระแสพลสและมกระแส

4

พลส ควบคมดวยการเชอมดวยไมโครโปรเซสเซอร ใชแกสคลมขณะเชอมเปนแกสผสมระหวาง82%Ar+18%CO2 วสดทดลองเชอมเปนเหลกกลาคารบอน จากการทดลอง พบวา การเชอมโดยกรรมวธ GMAW ดวยเครองเชอมทมกระแสพลสควบคมการเชอมดวยโปรแกรมของเครองเชอม ผลของการเชอมสามารถชวยเพมประสทธภาพของการเชอมไดดขน การซมลกด แนวเชอมทไดมสมบตทางกลดกวาการเชอมดวยกระแสมาตรฐานทงลวดเชอมเปลอยตนและลวดเชอมไสฟลกซ

สมศกด ปามก และคณะ (2546) ไดศกษาผลของการใชแกสผสมระหวางแกส

คารบอนไดออกไซดกบแกสอารกอนเปนแกสคลมในขณะเชอม โดยกระบวนการเชอมมก/แมก ใชชนงานทดลองเชอมเปนเหลกเกรด SN490B ขนาด 150 200 28 มลลเมตร บากวดานเดยวมม 22.5 องศา เชอมในตาแหนงทาราบ ทาการเชอมโดยใชแกสคลม 6 อตราสวน จากการทดลองพบวา การเชอมทกอตราสวนของแกสผสมมการหลอมละลายระหวางชน (Interpass Fusion) และการหลอมละลายทขอบชนงานสมบรณด ขนาดของเกรนบรเวณทไดรบอทธพลเนองจากความรอน (HAZ) มขนาดใกลเคยงกน ความนนผวหนาแนวเชอม (Face Reinforcement) พบวา การเชอมดวยแกส 100%CO2 จะมลกษณะนนสง กวางและจะแบนลงเมออตราสวนผสมของแกส CO2 ลดลง การใชอตราสวนผสมแกสคลม 80%Ar+20%CO2 จะใหคาเฉลยความแขงแรงและคาความเคนทจดครากสงสด สวนอตราสวนผสมอนๆมคาเฉลยใกลเคยงกน การทดสอบดวยแรงดง ทกอตราสวนผสมของแกสคลมจะใหคาความแขงแรงสงสดและความเคนทจดครากมากกวาเหลกเกรด SN490B ทอตราสวนผสมแกส 100%CO2 และแกส 75%Ar+25%CO2 รบแรงกระแทกไดนอยกวาอตราสวนผสม 95%Ar+5%CO2 และ 80%Ar+20%CO2 ทอตราสวนผสม 90%Ar+10%CO2 และ 85%Ar+15%CO2 จะสามารถรบแรงกระแทกไดสงกวาเหลกเกรด SN490B เปรยบเทยบดานราคาตนทน พบวา อตราสวนผสมแกส 80%Ar+20%CO2 จะไดนาหนกเนอเชอมมากทสด และเมอเปรยบเทยบราคา แกส 100%CO2 กบแกสผสมอตราสวนตางๆ ราคาแกสจะสงตามปรมาณของแกสอารกอนทใช อตราสวนผสม 80%Ar+20%CO2 จะดทงในดานของราคาตนทนและสมบตทางกลในกลมของแกสผสมดวยกน แตถาเปรยบเทยบกบแกส 100%CO2 สมบตทางกลจะดกวาแตราคาตนทนจะสงกวาการเชอมดวยแกสคลม 100%CO2

ประวต เตมรตน (2545) ไดศกษาถงอทธผลของตวแปรการเชอมของกระแสพลส

(Pulsed Current) ทมผลตอการเปลยนแปลงรปรางของแนวเชอม โดยทาการเชอมชนงานแบบเดนแนวบนชนงาน (Bead on Plate) และการเชอมแบบรอยตอชน (Butt Joint) ของชนงานทดลองSAPH-440 ดวยลวดเชอมตามมาตรฐาน ANSI/AWS A5.18:ER70S-6 ใชแกสคลม 2 ชนดผสม

5

กนระหวางแกส 82%Ar+18%CO2 เปนแกสคลมขณะเชอม กาหนดใหปจจยการเชอมอนๆ เชนระยะอารค ความเรวในเดนแนวเชอมและความเรวในการปอนลวดคงท กาหนดตวแปรกระแสพลสใหมคากระแสสงสด 450 แอมแปร และกระแสตาสด 150 แอมแปร จากนน ทาการปรบเปลยนความกวางพลสในชวง 20, 40, 60, 80 และ 100 เปอรเซนต ของวงรอบพลสทความถตางๆ กนคอ 100, 200 และ 300 เฮรตซ ตามลาดบ สาหรบการเชอมแบบเดนแนวบนชนงาน และปรบเปลยนความกวางพลสในชวง 60, 70, 80, 90 และ 100% ของวงรอบพลสทความถ 200 เฮรตซ สาหรบการเชอมชนงานแบบตอชน ผลการทดลองโดยการตรวจสอบโครงสรางมหภาค พบวา เมอปรบความกวางพลสและความถเพมขนจะทาใหรปรางของแนวเชอมมขนาดของการหลอมลกมากขน ในขณะทความกวางมแนวโนมลดลงและความนนเกดการเปลยนแปลงไมมากนก เพราะเมอพลงงานกระแสพลสมเพมขนทาใหการหลอมลวดเชอมเปนหยดโลหะมขนาดเลกและจานวนหยดมาก ซงการปรบเปลยนตวแปรของกระแสพลสนนสามารถควบคมรปรางแนวเชอมและใหแนวเชอมมคณภาพทเหมาะสม และจากการทดลอง พบวา ความกวางพลสทมคา 80 เปอรเซนตของวงรอบพลส ความถ 200 เฮรต จะมความเหมาะสมทสดสาหรบการเชอมประกอบเสอเพลาทายรถยนต

เอกชย วารนศรรกษ (2548) ไดศกษาการถายโอนนาโลหะในกระบวนการเชอม

GMAW ในการเชอมวสดเหลกกลาคารบอนโดยการใชเทคนคการตรวจจบคลนเสยงในยานความถท 20-20,000 เฮรตซ เพอแยกแยะรปแบบการถายโอนนาโลหะ พบวา เมอเปลยนแปลงกระแสเชอม 90-310 แอมแปร โดยเพมขนละ 20 แอมแปร ระยะ Contact Tube to Work Distance (CTWD) ท 10, 15, 20, และ 25 มลลเมตรในยานกระแสการเชอมแคบๆ ทมผลใหการอตราการถายโอนนาโลหะเปลยนจากการถายโอนตอหนวยเวลาทจานวนหยดนอยไปเปนจานวนหยดมาก หรอทเรยกวา Transition Current เมอศกษาถงผลกระทบจากการแกสคลมแนวเชอมทแตกตางกน จากการทดลอง พบวา การเชอมทระยะ CTWD ท 15 มลลเมตร เมอใชแกสผสม85%Ar+15%CO2 จะใหผลในการถายโอนนาโลหะททาใหเกด Transition Current ทแคบและใหอตราการถายโอนทสง สวนการเชอมดวยระยะ CTWD 10 มลลเมตร ดวยแกส 100%Ar จะใหผลของอตราการถายโอนทสงสด แตการเชอมดวยระยะ CTWD ท 15 และ 20 มลลเมตร จะมผลใหเกดยาน Transition Current ทแคบกวา การปรบตงระยะ CTWD อน สาหรบในการเชอมดวยแกส 100%CO2 จะใหผลในอตราการถายโอนทเพมขนจากการเพมขนของระยะ CTWD เปนเชงเสน แตไมพบการเกด Transition Current ซงผลของการใชเทคนคการตรวจจบคลนเสยงจากการถายโอนนาโลหะน สามารถแสดงผลในทางเสนแสดงอตราการถายโอนนาโลหะตอหนวยเวลา

6

ทเปนความสมพนธตอระดบกระแสในการเชอม และการปรบตงระยะ CTWD ในการเชอมจากการใชแกสปกคลมแตละชนด เพอใชในการปรบตงระดบพารามเตอรในการเชอมใหไดอตราการถายโอนนาโลหะตอหนวยเวลาทตองการ

1.3 วตถประสงคของงานวจย

1.3.1 เพอศกษาปจจยของกรรมวธการเชอมแมก ไดแก ชนดของกระแสเชอมและอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกนในการเชอมเหลกกลาคารบอน เกรด SS400

1.3.2 เพอศกษาลกษณะทางกายภาพ โครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของบรเวณเนอเชอม เขตบรเวณทไดรบอทธพลจากความรอน และเนอโลหะเดม

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบจากงานวจย

1.4.1 ทาใหทราบถงปจจยของชนดกระแสเชอมและแกสคลมในอตราสวนผสมตางๆ ทมผลตอลกษณะทางกายภาพ โครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของการเชอมเหลกกลาคารบอน เกรด SS400 โดยกรรมวธการเชอมแมก

1.4.2 สามารถเลอกชนดของกระแสเชอมและอตราสวนของแกสคลม ไดอยางเหมาะสม 1.4.3 เปนการสรางองคความรใหม ซงจะเปนประโยชนตอการพฒนากระบวนการเชอม

ในอนาคต

1.5 ขอบเขตของงานวจย

1.5.1 ชนงานทดลองเชอมเปนเหลกกลาคารบอน เกรด SS400 การเตรยมชนงานทดลองเชอมและชนงานทดสอบกาหนดตามมาตรฐานงานเชอม AWS D1.1/D1.1:M2006

1.5.2 การเชอมชนงานทดลอง ใชกรรมวธการเชอมแมกโดยใชกระแสเชอมแบบมาตรฐานและแบบพลส แกสคลมขณะเชอมเปนแกสผสมระหวางแกสอารกอนกบแกสคารบอนไดออกไซด

1.5.3 เปรยบเทยบผลของการเชอมทางกายภาพ การตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยาและทดสอบสมบตทางกล โดยวจารณ สรปผลและวเคราะหขอมลตามหลกสถต ดงน

7

1.5.3.1 การตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา กาหนดขอบเขตไดดงน

1) การตรวจสอบโครงสรางมหภาค จะพจารณาถงความแตกตางของรปรางแนวเชอม (Shape of Weld) การหลอมละลายระหวางชนของเนอเชอม (Weld Metal : WM) และจดบกพรองตาง ๆ ของรอยเชอม

2) การตรวจสอบโครงสรางจลภาค จะพจารณาถงความแตกตางของลกษณะเกรนบรเวณเนอเชอม (Weld Metal : WM) เขตบรเวณทไดรบอทธพลจากความรอน (Heat Affected Zone : HAZ) และบรเวณเนอโลหะเดม (Base Metal : BM)

1.5.3.2 การทดสอบสมบตทางกล กาหนดขอบเขตไดดงน 1) การทดสอบดวยแรงดง เพอเปรยบเทยบถงคาความแขงแรงสงสด

(Ultimate Tensile Strength) ของเนอเชอม ความแขงแรงทจดคราก (Yield Strength) และเปอรเซนตในการยดตว (Percent Elongation)

2) การทดสอบความแขง เพอเปรยบเทยบถงคาความแขงบรเวณเนอเชอม (WM) เขตบรเวณทไดรบอทธพลจากความรอน (HAZ) และเนอโลหะงาน (BM)

บทท 2

ทฤษฎทเกยวของกบงานวจย เพอใหการดาเนนงานวจยในครงนบรรลตามจดประสงคทวางไว ผทาการวจยไดกาหนดเนอหาของทฤษฎและหลกการตางๆ ทเกยวของกบงานวจย ดงน

2.1 การเชอมอารคโลหะแกสคลม (Gas Metal Arc Welding : GMAW)

การเชอมอารคโลหะแกสคลม เปนการเรยกชอโดยรวมและจะใชชอแตกตางกนออกไปตามลกษณะของแกสคลม เชน การเชอมมก (Metal Inert Gas Arc Welding : MIG) จะใชแกสอารกอน (Ar) แกสฮเลยม (He) หรอแกสผสมระหวางอารกอนและฮเลยมเปนแกสคลมขณะเชอม การเชอมแมก (Metal Active Gas Arc Welding : MAG) เปนการพฒนาโดยการนาเอาแกสคารบอนไดออกไซด หรอแกสอนๆ มาผสมกบแกสอารกอนเปนแกสคลมขณะเชอมสวนการเชอม CO2 คอการใชแกสคารบอนไดออกไซคเปนแกสคลมขณะเชอมเพยงอยางเดยว [1]

กรรมวธการเชอมอารคโลหะแกสคลม ลวดเชอมจะถกหลอมเหลวและเตมเนอโลหะเชอม เหมอนกบการเชอมดวยลวดเชอมหมฟลกซทวไป เพยงแตการเชอมแบบ GMAW จะใชแกสคลมขณะเชอมแทนการใชฟลกซ ดงนน จงไมมสแลกปกคลมภายหลงการเชอม โดยกระแสไฟเชอมจากเครองเชอมจะถกสงไปสทอนาลวดภายในหวเชอม ผานไปยงลวดเชอมสชนงาน ลวดเชอมจะทาหนาทเปนตวอารคและหลอมละลายรวมกบชนงานเปนการเตมเนอโลหะ ชดปอนลวดจะหนาทขบดนลวดเชอมไปสการอารคดวยอตราความเรวทสมพนธกบการหลอมละลายของลวดเชอมดวยชดควบคมกระแสไฟเชอมของเครองเชอม

2.1.1 การอารค (Arc)

ในกรรมวธการเชอมอารคโลหะแกสคลม ความรอนทหลอมลวดเชอมและโลหะชนงานจะเกดจากการอารคระหวางปลายลวดเชอมเปลอยกบชนงานเชอมการอารคจะเกดขนไดเมอ

8

9

กระแสไฟฟาไหลผานกลมอะตอมของแกสทมประจไฟฟา (Ionized Gas) โมเลกลและอะตอมของแกสจะแตกตวออกทาใหมสภาพไมเปนกลาง (Ionized) เพราะสญเสยอเลกตรอนไปจากประจไฟฟาบวก (Positive Charge) อออนแกสทเปนบวกจะไหลจากขวบวกไปยงขวลบ สวนอเลกตรอนจะไหลจากขวลบไปยงขวบวก ปรมาณความรอนประมาณ 95 เปอรเซนต จะถกสงผานโดยอเลกตรอนและคงจะเปนการสงผานของอออนบวก (Positive Ion) ความรอนจากการอารคจะหลอมลวดเชอมและโลหะชนงาน ปลายลวดเชอมสวนทหลอมจะถกถายโอน (Transfer) ผานการอารคเขาสบอหลอมเหลว บรเวณกระทบรอนและลวดเชอมจะถกปกคลมใหพนจากบรรยากาศรอบนอก โดยแกสทไหลพงออกจากหวเชอม แสดงในภาพประกอบ 2-1 ปรมาณความรอนทไดรบจากการอารคของกระบวนการเชอมนจะสงกวาการเชอมอารคแบบอนๆ

ภาพประกอบ 2-1 การอารคของการเชอมแบบ GMAW [12]

2.1.2 การถายโอนโลหะ (Metal Transfer)

การถายโอนโลหะ หมายถง การทโลหะลวดเชอมหลอมเปนหยดและหลดออกจากปลายลวดเชอมผานการอารคเขาสบอหลอมละลายบนโลหะชนงาน ซงการถายโอนใหไดหยดของโลหะจะเกดจากแรงทกระทาตอหยดโลหะทปลายลวดเชอม โดยปฏกรยารวมกนระหวางแรงและสวนผสมทางเคมของลวดเชอม ชนดของแกสคลม กระแสเชอม แรงดนเชอม และขนาดของลวดเชอม โดยแรงทกระทาตอหยดโลหะ เชน แรงตงผว (Surface Tension) พลาสมาอารค (Plasma Arc) ความเรว (Velocity) แรงโนมถวง (Gravity) แรงแมเหลกไฟฟา (Electro Magnetic Force)

10

และพลงงานจลน (Kinetic Energy) จะเปนตวกาหนดลกษณะการถายโอนนาโลหะทแตกตางกนออกไป ทาใหเกดรปแบบการถายโอนโลหะลกษณะตางๆ ดงน

2.1.2.1 การถายโอนโลหะแบบสเปรย (Spray Transfer) กระบวนการถายโอน

โลหะแบบสเปรยจะเกดจากการหลอมของปลายลวดเชอมเปนหยดโลหะขนาดเลก วงรอบการถายโอนจะเรมขนเมอปลายลวดเชอมถกหลอมละลายแลวกอตวเปนหยดโลหะขนาดเลกกวาหรอเทากบเสนผานศนยกลางของลวดเชอม หยดโลหะจะเรยวเลกลงตรงสวนทตออยระหวางปลายลวดเชอม และหยดโลหะนจะถกแยกตวหรอถกบบใหหลดออก (Pinched-Off) จากปลายลวดเชอมดวยแรงแมเหลกไฟฟา หยดโลหะถกถายโอนอยางรวดเรวผานพลาสมาอารคลงสบอหลอมเหลวอยางคงทและตอเนองตลอดเวลาทกระแสเชอมยงไหลผานลวดเชอมอย ปรมาณหยดโลหะทถายโอนอาจตากวาหรอสงกวาเปนหลายรอยหยดในเวลาหนงวนาท กระบวนการถายโอนแบบสเปรยตองใชความเขมของกระแสสง เพอลวดเชอมจะไดหลอมเปนหยดขนาดเลกกวาเสนผานศนยกลางของลวดเชอมอยางรวดเรว หยดทมขนาดเลกนจะไมมผลตอเสถยรภาพของการอารค การไหลพงของหยดโลหะจงเปนเสนตรงจากศนยกลางปลายลวดเชอมสบอหลอมละลาย ทาใหกาหนดทศทางการถายโอนไดตามตองการ ปรมาณความรอนทเขาสงานสงแมลวดเชอมจะมขนาดใหญกสามารถหลอมเปนหยดขนาดเลกไดทนท สงผลใหเกดการหลอมลกของแนวเชอมมาก แสดงในภาพประกอบ 2-2(ก)

ภาพประกอบ 2-2 การถายโอนโลหะแบบตางๆ [12]

2.1.2.2 การถายโอนโลหะแบบหยด (Globular Transfer) วงรอบของการถายโอนจะเรมเมอปลายลวดเชอมถกหลอมเหลวใหเปนหยดโลหะ จากนนเกดการกอตวเพมขนาดใหญขนกวาเสนผานศนยกลางของลวดเชอมประมาณ 1.5 ถง 2 เทา กอนจะหลดจากปลายของลวดเชอมแลวถายโอนผานการอารคสบอหลอมละลายดวยแรงโนมถวงและแรงตงผว ซงจะทาใหอตราการ

11

เตมเนอโลหะมากและมความรอนสงกวาการถายโอนโลหะแบบลดวงจร การถายโอนโลหะแบบหยดสบอหลอมเหลวจะใชแรงโนมถวงมากกวาแรงทเกดจากการอารค ดงนน กระบวนการถายโอนแบบนจงเหมาะกบงานทไมตองการงานเชอมคณภาพสง มขอบเขตใชงานจากดเพราะปรมาณความรอนเขางานตา สามารถทาการเชอมไดดกบงานทอยในแนวราบและแนวระดบ ใชระดบกระแสและแรงดนเชอมสงกวาการถายโอนแบบลดวงจรดงแสดงในภาพประกอบ 2-2(ข)

2.1.2.3 การถายโอนแบบลดวงจร (Short Circuit Transfer) วงรอบการถายโอน

จะเกดขนเมอปลายลวดเชอมและโลหะชนงานถกทาใหเกดการอารคขน และมอณหภมสงพอทจะหลอมปลายลวดเปนหยดโลหะขนาดเลก ขณะเดยวกนลวดเชอมจะถกปอนเขาสบอหลอมเหลวดวยอตราเรวสงทาใหหยดโลหะบนปลายลวดเชอมสมผสกบบอหลอมเหลวกอนจะแยกออกจากปลายลวดเชอม ทาใหเกดการลดวงจรไฟฟา (Short Circuit) โดยทการอารคจะดบไปชวขณะจงหวะทลดวงจรอยนกระแสจะเพมสงขนจนถงระดบหนง ปลายลวดเชอมทหลอมเปนหยดจะถกบบรดออกแลวถายโอนสบอหลอมเหลวดวยแรงโนมถวงและแรงตงผว ซงหยดโลหะทปลายลวดเชอมจะเปนตวเชอมตอระหวางชองวางปลายลวดเชอมกบบอหลอมเหลว เมอหยดโลหะหยดแรกหลดจากปลายลวดเชอมแลวกจะเรมตนอารคใหมอกครงหนง สภาวะอยางนจะเกดขนตอเนองกนไปอยางรวดเรวมาก คอ มความถของการลดวงจรราว 20 ถง 200 ครงตอวนาท กระแสและแรงดนเชอมจะตงอยในชวงตาจงมปรมาณความรอนเขาสงานนอย สามารถใชลวดเชอมขนาดเลกได งานเชอมบดตวนอย รอยหลอมทะลและประกายโลหะกระเดนไมมาก แสดงในภาพประกอบ2-2(ค)-(ฉ)

2.1.2.4 การถายโอนแบบพลส (Pulse Spray Transfer) เปนกระบวนการทพฒนามาแทนการถายโอนโลหะแบบสเปรยเพราะมขอจากดการใชงาน แตยงคงรกษาการถายโอนทเปนลกษณะแบบสเปรยอย การพลสของกระแสเชอมจากระดบตาสดถงระดบสงสดท 60 ไซเคลตอวนาทจงหวะการพลสแตละครงจะทาใหปลายลวดเชอมเปนหยดโลหะได 1 หยด และจะถายโอนผานอารคสบอหลอมเหลวดวยความถสมาเสมอตอเนองกน ระดบกระแสตาสดจะตงในชวงการถายโอนแบบละออง การถายโอนหยดโลหะจะเกดขนเมอกระแสพลสถงระดบสงสด หลงจากถายโอนหยดโลหะแลวกระแสจะลดลงตาสดตามทตงไว กระแสตาจะชวยคงใหการอารคเกดอยตลอดเวลา ชวงจงหวะนการถายโอนโลหะไมเกดขน การพลสของกระแสสงแลวตาลงจะมผลตอการควบคมปรมาณความรอนเขาสงานเชอม โดยความรอนเฉลยจะตากวาการถายโอนแบบละออง จงเหมาะกบการเชอมงานในทกตาแหนงทาเชอม งานบดตวนอย สามารถใชลวดเชอมขนาดใหญได และ

12

การถายโอนหยดโลหะผานการอารคยงคงเปนหยดขนาดเลกอย จงประหยดกวาการใชลวดเชอมขนาดเลก แสดงในภาพประกอบ 2-3

ภาพประกอบ 2-3 การถายโอนโลหะแบบพลส [2]

2.2 กระแสเชอม (Welding Current)

กระแสเชอม คอ กาลงไฟฟาทเครองเชอมผลตออกมา ซงสามารถอานไดโดยตรงจากแอมปมเตอรของเครองเชอม ในกระบวนการเชอมมก/แมก กระแสเชอมจะสมพนธโดยตรงกบความเรวของการปอนลวด (Wire Feeder) ถาปอนลวดเรวขนกระแสเชอมทผลตออกมากจะมากขนดวย แตถาปอนลวดชาลงกระแสเชอมกจะลดลงเชนกน แสดงในภาพประกอบ 2-4 โดยในกระบวนการเชอมดงกลาว สามารถแบงชนดของกระแสเชอม เปนประเภทใหญๆ ได 2 ประเภทดงน

ภาพประกอบ 2-4 ความสมพนธระหวางกระแสเชอมกบความเรวในการปอนลวด [11]

13

2.2.1 กระแสเชอมแบบมาตรฐาน (Standard Arc Current)

กระแสเชอมแบบมาตรฐาน เปนลกษณะของกระแสเชอมโดยทวๆไป ซงกระแสในขณะเชอมโดยเฉลยตลอดการเชอมจะมคาคงท สาหรบกระบวนการเชอมแมก กระแสไฟเชอมจากเครองเชอมจะถกสงไปสทอนาลวดภายในหวเชอมผานไปยงลวดเชอมสชนงาน ซงการกาหนดคากระแสในการเชอม ในทางปฏบต จะนยมตงคากระแสเชอมโดยพจารณาจากขนาดเสนผานศนยกลางของลวดทใชเชอม หรอจากความหนาของชนงานเชอมเปนหลก 2.2.2 กระแสเชอมแบบพลส (Pulsed Arc Current)

กระแสเชอมแบบพลส เปนกระแสทเกดจากการเปดปดวงจร (Switching) ระหวางกระแสตาสดกบกระแสสงสด ดงนน ในเครองเชอมตวเดยวจงมตนกาลงแยกออกเปนสองสวน คอสวนทใหกระแสตาสด (Background Current) และสวนทใหกระแสสงสด (Peak Current) เพอใหไดกระแสพลสทเหมาะสม การตงคากระแสในการเชอมจะตองตงคากระแสสงสดใหสงกวาระดบกระแสชวงเปลยน (Threshold Level) ของการถายโอนแบบละอองและคาของกระแสตาสดตองตงในชวงการถายโอนแบบหยด ในขณะอารคชวงกระแสคาสงจะเปนการถายโอนนาโลหะใหพงเขาสบอหลอมละลายโลหะถกแรงบบรดแยกตวออกจากปลายลวดเชอมผานอารคสบอหลอมเหลวทวงรอบพลสและเกดขนซาๆกนอยางตอเนอง ในชวงประมาณ 30-300 ครงตอวนาท ลงสบอหลอมละลาย สวนชวงกระแสคาตาจะเปนการรกษาการอารคใหคงทและตอเนอง ลกษณะของรปแบบของกระแสพลส แสดงในภาพประกอบ 2-5

ภาพประกอบ 2-5 รปแบบของกระแสเชอมแบบพลส [11]

14

2.3 แกสคลม (Shielding Gas)

ในกระบวนการเชอมอารคโลหะแกสคลม ขณะทเกดการอารค อากาศทปกคลมรอบๆ บรเวณการอารคจะถกแทนทดวยแกสคลมเพอปองกนไมให แกสไนโตรเจน (N) แกสออกซเจน (O2) และความชนในบรรยากาศเขาไปรวมตวกบบอหลอมละลายของแนวเชอม การเชอมเหลกกลาทมแกสออกซเจนมากเกนไป จะทาใหแกสออกชเจนรวมตวกบคารบอนในเหลกและจะอยในรปของแกสคารบอนมอนอกไซด (CO) ฝงอยในเนอเหลกทาใหเกดเปนรพรน สวนแกสไฮโดรเจน (H2) จากไอนาและนามนจะแทรกอยในเนอเหลกเกดเปนรพรนหรอเปนสาเหตของการแตกราวใตแนวเชอม ซงจากสาเหตของการรวมตวของแกสดงกลาวสามารถปองกนไดโดยใชแกสคลม โดยแกสคลมทใชในงานเชอมม 2 กลม คอ

2.3.1 แกสเฉอย (Inert Gas) เปนแกสทไมเกดปฏกรยารวมตวกบสารอน ไดแก แกสอารกอน (Argon : Ar)

และแกสฮเลยม (Helium : He) หรอแกสอารกอนผสมกบแกสฮเลยม แกสดงกลาวสามารถใชไดเลยโดยไมตองผสมกบแกสอน หรออาจผสมกบแกสอนเพอใหแนวเชอมมสมบตทดขน

2.3.2 แอคทพแกส (Active Gas)

แอคทพแกส ไดแก แกสคารบอนไดออกไซด (Carbon Dioxide : CO2) หรอเปนแกสผสมกนระหวางแกสอารกอนกบแอคทพแกสบางตว เชน แกสออกซเจน แกสไนโตรเจนและแกสคารบอนไดออกไซดหรอแกสไฮโดรเจน โดยมวตถประสงคเพอเพมประสทธภาพใหแกการเชอม 3 ประการ คอ

2.3.2.1 การทาใหอนภาคทมประจไฟฟาแตกตวใหอออน (Ionization Potential)

เปนการสรางพลงงานทจาเปนในการดงเอาอเลคตรอน (Electron) ออกจากอะตอมของแกส (Gas Atom) การแตกตวใหของอออน ณ อณหภมของการอารคจะมผลตอการสงถายพลงงานความรอน (Heat Energy) ไปยงบรเวณทเกดการอารคของพลงงาน Ionization Potential ทสงขน ซงตองใชแรงเคลอนไฟฟาสงในการทาใหอะตอมของแกสแตกตวใหอออนมาก ตวอยาง กรณแกสฮเลยมซงมคา Ionization Potential 24.5 eV หมายความวา ตองใชแรงเคลอนไฟฟา 24.5 โวลต ในการทา

15

ใหอะตอมของแกสฮเลยมแตกตวสงกวาแกสอารกอนซงมคา Ionization Potential ท 15.7 eV ดงนน การใชแกสฮเลยมเปนแกสคลมจะทาใหเรมตนอารคไดงายกวาการใชแกสอารกอนเปนแกสคลม

2.3.2.2 การนาความรอน (Thermal Conductivity) สาหรบแกสคลมบางชนดมความสามารถในการนาความรอนทตา เชน แกสอารกอน จะสงผลทาใหการอารคเกดความเขมขนสงเฉพาะจดและเปนบรเวณแคบ ขณะทแกสฮเลยมมคณสมบตในการนาความรอนทดเลศ จงเปนเหตใหเปลวอารคทไดจากการใชแกสฮเลยมเปนแกสคลมสามารถแผขยายกวางและในขณะเดยวกนศนยกลางของเปลวอารคจะเจาะทะลลงไปยงสวนลางของรอยเชอม สงผลทาใหแนวเชอมทใชแกสฮเลยมเปนแกสคลมสามารถหลอมลกกวาการใชแกสอารกอน 2.3.2.3 การทาปฏกรยากบแนวเชอม (Reactivity) แกสอารกอนจดเปนแกสเฉอย ดงนนจงไมมการทาปฏกรยากบแนวเชอมแตอยางใด แกสททาปฏกรยากบบอหลอมละลาย ไดแก

1) แกสไฮโดรเจน (Hydrogen) เปนแกสทดงเอาคารบอนใหเกดขนให นอยลงและลดออกไซดทจะไปรวมตวกบบอหลอมละลาย แตอยางไรกตาม แกสไฮโดรเจนถาใชเปนสวนผสมของแกสคลมในการเชอมเหลกแขง (Hardened Steel) จะสงผลเสยตองานเชอม เชน เกดการแตกราวใตแนวเชอม (Under Bead Cracking) ไดงาย 2) แกสออกซเจน (Oxygen) และแกสคารบอนไดออกไซด (Carbon dioxide) แกสทงสองจดอยในกลมของแกสทาปฏกรยา (Reactive Gas) เรยกวา Oxidizers Gas จะทาปฏกรยากบบอหลอมละลายในรปของออกไซด (Oxides)

3) แกสไนโตรเจน (Nitrogen) เปนแกสทใชแรงเคลอนไฟฟาสงและกระแสเชอมสงจงเกดการถายเทความรอนไดดแตเนองจากไมใชเปนแกสเฉอย ดงนน ในขณะเชอมจะทาปฏกรยากบเหลกคารบอน (Carbon Steel)

2.3.3 สมบตของแกสคลม (Properties of Shielding Gas)

โดยทวไป แกสคลมทนาไปใชในการเชอมจะสมบตในการนาความรอนและทาปฏกรยาเคมระหวางแกสคลมกบธาตตางๆ ทผสมอยในโลหะงานและลวดเชอม สรปไดดงน

16

2.3.3.1 สมบตทางความรอน (Thermal Properties) การนาความรอนของแกสทอณหภมสง การอารคจะมผลตอแรงดนอารค (Arc Voltage) และพลงงานความรอนทจายใหกบการเชอม กลาวคอ ขณะทแกสคลมมการนาความรอนเพมขน แรงดนทใชเชอมกตองเพมขนดวยเพอใหสามารถรกษาการอารคได เชน แกสฮเลยมกบแกสคารบอนไดออกไซดมการนาความรอนสงกวาแกสอารกอน จงมการถายพลงงานความรอนใหกบงานเชอมมาก ดงนน แกสฮเลยมและแกสคารบอนไดออกไซดจงตองมแรงดนสงเพอรกษาอารคใหสมาเสมอ

2.3.3.2 แกสทจะนามาเปนแกสคลมจะตองเขากนไดและเหมาะกบชนดของลวด

เชอมและชนงานเชอม เชน แกสคารบอนไดออกไซดและแกสคลมทผสมดวยแกสออกซเจน จะไมใช เชอมอลม เนยม เพราะจะเกดอลม เนยมออกไซดขนได แตอยางไรกตาม แกสคารบอนไดออกไซด และแกสผสมดวยแกสออกซเจนจะใชกบการเชอมเหลกกลาไดด ในการเชอม GMAW แกสคลมทผสมกบแกสออกซเจนจะชวยใหการอารคสมาเสมอ แกสออกซเจนจะทาหนาท Oxidizing ไดดกวาแกสคารบอนไดออกไซด การใชแกสออกซเจนโดยทวไปจะผสมกบแกสอารกอนไมเกน 12 เปอรเซนต โดยปรมาณ ขณะเดยวกนลวดเชอมทใชจะตองผสมธาต Deoxidizing ลงไปดวยเพอไมใหเกดรพรนกบรอยเชอม

2.3.3.3 รปแบบของการสงถายนาโลหะจะขนอยกบชนดของแกสคลมดวย

กลาวคอ การเลอกใชแกสคลมยงขนอยกบรปแบบของการถายโอนโลหะและการหลอมลก เชน การถายโอนโลหะแบบสเปรยจะไมเกดขนเมอใชแกสคลมทผสมดวยแกสคารบอนไดออกไซดทมากกวา 20 เปอรเซนต โดยปรมาณ เพยงแตจะเกดการถายโอนโลหะทคลายกบการถายโอนโลหะแบบสเปรย และเมอใชแกสคลมทผสมดวยแกสคารบอนไดออกไซดในเปอรเซนตสงถง 30 เปอรเซนต โดยปรมาณ จะตองใชกระแสและแรงดนเพมมากขน ทาใหไมสามารถรกษาการอารคใหคงทและสมาเสมอได สงผลใหแนวเชอมไมเรยบและมเมดโลหะเกดขนมาก

2.3.4 ชนดของแกสคลม (Type of Shielding Gas)

โดยทวไป กระบวนการเชอมแบบอารค (Arc Welding) มหลายกระบวนการ

เชอมทตองใชแกสคลมในขณะเชอม สาหรบแกสคลมทมใชในเมองไทยนนมมากมายหลายชนดขนอยกบความเหมาะสมในการนาไปใชงาน ในงานวจยครงนผทาการวจยไดเลอกใชแกสคลมสาหรบการทดลอง 3 ชนด ดงน

17

ภาพประกอบ 2-6 รปรางของรอยเชอมจากการใชแกสคลมทแตกตางกน [11]

2.3.4.1 แกสอารกอน (Argon) มความหนาแนน 1.665 กก./ลบ.ม. ผลตไดจาก

อากาศทมอยในบรรยากาศประมาณ 0.9 เปอรเซนต แกสอารกอนเปนอออนไนสแกสทด มนาหนกมากกวาอากาศ สามารถผลตไดโดยการแยกอากาศเหลว ลกษณะแกสจะมในรปแบบของแกสเหลวและแกสถง การเกบแกสอารกอนเหลวจะเกบไวทอณหภมตากวา -184 องศาเซลเซยสเลกนอย สามารถใชเปนแกสคลมไดทงในสภาพบรสทธและผสมกบแกสอนๆ เพอใหไดสมบตตามตองการเหมาะสาหรบใชเชอมโลหะเหลกและโลหะนอกกลมเหลก ลกษณะของเปลวอารคทเกดขนจะเรยบนงและพงเปนลาตรงทาใหไดแนวเชอมทแคบแตลก ใหรปรางการหลอมลกเหมอนแกวไวน ดงแสดงในภาพประกอบ 2-6 ลกษณะการถายโอนนาโลหะจะเปนไดทงแบบสเปรยและแบบพลส ดงนนจงชวยใหการเชอมไมมเมดโลหะกระเดน

ตาราง 2-1 ขอดและขอเสยของแกสอารกอนเมอเทยบกบแกสฮเลยม [1]

ขอด ขอเสย 1) การอารคเสยงเงยบและสมาเสมอ 2) เรมตนอารคกระทาไดงาย ม Ionization Potential 15.7 eV 3) ใชแรงเคลอนอารคตาและระยะอารคสน ใหผลดกบการเชอมโลหะบาง 4) ใหปฏกรยาทาความสะอาดไดดซงเหมาะทจะนาไปเชอมโลหะ ประเภทอลมเนยมและแมกนเซยม 5) ใชอตราการไหลแกสตาเนองจากแกสหนกกวาอากาศ 1.4 เทา 6) ราคาถกและหาไดงาย 7) มความตานทานตอการเปาของอากาศ 8) เหมาะสาหรบการเชอมโลหะตางชนด 9) ควบคมบอหลอมละลายไดงายเมอเชอมทาเหนอศรษะและทาตง 10) ลดการเกดโอโซนซงเปนมลพษตอสภาพแวดลอม

ไมเหมาะในการ นาไปใชสาหรบ งานเชอมทมความ หนามากๆ

18

2.3.4.2 แกสคารบอนไดออกไซด (Carbon Dioxide) มความหนาแนน 1.849กก./ลบ.ม. เปนแกสทใหความรอนไดสงมากในบรเวณขอบรอบนอกของเปลวอารค เมอสมผสกบแกนนาของกระแสจะชวยใหเกดพลงทเขมขนสงขน มผลทาใหเกดการหลอมลกไดสง และจะเกดการแตกตวเมออยภายใตเปลวอารค และถงแมวาแกสคารบอนไดออกไซดจะเปนแอคทฟแกสทใหแกสออกซเจน แตคณภาพรอยเชอมทไดจะมความสมบรณปราศจากรพรนและตาหน โดยปกตแกสคารบอนไดออกไซดจะนยมใชในการเชอมแบบแมกซ (MAG-C) หรอใชผสมกบแกสเฉอยเชน แกสอารกอนเรยกวาการเชอมแบบแมกเอม (MAG–M) เพอนาไปใชสาหรบการเชอมเหลกกลาคารบอนหรอเหลกกลาคารบอนผสมตา เนองจากเปนแกสทหางาย ราคาถก คณภาพรอยเชอมดและตดตงงาย แตประสทธภาพของการเตมเนอโลหะของแกสคารบอนไดออกไซดจะตา เพราะเกดการสญเสยไปเปนเมดโลหะ ซงจะสงผลถงตนทนราคารวมทงหมดเมอเชอมดวยแกสคารบอนไดออกไซด สาหรบงานทตองการสมบตทนตอแรงกระแทกสงการใชแกสอารกอนผสมแกสคารบอนไดออกไซดจะเหมาะสมกวาใชแกสคารบอนไดออกไซดชนดเดยว

ตาราง 2-2 ขอดและขอเสยของแกสคารบอนไดออกไซด [1]

ขอด ขอเสย 1) ใหการหลอมลกของ แนวเชอมด 2) เชอมดวยความเรวสงได

1) เกด Oxidation ทาลายคณสมบตของแนวเชอมและไมเหมาะ สาหรบเชอมวสดทนอกเหนอจากเหลกกลา 2) เชอมคอนขางยากกวาเมอเทยบกบแกสอารกอน 3) เกดเมดโลหะกระเดนมากทาใหสนเปลองลวดเชอม 4) มผลตอการเกดโอโซน ซงจะเปนมลพษตอสภาพแวดลอม

แกสคารบอนไดออกไซด เปนแกสทมคณสมบตไมตดไฟ ไมเปนพษ ไมมกลน

และไมมส นอกจากนแกสคารบอนไดออกไซดยงหนกกวาอากาศประมาณ 1.5 เทา เกรดของแกสคารบอนไดออกไซดยงสามารถแบงออกไดหลายเกรดตามลกษณะสวนประกอบและความบรสทธไดแก เกรดอาหาร (Food Grade) เกรดการแพทย (Medical Grade) และเกรดอตสาหกรรม(Industrial Grade) การตอแกสคารบอนไดออกไซดออกใชงานในแตละถงไมควรใหมอตราการไหลออกจากถงเกน 25 C.F.H. (12 ลตร/นาท) ถาหากมความตองการเกนกวาทกาหนดควรใชระบบ Manifold หรอใช Flow Meter ชนดม Heater ใหความรอนจะดกวา เพราะถาหากอตราการไหลของแกสคารบอนไดออกไซดมากเกนไป จะทาใหเกดการแขงตวของแกส

19

คารบอนไดออกไซดอดตนอยท Flow Meter หรอดงเอาแกสคารบอนไดออกไซดเหลวออกมาจากถงบรรจดวย

ตาราง 2-3 สมบตทวไปของแกสคลมตามมาตรฐาน DIN 32526 [1]

ชนดของ แกสคลม

สญลกษณ ทางเคม

ความหนาแนน ท15°C

ความกดดน 1 บาร (Kg/m3)

ความหนาแนน เทยบกบอากาศ

15°C ความกดดน

1 บาร (Kg/m3)

จดเดอดทความกดดน1.013 บาร

(°C)

ปฏกรยา ระหวาง การเชอม

อารกอน Ar 1.665 1.37 -185.9 Inert

(แกส เฉอย)

ฮเลยม He 0.167 0.14 -286.9 Inert

(แกสเฉอย)

คารบอน ไดออกไซด

CO2 1.849 1.44 -78.511) Oxidizing (ปฏกรยาออกไซด)

ออกซเจน O2 1.337 1.04 -183.3 Oxidizing (ปฏกรยา ออกไซด)

ไนโตรเจน N2 1.770 0.91 -195.8 Unreactive1 (แกสเสรม)

ไฮโดรเจน H2 0.085 0.06 -252.9 Reducing2

(ลดออกไซด) หมายเหต 1 Sublimation Temperature (อณหภมทเกดการระเหดเปลยนสถานะจากของแขงกลายเปนไอ เฉพาะแกสคารบอนไดออกไซด ) 2 แกสคลมทมสวนผสมของแกสไฮโดรเจนมากกวา 10 เปอรเซนต จะเปนอนตรายเพราะวาจะ ตดไฟไดงายและอาจเกดการระเบด (Explosion) ได

20

2.3.4.3 แกสผสมระหวางอารกอนกบคารบอนไดออกไซด การใชแกสผสมระหวางแกสอารกอนกบแกสคารบอนไดออกไซด มจดประสงคสาหรบการเชอมเหลกกลาคารบอนและเหลกคารบอนผสมตา เพอใหการอารคมความรอนสงทาใหกนบรเวณกวางขน การหลอมลกมากขน และสามารถชวยลดการเกดเมดโลหะไดดกวาการใชแกสคารบอนไดออกไซดเพยงอยางเดยว นอกจากน การผสมแกสคารบอนไดออกไซดจานวนเลกนอยเขาไปในแกสอารกอน จะทาใหไดคณสมบตของการถายโอนแบบสเปรยทเกดขนเหมอนกบการผสมดวยแกสออกซเจนลงในแกสอารกอนจานวนเลกนอย ในกระบวนการเชอมแบบ GMAW ทใชแกสคารบอนไดออกไซดผสมเขาไปในแกสชนดอน เมอกระแสไฟเชอมสงขนเลกนอยจะเกดการถายโอนแบบสเปรยทสมาเสมอ การอารคนง ทาใหมเมดโลหะกระเดนและเขมาควนทเกดขนในขณะเชอมนอย ในการผสมแกสคารบอนไดออกไซดทเกนกวา 25 เปอรเซนต โดยประมาณ จะไดการถายโอนแบบสเปรยทไมสมาเสมอและอาจเกดเปนการถายโอนแบบลดวงจรหรอแบบหยดแทน

2.4 เหลกกลาคารบอน (Carbon Steel)

เหลกกลาคารบอน (Carbon Steel) คอเปนเหลกทมสวนผสมของธาตคารบอนเปนหลก อาจจะมธาตอนผสมอยไดบางเลกนอย เชน ธาตซลคอน แมงกานส กามะถน ฟอสฟอรสโดยทวไป เหลกกลาคารบอนสามารถแบงออกไดหลายชนดตามปรมาณของธาตคารบอนทผสมอยในเนอเหลก ซงจะสงผลใหเหลกมคณสมบตแตกตางกนออกไป รวมถงการนาไปใชงานกจะมลกษณะแตกตางกนดวย

สาหรบเหลกกลาคารบอนตา (Low Carbon Steel) จดไดวาเปนเหลกกลาทม

ปรมาณธาตคารบอนผสมอยในเนอเหลกนอยทสด คอ มธาตคารบอนผสมอยประมาณ 0.10–0.15เปอรเซนตโดยนาหนก เนองจากมปรมาณธาตคารบอนผสมอยนอย ทาใหมความแขงแรงตาไมสามารถนาไปทาการชบแขงได เหมาะสาหรบนาไปใชงานทไมตองการความแขงแรงมากนก เชน นาไปรดเปนแผน ทาถงบรรจของเหลว เปนเหลกเสนใชในงานกอสราง สวนเหลกกลาทมปรมาณคารบอนไมเกน 0.10 เปอรเซนต จะไมเหมาะสาหรบงานเชอมเพราะเมอเชอมแลวจะทาใหมโอกาสเกดความบกพรองในเนอเชอมไดมาก เชน รพรน (Porosity)

สาหรบเหลกกลาคารบอน เกรด SS400 ทใชในการทดลองเชอม เปนเหลกกลาคารบอนรดรอน (Hot Rolled Steel) ตามมาตรฐานญปน มสวนผสมทางเคม คอ 0.15%C, 0.2-

21

0.5%Mn, 0.05%P และ 0.05%S ซงจดเปนเหลกกลาประเภทคารบอนปานกลาง หรอเรยกวาเหลกละมน ใชสาหรบการเชอมดวยกระบวนการเชอมแบบตางๆ ไดเปนอยางด

2.5 การตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา (Metallurgical Investigation)

2.5.1 การตรวจสอบโครงสรางมหภาค (Macrostructure Investigation)

เปนการตรวจสอบทางกายภาพหรอใชกลองจลทรรศนทมกาลงขยายตากวา 10 เทา จดประสงคของการตรวจสอบเพอดความสมบรณของงานเชอม ความแตกตางรปรางของแนวเชอม การแบงเขตชนของรอยเชอม การหลอมลก ความกวางของบรเวณทไดรบอทธพลทางความรอน (HAZ) ตลอดจนลกษณะจดบกพรองตางๆ ของรอยเชอม สาหรบการเตรยมชนงานเพอตรวจสอบโครงสรางมหภาคในงานวจยนไดกาหนดตามมาตรฐาน ASTM E304

2.5.2 การตรวจสอบโครงสรางจลภาค (Microstructure Investigation)

กระทาไดโดยการใชกลองจลทรรศนทมกาลงขยายสงกวา 10 เทา ถาเปนกลองทใชแสงจากหลอดไฟจะใหกาลงขยายไมเกน 2,000 เทา แตถาเปนกลองทใชลาแสงอเลกตรอนจะสามารถใหกาลงขายไดสงถง 100,000 เทา หรอมากกวาน จดประสงคของการตรวจสอบเพอดกระจายตวและลกษณะเกรนของโครงสรางบรเวณแนวเชอม (WM) เขตบรเวณทไดรบอทธพลจากความรอน (HAZ) และบรเวณเนอโลหะเดม (BM) เปนตน สาหรบการเตรยมชนงานเพอตรวจสอบโครงสรางจลภาคในงานวจยนไดกาหนดตามมาตรฐาน ASTM E407

2.6 การทดสอบสมบตทางกล (Mechanical Testing)

2.6.1 การทดสอบแรงดง (Tensile Testing) กระทาไดโดยทดสอบดวยแรงดงในแนวตามยาวของเนอเชอม (All Weld Metal)โดยใชชนงานทดสอบแบบลดขนาด เนอเชอมตองเตรยมจากงานแผนเชอมตอชน หรองานเชอมทอโดยรอบ จดประสงคของการทดสอบเพอหาคาความแขงแรงของงานเชอม (Strength of Weld)และสมบตทางกลดานอนๆ เชน ความแขงแรงทจดคราก (Yield Strength) เปอรเซนตการยดตว

22

(Percent Elongation) เปนตน การเตรยมชนงานทดสอบใชมาตรฐาน AWS D1.1/D1.1 M:2006 สวนวธการทดสอบในงานวจยนไดกาหนดตามมาตรฐาน ASTM E8 2.6.2 การทดสอบความแขง (Hardness Testing) วธการทดสอบความแขง โดยการวดความแขงดวยหวกดเพชรทมลกษณะเปนรปปรามดฐานสเหลยม ทปลายหวกดทามม 136 องศา เปนเวลา 5-10 วนาท สามารถวดคาความแขงไดตงแตโลหะทนมมากทคาความแขงประมาณ 5 kgf/mm2 จนถงโลหะทมคาความแขงมากๆประมาณ 1500 kgf/mm2 โดยไมตองเปลยนหวกด จะเปลยนกเฉพาะแรงกดเทานน โดยมตงแต 1-120 kgf ทงน ขนอยกบความแขงของโลหะททดสอบ สาหรบกรณในงานเชอม การทดสอบความแขงทนยมใชคอการทดสอบแบบวกเกอรส (Vickers Test) เนองจากการทดสอบความแขงแบบวกเกอรสจะเหมาะสาหรบการวดบรเวณพนทหนาตดของรอยเชอม จดประสงคของการทดสอบเพอหาคาความสามารถของงานเชอมในการตานทานตอการแปรรปถาวรเมอถกแรงกดจากหวกดทกระทาลงบนผวของชนงานทดสอบ การเตรยมชนงานและวธการทดสอบในงานวจยนไดกาหนดตามมาตรฐาน ASTM E92

บทท 3

วธการดาเนนงานวจย

3.1 การดาเนนการวจย

การวจยนใชกรรมวธการเชอมแมก (Metal Active Gas Welding) โดยใชเหลกกลาคารบอน เกรด SS400 เปนชนงานทดลองเชอม กาหนดรอยตอเปนแบบตอชนทาราบ โดยเตรยมงานตามมาตรฐานงานเชอม AWS D1.1/D1.1M:2006 การเชอมจะเปนแบบอตโนมตโดยใชกระแสเชอมสองชนด คอ กระแสแบบมาตรฐานและแบบพลส ใชแกสคลมขณะทาการเชอมเปนแกสผสมระหวางแกสอารกอน (Ar) กบแกสคารบอนไดออกไซค (CO2) โดยกาหนดอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกนจานวน 8 อตราสวน หลงจากนนวเคราะหและสรปผลการทดลองจากลกษณะ ทางกายภาพ การตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา และการทดสอบสมบตทางกล ดงนน การดาเนนการวจยครงนไดดาเนนงานตามขนตอน ดงน 3.1.1 ศกษางานวจยและทฤษฎทเกยวของ ตลอดจนแนวคด และจดประสงคของการวจย

3.1.2 จดเตรยมเครองมอ วสดและอปกรณทใชในการทดลอง 3.1.3 กาหนดปจจยและออกแบบการทดลอง 3.1.4 เตรยมชนงานตามมาตรฐานทกาหนดและทดลองเชอมตามแผนการทดลอง 3.1.5 เตรยมชนงานทดสอบและทดสอบตามมาตรฐานทกาหนด 3.1.6 บนทกขอมล วเคราะหและสรปผลของการทดลองจากขอมลของปจจยททาการศกษา

ทมผลตอลกษณะทางกายภาพ โครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของงานเชอม

3.2 เครองมอ วสดและอปกรณทใชในการทดลอง

เครองมอ วสดและอปกรณทใชในการทดลองไดรบการสนบสนนจาก สาขาวศวกรรมอตสาหการ มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย ภาควชาวศวกรรมเหมองแรและวสดและภาควชาวศวกรรมอตสาหการ มหาวทยาลยสงขลานครนทร และสถาบนพฒนาฝมอแรงงานภาค 12 สงขลา ประกอบดวย

23

24

3.2.1 เครองเชอม

เครองเชอมเปนระบบอนเวอรเตอร เครองหมายการคา Fronius รน TransPuls Synergic 2700 Alu-Edition ควบคมตวแปรการเชอมดวยไมโครโปรเซสเซอรและซอฟแวรของเครองเชอม แสดงในภาพประกอบ 3-1

ภาพประกอบ 3-1 เครองเชอมทในการเชอมทดลอง

3.2.2 ชดอปกรณควบคมการเชอมแบบอตโนมต

ออกแบบวธการเชอม โดยการประยกตหวเชอมเขากบชดอปกรณเครองตดแกสอตโนมต เครองหมายการคา IK-12 MaxⅡ ความเรวของเครองตดสามารถปรบไดในชวง 80-800 มลลเมตร/นาท โดยหวเชอมจะยดตดแทนทหวตดแกสและถกขบเคลอนไปตามรางของเครองตดดวยความเรวคงทในการเชอม เทากบ 500 มลลเมตร/นาท นอกจากน หวเชอมยงสามารถกาหนดมมและระยะการอารคใหคงทได แสดงในภาพประกอบ 3-2 (ก) ลกษณะการเชอมเปนแบบอตโนมตไมสายหวเชอม แสดงในภาพประกอบ 3-2 (ข)

ภาพประกอบ 3-2 ชดอปกรณควบคมการเชอมแบบอตโนมต

(ก) การกาหนดมมและระยะอารค (ข) การเดนแนวเชอมแบบอตโนมต

25

3.2.3 วสดทดลองเชอม วสดทดลองเชอมเปนเหลกกลารดรอน (Hot Rolled Steel) ตามมาตรฐาน JIS

เกรด SS400 เปนวสดทนยมนามาใชในงานโครงสรางทวไป กอนทาการทดลองเชอมไดตรวจสอบสวนผสมดวยเครองวเคราะหสวนผสมทางเคม (Emission Spectrometer Machine) มสวนผสมของคารบอนในเนอเหลก 0.201 เปอรเซนต จดเปนเหลกกลาประเภทคารบอนปานกลาง รายละเอยดสวนผสมทางเคมอนๆ แสดงในภาคผนวก ก

3.2.4 ลวดเชอม

ลวดเชอมทใชในการเชอมทดลอง เปนลวดเชอมประเภทเปลอยตน (Solid Wire)สาหรบเชอมเหลกกลาคารบอน ตามมาตรฐาน ASME/AWS A5.18 ER70S-6 เครองหมายการคาKOBELCO ขนาดเสนผานศนยกลาง 1.2 มลลเมตร มสวนผสมทางเคมและสมบตทางกล แสดงในภาคผนวก ข

3.2.5 แกสคลม

แกสคลมทใชม 2 ชนด คอ แกสอารกอนกบแกสคารบอนไดออกไซด ในการ

ทดลองเชอมกาหนดใหเปนแกสผสมเพอใชเปนแกสคลมขณะเชอม จานวน 8 อตราสวน โดยผานชดผสมแกส เครองหมายการคา Smith’s Tescom Proportional Mixer Patented ซงใชสาหรบผสมแกสอารกอนกบแกสคารบอนไดออกไซด โดยกาหนดอตราการไหลของแกสคลมขณะเชอมผานชดผสมแกสไดโดยตรงในปรมาณ เทากบ 12 ลตร/นาท แสดงในภาพประกอบ 3-3

ภาพประกอบ 3-3 ชดผสมแกส

26

3.2.6 เครองมอและอปกรณในการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา

กลองจลทรรศน เครองหมายการคา Zeizz รน AX10 Imager A1m เปนเครองมอสาหรบดโครงสรางมหภาคและจลภาค ประกอบดวยสวนหลกๆ 2 สวน คอ สวนทเปนกลองจลทรรศนและสวนทเปนอปกรณบนทกขอมล แสดงในภาพประกอบ 3-4

ภาพประกอบ 3-4 กลองจลทรรศนและอปกรณบนทกขอมล 3.2.7 เครองมอในการทดสอบสมบตทางกล

3.2.7.1 เครองทดสอบแรงดง เครองหมายการคา Testometric รน M500-50kN เปนเครองสาหรบทดสอบแรงดงในแนวตามยาวของเนอโลหะเชอม (All Weld Metal) โดยเตรยมชนงานทดสอบแบบลดขนาด การทดสอบสามารถปอนคาพารามเตอรไดโดยตรงจากหนาจอ การประมวลผลการทดสอบจะเปนลกษณะของตวเลขและกราฟ โดยในงานวจยครงนใชทดสอบเพอหาคาความแขงแรงสงสดของงานเชอม (Ultimate Tensile Strength) ความแขงแรงทจดคราก (Yield Strength) และเปอรเซนตในการยดตว (Percent Elongation) แสดงในภาพประกอบ 3-5

ภาพประกอบ 3-5 เครองทดสอบแรงดง

27

3.2.7.2 เครองทดสอบความแขง เปนเครองทดสอบเพอหาคาความแขงของชนทดสอบแบบไมโครวกเกอรส (Micro Vickers) เครองหมายการคา Controls Digital รน DM 2 สามารถอานผลการทดสอบจากเครองโดยตรงเปนตวเลขดจตอล การวดความแขงจะใชหวกดเพชรทมลกษณะเปนปรามดฐานสเหลยม ปลายหวกดทามม 136 องศา โดยในงานวจยครงนใชทดสอบเพอหาคาความแขงของงานเชอมบรเวณเนอโลหะเชอม เขตทไดรบอทธพลจากความรอน และเนอโลหะเดม แสดงในภาพประกอบ 3-6

ภาพประกอบ 3-6 เครองทดสอบความแขงแบบไมโครวกเกอรส

3.3 การกาหนดปจจยและการออกแบบการทดลอง จดประสงคของการทดลองในครงน เพอศกษาถงปจจยทควบคมได คอ ชนดของกระแสเชอมและอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน วามผลตอลกษณะทางกายภาพโครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลตองานเชอมอยางไร ซงผวจยไดกาหนดปจจยสาคญทจะทาการศกษาไดดงน

3.3.1 ปจจยสาคญในการทดลอง

3.3.1.1 ชนดของกระแสเชอม (Type of Welding Current) ม 2 ชนด ดงน 1) กระแสเชอมแบบมาตรฐาน (Standard Arc Current)

2) กระแสเชอมแบบพลส (Pulsed Arc Current)

3.3.1.2 อตราสวนผสมของแกสคลม (Mixture Shielding Gas) กาหนดอตราสวนผสมของแกสคลมขณะเชอมจานวน 8 อตราสวน แสดงในตาราง 3-1

28

ตาราง 3-1 อตราสวนผสมของแกสคลมทใชในการทดลอง

อตราสวนท แกสอารกอน (%Ar) แกสคารบอนไดออกไซด (%CO2) 1 0 100 2 75 25 3 80 20 4 82 18 5 85 15 6 90 10 7 95 5 8 100 0

แนวทางของการกาหนดอตราสวนผสมของแกสคลมสาหรบการทดลองในครงนไดกาหนดอตราสวนของแกสคารบอนไดออกไซดผสมในแกสอารกอนไวไมเกนกวา 25% โดยปรมาณ ทงน เพอใหการถายโอนโลหะเปนแบบสเปรย (Spray Metal Transfer) ซงถาหากผสมแกสคารบอนไดออกไซดในแกสอารกอนทเกนกวา 25% โดยปรมาณ จะทาใหเกดการถายโอนโลหะแบบสเปรยทไมสมาเสมอ และอาจเกดเปนการถายโอนโลหะแบบลดวงจร (Short Circuiting Transfer) หรอการถายโอนโลหะแบบหยด (Globular Metal Transfer) แทน

3.3.2 ปจจยทกาหนดใหคงทในการทดลอง

3.3.2.1 เครองเชอมและชดอปกรณควบคมการเชอมแบบอตโนมต 3.3.2.2 ชดผสมแกส 3.3.2.3 วสดชนงานทดลองเชอม ตามมาตรฐาน JIS เกรด SS400

3.3.2.4 ลวดเชอม ตามมาตรฐาน ASME/AWS A5.18 ER70S-6 3.3.2.5 การตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา ประกอบดวยโครงสรางมหภาคและโครงสรางจลภาค ตามมาตรฐาน ASTM E304 และ E407 ตามลาดบ 3.3.2.6 การทดสอบสมบตทางกลประกอบดวยการทดสอบแรงดงและความแขงตามมาตรฐาน ASTM E8 และ E92 ตามลาดบ 3.3.2.7 คาพารามเตอรในการเชอม ดงแสดงในตาราง 3-2

29

ตาราง 3-2 คาพารามเตอรในการเชอม

กรแสเชอม คาพารามเตอรในการเชอม

แบบมาตรฐาน แบบพลส กระแสเชอม (แอมแปร) 180 180 แรงดนเชอม (โวลต) 17–23 17-23 อตราการไหลของแกสคลม (ลตร/นาท) 12 12 มมของหวเชอม (องศา) 85 85 อตราความเรวในการเชอม (มลลเมตร/นาท) 500 500

3.3.3 การกาหนดขนาดตวอยาง การกาหนดขนาดตวอยาง (n) เพอทจะไดขนาดของตวอยางทสามารถเปนตวแทนของประชากรได ซงในการกาหนดขนาดของตวอยาง ถาสามารถกาหนดไดพอเหมาะกจะทาใหการวจยนนมประสทธภาพ นาเชอถอ ดงนนในกาหนดขนาดตวอยางจงมการกาหนดคาตางๆ ตามตามทฤษฎทแนะนา ดงน

3.3.3.1 Type I Error (Alpha : α) = 0.05 3.3.3.2 Power (1-β) = 0.95 3.3.3.3 Number of Center point = 0 3.3.3.4 Estimate (σ) 3.3.3.5 Minimum Effect (D)

สาหรบคา Estimate (σ) และ Minimum Effect (D) สามารถหาไดจากผลของ

การทดลองทเกยวของหรอคาทมการแนะนาใหใช หรอการทดลองเบองตน ในกรณของงานวจยครงนไมมขอมลของการทดลองอนหรอมขอมลอนๆ มาสนบสนนในการประมาณคาทตองการ จงเลอกวธการทดลองเชอมชนงานเบองตนกอนเพอหาคาดงกลาว โดยทาการทดลองเชอมชนงานและกาหนดคาพารามเตอรในการเชอมเหมอนกบแผนการทดลองเชอมงานจรง 1 ซา จานวน 15 ชน ดงแสดงในตาราง 3-3 หลงจากนนนาชนงานทผานขนตอนการเชอม เตรยมเปนชนงานทดสอบตามมาตรฐาน AWS D1.1/D1.1 M2006 และทดสอบชนงานดวยแรงดงตามมาตรฐาน ASTM E8 เกบขอมลในสวนคาแรงดงสงสด (Ultimate Tensile Strength) เพอหาคาความแตกตางของขอมล

30

เพอสาหรบกาหนดเปนคา Minimum Effect (D) หลงจากนน นาคาดงกลาวมาประมวลผลดวยโปรแกรม MiniTAB เวอรชน 14 เพอหาคา Estimate (σ) และขนาดของตวอยาง (n) ทจะใชสาหรบการทดลองจรงตอไป ตาราง 3-3 การออกแบบแผนการทดลองเชอมชนงานแบบสม

Std. Order Run Number กระแสเชอม แกสคลม 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

6 3 10 13 1 4 15 12 2 9 14 11 8 5 7

Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc

100%CO2 75%Ar+25%CO2 80%Ar+20%CO2 82%Ar+18%CO2 85%Ar+15%CO2 90%Ar+10%CO2 95%Ar+5%CO2

100%Ar 75%Ar+25%CO2 80%Ar+20%CO2 82%Ar+18%CO2 85%Ar+15%CO2 90%Ar+10%CO2 95%Ar+5%CO2

100%Ar

3.3.4 การวเคราะหขอมลทางสถต

จากปจจยสาคญในการทดลองน คอ กระแสเชอมและอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน ดงนน การวเคราะหขอมลดวยวธการทางสถตจะพจารณาจากผลของการทดสอบสมบตทางกลของเนอเชอมดวยแรงดงในสวนของคาความแขงแรงสงสด (Ultimate Tensile Strength) เนองจากเปนคาทนยมนามาใชในการออกแบบ โดยขอมลทไดจากการทดสอบจะสามารถอธบายถงความแปรวนของขอมล รวมถงสามารถอธบายจากสมมตฐานในการทดลอง

31

ถงผลของกระแสเชอมและแกสคลมทแตกตางกนจะใหคาความแขงแรงสงสดของเนอเชอมทแตกตางกนหรอไม ดงนน เพอใหเหนผลสรปของขอมลทชดเจนจงแบงการวเคราะหผลทางสถตไดเปน 3 กลม ดงน

กลมท 1 วเคราะหคาความแขงแรงสงสดของเนอเชอมจากการเชอมดวยกระแสเชอมแบบมาตรฐานทอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกนจานวน 8 อตราสวน

กลมท 2 วเคราะหคาความแขงแรงสงสดจากการเชอมดวยกระแสเชอมแบบพลสทอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกนจานวน 7 อตราสวน

กลมท 3 วเคราะหคาความแขงแรงสงสดจากการเชอมดวยกระแสเชอมแบบมาตรฐานและแบบพลสทอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกนจานวน 15 อตราสวน

ดงนน จากปจจย (Factor) ทสาคญในการทดลอง คอ กระแสเชอม 2 ชนด ไดแก

กระแสเชอมแบบมาตรฐานและแบบพลส ทระดบ (Level) ของแกสคลมทแตกตางกนจานวน 8, 7, และ 15 อตราสวน ตามลาดบ จากปจจยในการทดลองและระดบของปจจยทตองการศกษาดงกลาว จงเลอกวธการออกแบบการทดลอง (Design of Experiment) ของการทดลองปจจยเดยว (Single Factor Experiment) แสดงในสมการ 3-1

i = 1, 2 …,a Yij = μ + τi + εij สมการท 3-1

j = 1, 2 …,n

เมอ Yij คอ คาสงเกตท j ภายใตระดบท i μ คอ คาเฉลยรวม τi คอ คาพารามเตอรสาหรบระดบท i εij คอ คาความผดพลาดแบบสมของคาสงเกตท j ภายใตระดบท i

3.3.4.1 ขอกาหนดของการทดสอบสมมตฐาน

1) Error Type I (Alpha: α) = 0.05 2) Error Type II (Bata:β) = 0.05

32

3) Factor 1 = กระแสเชอมแบบมาตรฐาน 4) Factor 2 = กระแสเชอมแบบพลส

3.3.4.2 สมมตฐานสาหรบการทดลอง ในงานวจยครงนไดกาหนดสมมตฐานของอทธพลแกสคลมทแตกตางกน วามผลตอกระแสเชอมและความแขงแรงสงสดเฉลยของเนอโลหะเชอมหรอไม ซงสามารถใชเปนขอสรปสาหรบการทดลองไดดงน

H0 : σ2

1= σ22= σ2

3 ความแปรปรวนของขอมลจากการทดสอบทง 3 รอบไมแตกตางกน H1 : σ2

1≠ σ22≠ σ2

3 ความแปรปรวนของขอมลจากการทดสอบทง 3 รอบแตกตางกน H0 : μ1 = 0 กระแสเชอมแบบมาตรฐาน อทธพลของแกสคลมทกระดบไมมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม H1 : μ1 ≠ 0 กระแสเชอมแบบมาตรฐาน อทธพลของแกสคลมทกระดบมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม H0 : μ2 = 0 กระแสเชอมแบบพลส อทธพลของแกสคลมทกระดบไมมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม H1 : μ2 ≠ 0 กระแสเชอมแบบพลส อทธพลของแกสคลมทกระดบมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม H0 : μ1 = μ2 กระแสเชอมทง 2 ชนด อทธพลของแกสคลมทกระดบไมมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม H1 : μ1 ≠ μ2 กระแสเชอมทง 2 ชนด อทธพลของแกสคลมทกระดบมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม

3.3.4.3 วธการวเคราะหขอมล

1) วเคราะหโดยความถกตองของตวแบบ (Model Adequacy Checking) ซงใชโปรแกรม MiniTAB เวอรชน 14 ชวยในการวเคราะห 2) ทดสอบความแปรปรวนของขอมล 3) ประมวลผลดวยโปรแกรมทางสถต One-Way ANOVA เพอวเคราะหขอมลและยนยนสมมตฐานในการทดลองวาอทธพลของแกสคลมทแตกตางกนมผลตอกระแสเชอมและความแขงแรงสงสดของเนอเชอหรอไม

33

3.4 ขนตอนการดาเนนงานวจย เพอเปนการลดความแปรปรวนของขอมล ทอาจเกดขนจากปจจยตางๆ ของการดาเนนงาน เชน การเตรยมชนงานทดลอง การเชอมชนงานทดลอง ตลอดจนการตรวจสอบและทดสอบชนงานภายหลงจาการเชอม จงกาหนดขนตอนของการดาเนนงานวจยใหเปนไปตามมาตรฐานและขอกาหนดตางๆของงานเชอม ดงน

3.4.1 การเตรยมชนงานทดลอง

การเตรยมชนงานทดลองไดกาหนดรอยตอตามมาตรฐาน AWS D1.1/D1.1M:2006 แสดงในภาคผนวก ค โดยตดชนงานทดลองเชอมเหลกกลาคารบอน เกรด SS400 ใหไดขนาด 100 200 10 มม. หลงจากนนบากมมชนงานแตละชนใหไดขนาดมม เทากบ 30 องศา เชอมยดชนงานตอชนสาหรบเชอมทาราบ แสดงในภาพประกอบ 3-7 (ก)-(ง) ชนงานแตละชนจะใชแผนรองหลงเพอปองกนชนงานโกงตวในขณะเชอม แสดงในภาพประกอบ 3-8 โดยชนงานทดลองเชอม 1 ชน จะใชสาหรบการเชอมดวยแกสคลม 1 อตราสวนเทานน

ภาพประกอบ 3-7 ลาดบขนตอนการเตรยมชนงานทดลองเชอม

(3) (ค) ขนาดชนงานทดลองเชอม

(ข) การบากมมชนงาน (ก) ขอกาหนดมาตรฐานรอยตอ

(ง) การเชอมยดชนงานทดลองเชอม

34

ภาพประกอบ 3-8 การยดแผนรองหลง

3.4.2 การเชอมชนงานทดลอง

ตดตงอปกรณการเชอมแบบอตโนมต โดยมวธการ คอ ประกอบหวเชอมเขากบชดอปกรณของเครองตดแกสอตโนมต ปรบมมของหวเชอมและความเรวในการเชอม (Welding Speed) แสดงในภาพประกอบ 3-9 (ก)-(ข) หลงจากนน ตงคาพารามเตอรตางๆ ในการเชอม แสดงในตารางท 3-1 และเชอมโดยไมสายหวเชอม แสดงในภาพประกอบ 3-9 (ค)-(ง) จานวนแนวเชอมของชนทดลองแตละชนจะมจานวนทงหมด 6 แนวตอชน การเชอมจะกาหนดลาดบการเชอมแตละแนวเหมอนกนทกชน แสดงในภาพประกอบ 3-10

ภาพประกอบ 3-9 ลาดบขนตอนการเชอมชนงานทดลอง

(ค) การตงคาพารามเตอรในการเชอม

(ข) การปรบมมและระยะอารค (ก) การประกอบหวเชอม

(ง) การเดนแนวเชอมโดยอตโนมต

35

ภาพประกอบ 3-10 การกาหนดลาดบการเชอมแตละแนว

3.4.3 การเตรยมชนงานสาหรบการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา ในสวนของการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยานน จะใชวธการตรวจสอบ

2 ลกษณะ คอ การตรวจสอบโครงสรางมหภาคและจลภาค ซงชนงานทใชในการตรวจสอบจะเปนชนงานเดยวกน การเตรยมชนงานมวธการดาเนนงาน คอ นาชนงานทผานกระบวนการเชอมเรยบรอยแลว มาตดแบงเปนชนทดสอบแตละอยาง แสดงในภาพประกอบ 3-11(ก-ข) และ ในภาคผนวก ค ซงในชนงานแตละชนสามารถตดมาเปนชนตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยาได เทากบ 2 ชน แสดงในภาพประกอบ 3-12

ภาพประกอบ 3-11 การเตรยมชนงานตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา

ภาพประกอบ 3-12 การแบงชนทดสอบตามมาตรฐาน AWS D1.1/D1.1M:2006

1 2

4 3

6 5

Metallurgy Inspection

36

ภาพประกอบ 3-13 ขนาดชนงานตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา

การเตรยมชนงานสาหรบตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา โดยนาชนงานทตดไดขนาดแลว แสดงในภาพประกอบ 3-13 มาเตรยมเปนชนงานตรวจสอบ โดยมวธการดงน

3.4.3.1 การตดชนงานเชอมทตองการตรวจสอบโครงสราง ตองหลกเลยงใหเกดความรอนนอยทสดเทาทจะทาได ทงนกเพราะวาความรอนดงกลาวจะทาใหโครงสรางทผวหนาตดนนเกดการเปลยนแปลงทาใหการตรวจสอบนนเกดขอผดพลาด สาหรบขนาดของชนตรวจสอบกาหนดใหขนาด 10 25 มลลเมตร ทงน เพอใหการขดผวกระทาไดโดยงายโดยไมตองทาตวเรอน

3.4.3.2 การขดผวชนงานตรวจสอบ ขดดวยกระดาษทราย ตงแตเบอร 220 จนถงเบอร 1,200 ตามลาดบ ในการขดวางกระดาษทรายลงบนกระจกหนาเรยบแลวขดผวตรวจสอบลงบนกระดาษทรายนน ในขณะเดยวกนเปดนาอยตลอดเวลา เพอใหนาชาระสงสกปรกซงไดแกผงโลหะ และซลคอนคารไบดออกใหหมด การขดผวตรวจสอบควรใชแรงพอประมาณ ไมควรออกแรงขดมากจนเกนไป ทงนจะสงผลใหโครงสรางของชนตรวจสอบเกดความบกพรองจนทาใหการตรวจสอบโครงสรางเกดขอผดพลาดได

3.4.3.3 การขดผวดวยผงขด (Polishing) เปนการขดผวมนของชนตรวจสอบดวยผงขดททาจากอะลมนา (Alumina Oxide) โดยผงขดใชขนาดตงแต 0.05 ไมครอน ดวยจานหมนทหอหมดวยผาสกหลาด ใชผงขดผสมกบนาเทลงบนสกหลาดแลวขดผวจนเปนมน

3.4.3.4 การกดดวยนายา (Etching) ชนงานตรวจสอบทถกขดจนเปนมนแลวลางดวยแอลกอฮอล จากนนนาไปกดดวยนายา ซงใชกรดไนตรกรอยละ 2.5 ผสมกบแอลกอฮอล หลงจากการกดกรดนาไปลางนาและเปาใหแหง แลวเคลอบดวยแลคเกอร นาไปสองดวยกลองจลทรรศน เพอตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา (Metallurgical Inspection) ตอไป

37

การวจารณผลและสรปผลการตรวจสอบแบงเปน 2 สวน คอ สวนแรกเปนการตรวจสอบทางกายภาพและโครงสรางมหภาค เพอดลกษณะความแตกตางของแนวเชอม เชน ความกวาง ความนน การหลอมลก และจดบกพรองตางๆ บรเวณแนวเชอมและภายในรอยเชอม และสวนทสองเปนการตรวจสอบโครงสรางจลภาค เพอตรวจสอบขนาดและลกษณะของเกรนบรเวณเนอเชอม เขตทไดรบอทธพลจากความรอน และบรเวณเนอโลหะเดม

3.4.4 การเตรยมชนงานสาหรบการทดสอบสมบตทางกล

3.4.4.1 การเตรยมชนงานสาหรบทดสอบแรงดงของเนอโลหะเชอม (All Weld Metal)โดยเตรยมชนงานตามมาตรฐานการทดสอบ AWS D1.1/D1.1M:2006 แสดงในภาคผนวก ค ซงตดเอาเฉพาะสวนทเปนเนอเชอมมาลดขนาดใหไดตามมาตรฐาน ขนตอนการดาเนนงานแสดงในภาพประกอบ 3-14 (ก)-(ง) หลงจากนนนาชนงานไปทดสอบดวยแรงดง กาหนดคาพารามเตอรในการทดสอบใหเปนไปตามมาตรฐาน ASTM E 8 บนทกขอมลตางๆ ทตองการนามาวเคราะหผลวธการทดสอบ แสดงในภาพประกอบ 3-15

(ง) ชนงานกอนทดสอบแรงดง (ค) ขนาดและลกษณะชนงานทดสอบ

(ข) การลดขนาดชนงานตามมารฐาน (ก) ขนาดและลกษณะของเนอเชอม

ภาพประกอบ 3-14 ขนตอนการเตรยมชนงานทดสอบแรงดง

38

ภาพประกอบ 3-15 (ก) ขนตอนการทดสอบดวยแรงดง

3.4.4.2 การเตรยมชนงานสาหรบทดสอบความแขง (Harness Test) จะใชชนงานชนเดยวกนกบการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา โดยกาหนดตาแหนงทดสอบบรเวณเนอโลหะเชอม (Weld Metal) เขตทไดรบอทธพลทางความรอน (HAZ) และเนอโลหะงาน (Base Metal) แสดงในภาพประกอบ 3-16 วธการวดความแขงจะใชหวกดเพชรมลกษณะเปนปรามดฐานสเหลยม ทปลายหวกดทามม 136 องศา ใชแรงกด 10 kgf กดแชเปนเวลา 5 วนาท

ภาพประกอบ 3-16 ตาแหนงของจดทดสอบความแขง

การวจารณและสรปผลการทดสอบสมบตทางกลแบงเปน 2 สวน คอ สวนแรก

เปนการทดสอบดวยแรงดง (Tensile Test) จะพจารณาถงคาความแขงแรงสงสด (Ultimate Tensile Strength) ความเคนทจดคราก (Yield Strength) และเปอรเซนตการยดตว (Percent Elongation) ของเนอเชอม นาขอมลทไดจาการทดสอบดวยแรงดงมาวเคราะหผลทางสถต และสวนทสองจะเปนการทดสอบความแขงแบบวกเกอรส (Vickers Hardness Test) เพอเปรยบเทยบความแขงบรเวณเนอเชอม (Weld Metal) เขตอทธพลความรอน (HAZ) และบรเวณเนอโลหะงาน (Base Metal) จากปจจยของการทดลองทแตกตางกน

(ก) การทดสอบแรงดวยดงดวยเครอง UTM (ข) ชนงานทผานการทดสอบแรงดงแลว

บทท 4

ผลและการอภปรายผลการวจย

จากการดาเนนงานวจย เพอศกษาโครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของการเชอมเหลกกลาคารบอน เกรด SS400 ดวยกรรมวธการเชอมแมก โดยใชชนดของกระแสเชอมแบบมาตรฐานกบแบบพลสและอตราสวนผสมของแกสคลมระหวางแกสอารกอนกบแกสคารบอนไดออกไซดทแตกตางกน ผลของการทดลองมดงน

4.1 การตรวจสอบโครงสรางแบบมหภาค (Macrostructure Investigation)

การวจารณผลการทดลอง จะพจารณาจากลกษณะรปรางทางกายภาพของแนวเชอม ไดแก ความกวาง ความเรยบ ความนนของแนวเชอม ตลอดจนลกษณะการเกดเมดโลหะภายหลงจากการเชอม ซงลกษณะทางกายภาพ แสดงในภาพประกอบ 4-1 ในสวนของรปรางของรอยเชอม การซมลก การหลอมละลายระหวางชนของเนอเชอม จดบกพรองตางๆ ตลอดจนความกวางของเขตบรเวณทไดรบอทธพลจากความรอน (Heat Affected Zone : HAZ) ระหวางเนอโลหะเชอม (Weld Metal : WM) และเนอโลหะเดม (Base Metal : BM) สามารถวเคราะหผลจากโครงสรางมหภาคโดยใชกลองจลทรรศนทกาลงขยาย 5 เทา แสดงในภาพประกอบ 4-2

ภาพประกอบ 4-1 ลกษณะทางกายภาพของแนวเชอม

ความกวางของแนวเชอม

เมดโลหะ

39

40

ภาพประกอบ 4-2 ลกษณะโครงสรางมหภาคของรอยเชอม

4.1.1 ผลจากการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน

4.1.1.1 เปรยบเทยบระหวางแกสคลม 100%CO2 กบแกสคลม 100%Ar ลกษณะทางกายภาพของการเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 ผวหนาของแนวเชอม

จะมลกษณะนนสงและกวาง การซมลกด เนองจากเปนแกสทใหความรอนไดสงในบรเวณขอบรอบนอกของเปลวอารค ทาใหเกดการหลอมลกไดด แตผวหนาแนวเชอมจะไมเรยบเนองจากคณสมบตของแกส CO2 ทไมสามารถถายโอนโลหะแบบสเปรย (Spray Transfer) ได สงเกตไดจากการอารคในขณะเชอมจะมเสยงดงเนองมาจากการถายโอนโลหะทเปนไดเฉพาะแบบลดวงจร (Short Circuit Transfer) หรอแบบหยด (Globular Transfer) เทานน [4] จงทาใหการอารคในขณะเชอมไมสมาเสมอ สงผลใหเกดเมดโลหะบรเวณรอบๆ แนวเชอมมาก ในขณะทการเชอมดวยแกสคลม 100%Ar แนวเชอมทไดจะมลกษณะแบนเรยบและเปนเกลดสวยงามกวา การเกดเมดโลหะลดนอยลง เปรยบเทยบความกวางของแนวเชอม การเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 ขนาดแนวเชอมจะกวางกวาการเชอมดวยแกสคลม 100%Ar แสดงในภาพประกอบ 4-3(ก) และ 4-4(ก)

ผลทางโครงสรางมหภาค พจารณาการหลอมละลายระหวางชนของเนอเชอม

พบวา การเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 ไมมการแบงเขตชนระหวางแนวเชอมแตละแนว แสดงใหเหนวา มการหลอมละลายระหวางชนของเนอเชอมสมบรณ แนวเชอมดานหนา (Face) มความนนสง การซมลกดานหลง (Root) ด แสดงในภาพประกอบ 4-3(ข) ในขณะทการเชอมโดยใชแกสคลม 100%Ar ชนงานทดลองเชอมทกชนจะพบความบกพรองในลกษณะการหลอมละลายทแนว

HAZ

Base Metal

Weld Metal

41

แรก (Root Pass) ไมสมบรณ สงผลเสยตอการซมลกของรอยตองานเชอม ทงน อาจเนองมาจากแกสอารกอนจะมความสามารถในการนาความรอนทตา ทาใหการอารคเกดความเขมขนสงเฉพาะจดและเปนบรเวณแคบ [2] จงเปนเหตใหเปลวอารคเจาะทะลลงไปยงสวนลางของแนวเชอมไดไมด สงผลทาใหเกดการหลอมลกไดนอยกวาการใชแกสคลม 100%CO2 ซงโดยคณสมบตของแกสอารกอนแลวจะเหมาะสาหรบนามาใชเปนแกสคลมในงานเชอมวสดประเภทอโลหะมากกวา และจากชนงานทดลองเชอมยงพบวา จะเหนการแบงเขตชนระหวางแนวเชอมแตละแนวไดชดเจนกวาการใชแกสคลม 100%CO2 แสดงในภาพประกอบ 4-4(ข) แสดงใหเหนถงการหลอมละลายระหวางชนทไมสมบรณ สวนความกวางบรเวณ HAZ จะมขนาดใกลเคยงกน ดงนน ถาพจารณาจากลกษณะทางกายภาพและโครงสรางมหภาคแลว การเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 จะมความเหมาะสมสาหรบงานเชอมเหลกกลาคารบอน SS400 มากกวา แกสคลม 100%Ar

(ก) แสดงลกษณะทางกายภาพ (ข) แสดงลกษณะโครงสรางมหภาค ภาพประกอบ 4-3 ลกษณะของแนวเชอมโดยใชกระแสแบบมาตรฐานแกสคลม 100%CO2

(ก) แสดงลกษณะทางกายภาพ (ข) แสดงลกษณะโครงสรางจลภาค ภาพประกอบ 4-4 ลกษณะของแนวเชอมโดยใชกระแสแบบมาตรฐานแกสคลม 100%Ar

Standard Arc Current

Standard Arc Current

ความกวางของ HAZ

ความนน

การซมลกไมสมบรณ

การแบงเขตชนของแนวเชอม

42

ภาพประกอบ 4-5 เปรยบเทยบทางกายภาพของกระแสเชอมมาตรฐานทแกสคลมแตกตางกน

Standard Arc Current (จ) แกสคลม 85%Ar+15%CO2

Standard Arc Current (ก) แกสคลม 100%CO2

Standard Arc Current (ค) แกสคลม 80%Ar+20%CO2

Standard Arc Current (ช) แกสคลม 95%Ar+5%CO2

Standard Arc Current (ข) แกสคลม 75%Ar+25%CO2

Standard Arc Current (ง) แกสคลม 82%Ar+18%CO2

Standard Arc Current (ฉ) แกสคลม 90%Ar+10%CO2

Standard Arc Current (ซ) แกสคลม 100% Ar

43

4.1.1.2 เปรยบเทยบแกสผสมระหวางแกสอารกอนกบแกสคารบอนไดออกไซด

ลกษณะทางกายภาพ เมอทดลองเชอมโดยใชแกสคารบอนไดออกไซดผสมกบแกสอารกอน ในอตราสวน 5-25 เปอรเซนต แนวเชอมทไดมลกษณะสมบรณกวาการเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 เพยงอยางเดยว กลาวคอ มลกษณะเปนเกลดสวยงามและแบนเรยบกวา แสดงในภาพประกอบ 4-5(ข)-(ช) และจากการทดลอง พบวา ยงมอตราสวนผสมของแกสอารกอนทเพมมากขน แนวเชอมจะมลกษณะเปนเกลดและแบนเรยบมากขน การเกดเมดโลหะบรเวณรอบๆ ของแนวเชอมลดลง ซงสอดคลองงานวจยของ สมศกด ปามก และคณะ (2546) ทสรปไววา การผสมแกสคารบอนไดออกไซดในอตราสวนทเหมาะสมจะทาใหสามารถปรบรปแบบการถายโอนโลหะใหเปนแบบสเปรยได สงผลใหการอารคสมาเสมอ และสามารถเพมประสทธภาพในการเชอมไดดขน [4] ซงจากการทดลอง สงเกตไดวาเสยงทเกดจากการอารคในขณะเชอมจะเงยบและนมกวาการเชอมโดยใช 100%CO2 ผลของแนวเชอมจะมลกษณะสมบรณและสวยงามกวา

ภาพประกอบ 4-6 เปรยบเทยบโครงสรางมหภาคของกระแสเชอมมาตรฐานทแกสคลมแตกตางกน

ผลทางโครงสรางมหภาค การทดลองใชแกสผสม จะพบลกษณะขอบกพรอง คอ เมอปรมาณอตราสวนของแกสอารกอนเพมขนสงผลใหเกดการซมลกนอยลง ในภาพประกอบ 4-6 จะเหนไดวา การซมลกทไมสมบรณจะเรมเกดขนทแกสผสม 85%Ar+15%CO2 ขนไป และจะเพมมากขนเมอมอตราสวนของแกสอารกอนทเพมขน แตอยางไรกตามจากการทดลอง เมอพจารณาจากลกษณะของรอยเชอมแลว ปรมาณอตราสวนผสมของแกสคลมทเหมาะสมควรอยระหวาง

(ก) 100%CO2 (ข) 75%Ar+25%CO2 (ค) 80%Ar+20%CO2 (ง) 82%Ar+18%CO2

(จ) 85%Ar+15%CO2 (ฉ) 90%Ar+10%CO2 (ช) 95%Ar+5%CO2 (ซ) 100%Ar

44

75%Ar+25%CO2 ถง 82%Ar+18%CO2 ซงเมอพจารณาจากการทดสอบสมบตทางกลดวยแรงดงประกอบ พบวา ทแกสผสม 80%Ar+20%CO2 จะเปนอตราสวนผสมของแกสคลมทใหคาความแขงแรงสงสดของแนวเชอมไดมากสด เทากบ 775.47 MPa

4.1.2 ผลจากการเชอมดวยกระแสแบบพลส

จากลกษณะทางกายภาพ พบวา การเชอมทกอตราสวนของแกสผสมแนวเชอมทไดจะมลกษณะนนสง การซมลกด แตผวหนาของแนวเชอมจะมลกษณะหยาบและกวาง แสดงในภาพประกอบ 4-8 แสดงใหเหนถงการหลอมละลายของลวดเชอมลงสบอหลอมละลายนนมมาก ซงจะสอดคลองกบหลกการของการเชอมดวยกระแสชนดนทกลาวไววา การถายโอนโลหะของการเชอมดวยกระแสพลสจะอยในชวงของกระแสสง จงทาใหมประสทธภาพในการเตมเนอโลหะไดมาก [11] ดงนน การเชอมดวยกระแสชนดนจงสามารถทจะเพมความเรวในการเชอมใหสงได

ผลทางโครงสรางมหภาค พบวา เมอทดลองใชอตราสวนผสมของแกสอารกอน

เพมมากขน โดยเฉพาะตงแต 82%Ar+18%CO2 ขนไป แสดงในภาพประกอบ 4.9 จะทาใหเกดขอบกพรองลกษณะรอยกดแหวง (Undercut) บรเวณขอบแนวเชอมตลอดแนว และจากชนงานทดลองเชอมยงพบวาบรเวณเนอเชอมมการหลอมละลายไมสมบรณ ซงจะเกดขนบรเวณขอบของชนงาน แสดงในภาพประกอบ 4-7 ทงน เนองจากแกสอารกอนเปนแกสเฉอยหากมการนามาผสมกบแอคทฟแกส เชน แกสคารบอนไดออกไซด ทมปรมาณมากเกนไปกจะกลายแกสคลมทไมเหมาะสมสาหรบการเชอมโลหะกลมเหลก จงเปนสาเหตทาใหเกดขอบกพรองในงานเชอมได

ภาพประกอบ 4-7 ลกษณะจดบกพรองจากการเชอมดวยกระแสพลส

รอยกดแหวง

การหลอมละลายไมสมบรณ

45

ภาพประกอบ 4-8 เปรยบเทยบทางกายภาพของกระแสเชอมแบบพลสทแกสคลมแตกตางกน

Pulsed Arc Current

Pulsed Arc Current

Pulsed Arc Current

Pulsed Arc Current

Pulsed Arc Current

Pulsed Arc Current

Pulsed Arc Current

no Process

(จ) แกสคลม 85%Ar+15%CO2

(ก) แกสคลม 100%CO2

(ค) แกสคลม 80%Ar+20%CO2

(ช) แกสคลม 95%Ar+5%CO2

(ข) แกสคลม 75%Ar+25%CO2

(ง) แกสคลม 82%Ar+18%CO2

(ฉ) แกสคลม 90%Ar+10%CO2

(ซ) แกสคลม 100%Ar

46

อยางไรกตาม จากการทดลองใชแกสผสมสาหรบการเชอมดวยกระแสแบบพลส เมอพจารณาจากลกษณะทางกายภาพ โครงสรางมหภาคและการทดสอบสมบตทางกลดวยแรงดง ปรมาณอตราสวนผสมของแกสคลมทเหมาะสมควรจะเปนอตราสวนผสมท 75%Ar+25%CO2 ซงจะใหลกษณะของแนวเชอมและคาความแขงแรงสงสดไดมากสด เทากบ 684.86 MPa

ภาพประกอบ 4-9 เปรยบเทยบโครงสรางมหภาคของกระแสเชอมแบบพลสทแกสคลมแตกตางกน

4.1.3 เปรยบเทยบผลจากการเชอมดวยกระแสทงสองชนด ผลทางกายภาพ การเชอมดวยกระแสทงสองชนด เมอพจารณาจากใชอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน พบวา การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน ทกอตราสวนของแกสผสมจะใหลกษณะของแนวเชอมดานหนา (Face) สมบรณด ตลอดจนลกษณะการอารคในขณะเชอมดกวาการเชอมดวยกระแสแบบพลส ซงเมอพจารณาโดยคาเฉลยจากการทดสอบสมบตทางกลดวยแรงดงกจะมคามากกวาเชนกน แตจะสงผลเสยตอการซมลกเมอใชอตราสวนของอารกอนทเพมมากขน อยางไรกตาม การเชอมดวยกระแสพลสโดยใชคาพารามเตอรในการเชอมทเหมอนกบการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน พบวา ลกษณะของแนวเชอมจะโตกวาการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน แสดงวาการเชอมดวยกระแสพลสสามารถถายโอนโลหะลงสบอหลอมละลายไดดกวา ดงนน การเชอมดวยกระแสพลสจงสามารถเพมความเรวในการเชอมใหสงขนและสามารถลดความรอนทเกดขนกบชนงานไดดกวา

(ก) 100%CO2 (ข) 75%Ar+25%CO2 (ค) 80%Ar+20%CO2 (ง) 82%Ar+18%CO2

(ฉ) 90%Ar+10%CO2 (ช) 95%Ar+5%CO2 (ซ) 100%Ar

no Process

(จ) 85%Ar+15%CO2

47

Base Metal

ผลทางโครงสรางมหภาค เปรยบเทยบการหลอมลก พบวา การเชอมดวยกระแสพลสจะใหการซมลกดานหลง (Root) ดกวา ในขณะทการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน การหลอมละลายระหวางชนของเนอเชอมจะสมบรณกวา แตทงน ความสมบรณของเนอเชอมในแตละกระแสเชอมจะตองพจารณาจากโครงสรางทางจลภาคเพอวเคราะหผลรวมกนอกครง

4.2 การตรวจสอบโครงสรางแบบจลภาค (Microstructure Investigation)

การวจารณผลการตรวจสอบโครงสรางแบบจลภาค จะพจารณาจากลกษณะเกรนบรเวณเนอเชอม (WM) เขตทไดรบอทธพลจากความรอน (HAZ) และเนอโลหะเดม (BM) วามความแตกตางกนในลกษณะใดบาง การวเคราะหผลจากลกษณะโครงสรางจลภาคจะใชกลองจลทรรศนทกาลงขยาย 20 เทา แสดงในภาพประกอบ 4-10

ภาพประกอบ 4-10 ลกษณะโครงสรางจลภาคของรอยเชอม

4.2.1 ผลจากการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน

ผลทางโครงสรางจลภาค ทกอตราสวนของแกสคลมลกษณะเกรนของเนอเชอม (AW) จะมลกษณะทแตกตางกน ซงเปรยบเทยบเกรนระหวางเนอเชอม (AW) และเนอโลหะเดม (BM) พบวา ทแกสผสม 75%Ar+25%CO2 ถง 82%Ar+18%CO2 ลกษณะเกรนจะใกลเคยงกนมากทสด แสดงในภาพประกอบ 4-11 ซงจะสอดคลองกบการตรวจสอบโครงสรางมหภาคทบงบอก

Weld Metal

HAZ

48

ไดวาการใชแกสผสมดงกลาวจะใหลกษณะของรอยเชอมทด สวนการใชแกสผสมในอตราสวนทมปรมาณแกสอารกอนเพมมากขน จะเหนไดวามการแบงเขตบรเวณทไดรบอทธพลทางความรอน (HAZ) ไดชดเจนกวา แสดงวาจากสมบตของแกสอารกอนทมความสามารถในการนาความรอนทตา ทาใหการอารคเกดความเขมขนสงเฉพาะจดและเปนบรเวณแคบนน มผลตอการเยนตวของเนอเชอมและความแตกตางของเกรนเกดขน สวนการใชแกสคลม 100%CO2 ลกษณะเกรนของเนอเชอม (AW) และเนอโลหะเดม (BM) มลกษณะทใกลเคยงกน ซงเมอพจารณาจากสมบตทางกลกจะใหคาความแขงแรงทใกลเคยงเชนกน

ภาพประกอบ 4-11 เปรยบเทยบโครงสรางจลภาคของกระแสเชอมมาตรฐานทแกสคลมแตกตางกน

ในสวนของบรเวณ HAZ ลกษณะโครงสรางจลภาคของทกอตราสวนของแกสคลมจะมความละเอยดมากกวาบรเวณเนอเชอมและเนอโลหะเดม ซงเมอพจารณารวมกบผลจากการทดสอบความแขง พบวา บรเวณดงกลาวจะมคาความแขงมากกวาเชนกน โดยเฉพาะทอตราสวนผสมของแกสคลม 80%Ar+20%CO2 ลกษณะของเกรนบรเวณเนอเชอมและเนอโลหะเขตบรเวณ HAZ จะมความละเอยดและใกลเคยงกนมากทสด ซงเมอพจารณาจากสมบตทางกลของคาความแขงแรงสงสดในการทนตอแรงดงกจะใหคามากสดเชนกน แสดงในภาพประกอบ 4-12 (ก) สวนทอตราสวนผสมของแกสคลมตงแต 90%Ar+10%CO2 ขนไป จะมการแบงเขตชนของเขตบรเวณ HAZ ทชดเจน แสดงในภาพประกอบ 4-12 (ข) แสดงใหเหนถง เนอเชอมและเนอโลหะเดมมความแตกตางกน ซงกนาจะสงผลตอสมบตทางกลทแตกตางกนดวย

(ก) 100%CO2 (ข) 75%Ar+25%CO2 (ค) 80%Ar+20%CO2 (ง) 82%Ar+18%CO2

(ฉ) 90%Ar+10%CO2 (ช) 95%Ar+5%CO2 (ซ) 100%Ar (จ) 85%Ar+15%CO2

49

(ก) 80%Ar+20%CO2

(ข) 90%Ar+10%CO2

HAZ

BM

BM

HAZ

ภาพประกอบ 4-12 ลกษณะโครงสรางจลภาคเมอใชแกสคลมทแตกตางกน

4.2.2 ผลจากการเชอมดวยกระแสแบบพลส เมอพจารณาจากขนาดเกรนบรเวณของเนอเชอมและเนอโลหะเขตบรเวณทไดรบ

อทธพลทางความรอน พบวา มลกษณะการเปลยนแปลงของโครงสรางจลภาคทใกลเคยงกนกบการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน โดยเฉพาะทแกสผสมอตราสวน 75%Ar+25%CO2 พบวา มลกษณะเกรนทใกลเคยงกนมากทสด แสดงในภาพประกอบ 4-13(ก) ซงจะสอดคลองกบการตรวจสอบโครงสรางมหภาคและการทดสอบสมบตทางกลท แสดงใหเหนวา แกสผสมดงกลาวมความเหมาะสมสาหรบการเชอมดวยกระแสพลสมากทสด แตเมอมปรมาณแกสอารกอนทเพมมากขนการแบงเขตของบรเวณ HAZ จะเหนชดเจนกวา โดยเฉพาะอยางยงทแกสผสมตงแต 85%Ar+15%CO2 ขนไป แสดงในภาพประกอบ 4-13(ข) จะเหนการแบงเขตไดชดเจนมาก แสดงวา เนอเชอมและเนอโลหะเดมไมสามารถหลอมละลายเปนเนอเดยวกน ซงเมอพจารณาจากลกษณะทางกายภาพและโครงสรางมหภาคประกอบ พบวา แนวเชอมทไดจากการทดลองเชอมจะมลกษณะขอบกพรองเกดขนภายในรอยเชอมเชนกน ดงนน จงพอสรปไดวา การเชอมดวยกระแส

50

แบบพลสอตราสวนของแกสคลมทเหมาะสมควรจะเปนอตราสวนท 75%Ar+25%CO2 หากใชปรมาณอารกอนทมากกวานกอาจจะสงผลเสยตอคณภาพงานเชอมได

ภาพประกอบ 4-13 เปรยบเทยบโครงสรางจลภาคเมอใชแกสอารกอนทแตกตางกน

4.2.3 เปรยบเทยบผลจากการเชอมดวยกระแสทงสองชนด

การเชอมดวยกระแสเชอมทงสองชนด พบวา ททอตราสวนผสมของแกสคลม 100%CO2 , 75%Ar+25%CO2 , 80%Ar+20%CO2 และ 82%Ar+18%CO2 ใหผลโครงสรางจลภาคทใกลเคยงกนแสดงในภาพประกอบ 4-11 และ 4-14 แสดงใหเหนวา การเชอมดวยกระแสทงสองชนดทอตราสวนของแกสคลมดงกลาว ทาใหไดลกษณะของเนอเชอมและบรเวณเขตอทธพลทางความรอนทเหมาะสม โดยอตราสวนผสมแกสคลมประมาณ 85%Ar ขนไป จะสงผลตอการเปลยนแปลงของโครงสรางของเกรนบรเวณเนอเชอมและบรเวณเขตอทธพลทางความรอนทชดเจน

ภาพประกอบ 4-14 เปรยบเทยบโครงสรางจลภาคของกระแสเชอมแบบพลสทแกสคลมแตกตางกน

(ก) 100%CO2 (ข) 75%Ar+25%CO2 (ค) 80%Ar+20%CO2 (ง) 82%Ar+18%CO2

(ฉ) 90%Ar+10%CO2 (ช) 95%Ar+5%CO2 (ซ) 100%Ar

no Process

(จ) 85%Ar+15%CO2

(ก) 75%Ar+25%CO2 (ข) 85%Ar+15%CO2

51

อยางไรกตาม ถงแมวาผลของการเชอมดวยกระแสเชอมทแตกตางกนจะใหผลในแนวทางเดยวกนแตถาพจารณาถงความแตกตางของการเปลยนแปลงของโครงสราง พบวา การเชอมดวยกระแสแบบพลสใหความแตกตางของโครงสรางระหวางเนอเชอมและบรเวณเขตอทธพลทางความรอนชดเจนกวาการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน

สรปผลการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา ของการเชอมเหลกกลาคารบอน

เกรด SS400 โดยกรรมวธการเชอมแมก ผลของการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยาแสดงใหเหนไดวา เมอมการเปลยนแปลงปจจยของการเชอม ไดแก กระแสเชอมและแกสคลมทแตกตางกน จะสงผลใหโครงสรางทางโลหะวทยาเปลยนแปลงไปดวย โดยการเชอมดวยกระแสทงสองชนดทอตราสวนผสมของแกสคลมตงแต 85%Ar+15%CO2 ขนไป จะสงผลตอการเปลยนแปลงของโครงสรางทางโลหะวทยามาก กลาวคอ เมอพจารณาทางกายภาพและโครงสรางทางมหภาค พบวา การเชอมโดยใชอตราสวนของแกสคลมดงกลาว จะสงผลเสยตอคณภาพของงานเชอม เชน การเกดปญหาของรอยกดแหวงบรเวณขอบของรอยเชอม ในเนอเชอมจะเกดจดบกพรองลกษณะ การหลอมละลายไมสมบรณ และเมอพจารณาจากโครงสรางจลภาคกจะใหผลเชนเดยวกน คอ ทระดบของแกสคลมดงกลาวจะใหการหลอมละลายของเนอเชอมและบรเวณ HAZ ทไมสมบรณ สงเกตไดจากมการแบงเขตทชดเจนระหวางเนอเชอมและบรเวณ HAZ ทชดเจน สวนการทดลองเชอมทอตราสวนผสมของแกสคลม 75%Ar+25%CO2 80%Ar+20%CO2 และ 82%Ar+18%CO2 ดวยกระแสเชอมทงสองชนด ผลของการตรวจสอบโครงสรางทางมหภาคแสดงใหเหนถงความสมบรณของรอยเชอมไดด และเมอพจารณาการเปลยนแปลงโครงสรางทางจลภาคของกระแสเชอมทงสองชนดทแกสคลมทง 3 อตราสวน ลกษณะของโครงสรางจะมความใกลเคยงกนมาก แสดงใหเหนถงอตราสวนของแกสในกลมดงกลาวไมมผลตอการเปลยนแปลงหรอมความไวตอการเปลยนแปลงนอย

ดงนน ในงานวจยครงน สามารถสรปผลในสวนของการตรวจสอบโครงสราง

ทางโลหะวทยาไดวา ผลของแกสคลมทอตราสวนแตกตางกน มผลใหเกดการเปลยนแปลงตอโครงสรางทางโลหะวทยาทชดเจน ในการพจารณาถงการเปลยนแปลงของโครงสรางควรพจารณาควบคกนระหวางโครงสรางทางมหภาคและจลภาคเพอความสมบรณของการตรวจสอบ แตอยางไรกตาม ในการตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยาไมไดเปนตวบงบอกทชดเจนวาคณภาพของงานเชอมนนอยในเกณฑทยอมรบได ดงนน เพอใหไดผลลพธทสมบรณจงควรมการทดสอบสมบตทางกลและวเคราะหผลการทดลองควบคกน

52

4.3 การทดสอบแรงดง (Tensile Testing)

4.3.1 ผลจากการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน

พจารณาการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน การใชแกส 100%CO2 เปนแกสคลม จะใหคาความแขงแรงสงสดเฉลยของเนอเชอมตาสดท 574.02 MPa ในขณะทการใชแกสผสมทกอตราสวนจะใหคาความแขงแรงสงสดและคาความแขงแรงทจดครากเฉลยมากกวา 100%CO2 โดยเฉพาะทแกสผสม 80%Ar+20%CO2 จะใหคาความแขงแรงเฉลยสงสดท 775.47 MPa ดงแสดงในตาราง 4-1 และเมอเปรยบเทยบจากโครงสรางทางโลหะวทยา จะเหนไดวาการเชอมดวยแกสคลมทอตราสวนผสม 80%Ar+20%CO2 กจะใหลกษณะของรอยเชอมทสมบรณมากทสดเชนกน แตในทางกลบกน เมอพจารณาจากเปอรเซนตการยดตว การเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 จะใหเปอรเซนตการยดตวสงกวาการเชอมดวยแกสผสมทกอตราสวน แสดงในภาพประกอบ 4-17 หมายความวา การเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 จะใหคณสมบตเดนดานความเหนยวของเนอเชอม ในขณะทการเชอมดวยแกสผสมจะใหสมบตทดในดานความแขงแรงของรอยเชอม ตาราง 4-1 ผลการทดสอบแรงดงเฉลยของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน

Mechanical Properties Run No.

Shielding Gas

Ultimate Tensile Strength (MPa)

Yield Strength (MPa)

Elongation (%)

1 100%CO2 574.02 455.74 40.207 2 75%Ar+25%CO2 688.08 582.05 34.563 3 80%Ar+20%CO2 775.47 659.64 37.470 4 82%Ar+18%CO2 692.61 594.25 39.270 5 85%Ar+15%CO2 724.86 637.65 32.997 6 90%Ar+10%CO2 735.19 639.17 31.757 7 95%Ar+5%CO2 715.24 626.82 30.230 8 100%Ar 717.26 622.33 34.720

53

แตจากผลการวจยในครงน จะเหนไดวา ทอตราสวนผสมของแกสคลมทเหมาะสมของการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน สาหรบการเชอมเหลกกลาคารบอนปานกลาง SS400 คอ ทอตราสวนผสม 80%Ar+20%CO2 ซงจะขดแยงกบผลงานวจยอนๆ ทสรปวา อตราสวนผสมของแกสคลมทเหมาะสาหรบการเชอมเหลกกลาคารบอนดวยกระแสแบบมาตรฐาน จะอยทอตราสวนผสมของแกสคลม 82%Ar+18%CO2 ทงน อาจเนองมาจากความแตกตางของวธการทดลอง เครองมอหรออปกรณทใชสาหรบในงานวจย ตลอดจนสภาพแวดลอมและวธการทดสอบทแตกตางกน ดงนน หากมการศกษาเกยวกบงานวจยดานนเพมเตม ผทาการวจยควรมการศกษาถงขอกาหนดปจจยตางๆ กอนทาการทดลองใหเปนมาตรฐานเชนเดยวกนใหมากทสด เชน การกาหนดคาพารามเตอรในการเชอม การตรวจสอบความบรสทธของแกสทใชในการทดลอง หรอการสอบเทยบความเทยงตรงของเครองมอทใชในการทดสอบ เปนตน

ภาพประกอบ 4-15 กราฟเปรยบเทยบคาความความแขงแรงสงสด

4.3.2 ผลจากการเชอมดวยกระแสแบบพลส

พจารณาการเชอมดวยกระแสแบบพลส ทแกสผสมทกอตราสวนจะใหคาสมบตทางกลทใกลเคยงกน ดงแสดงในตารางท 4-2 โดยผลของการเชอมทอตราสวนผสมของแกสคลม 82%Ar+18%CO2 จะใหคาความแขงแรงสงสดและคาความแขงแรงทจดครากตาสดท 567.02 MPa ในขณะทอตราสวนผสมของแกสคลม 75%Ar+25%CO2 จะใหคาความแขงแรงสงสด เทากบ 684.86 MPa ซงเมอเปรยบเทยบจากโครงสรางทางโลหะวทยาประกอบ จะเหนไดวาการเชอมดวยแกสคลมทอตราสวนผสม 75%Ar+25%CO2 กจะใหลกษณะโครงสรางของรอยเชอมทสมบรณมากทสดเชนกน

54

ตาราง 4-2 ผลการทดสอบแรงดงเฉลยของกระแสเชอมแบบพลส

Mechanical Properties Run No.

Shielding Gas

Ultimate Tensile Strength (MPa)

Yield Strength (MPa)

Elongation (%)

1 75%Ar+25%CO2 684.86 542.08 38.463 2 80%Ar+20%CO2 598.32 475.06 40.527 3 82%Ar+18%CO2 567.02 462.08 37.703 4 85%Ar+15%CO2 608.47 487.54 40.660 5 90%Ar+10%CO2 614.87 485.46 35.503 6 95%Ar+5%CO2 620.85 491.89 38.497 7 100%Ar 627.95 510.68 38.260

ภาพประกอบ 4-16 กราฟเปรยบเทยบคาความแขงแรงทจดคราก

4.3.3 เปรยบเทยบผลจากการเชอมดวยกระแสทงสองชนด

เปรยบเทยบกระแสเชอม พบวา การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐานทกอตราสวนผสมของแกสคลม (ยกเวน100% CO2) จะใหคาความความแขงแรงและความเคนทจดครากไดสงกวา การเชอมดวยกระแสพลส แสดงในภาพประกอบ 4-15 และ 4-16 แตเปอรเซนตการยดตวจะตา แสดงในภาพประกอบ 4-17

55

ภาพประกอบ 4-17 กราฟเปรยบเทยบเปอรเซนตการยดตว

4.4 การทดสอบความแขง (Hardness Testing)

4.4.1 ผลของการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน

การใชแกสผสมทกอตราสวนจะใหคาความแขงทใกลเคยงกน โดยพบวา ความแขงของเนอโลหะงาน (BM) จะสงกวาบรเวณเนอเชอม (WM) เลกนอย สวนบรเวณเขตทไดรบอทธพลจากความรอน (HAZ) จะใหคาความแขงมากสด ซงสามารถอธบายไดวา บรเวณดงกลาวเมอไดรบอทธพลความรอนในขณะเชอมทาใหเกดการเปลยนแปลงโครงสรางกลายเปนโครงสรางแขงจงสงผลกระทบตอคาความแขงทเพมขน ซงจากการทดลองทกอตราสวนของแกสคลมจะใหผลทใกลเคยงกน ดงแสดงในภาพประกอบ 4-18

ภาพประกอบ 4-18 กราฟเปรยบเทยบผลการทดสอบความแขงดวยกระแสเชอมแบบมาตรฐาน

56

4.4.2 ผลของการเชอมดวยกระแสแบบพลส

ทแกสคลมทกอตราสวนจะใหคาความแขงบรเวณเนอโลหะเชอมใกลเคยงกนกบการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน โดยบรเวณ HAZ จะใหคาความแขงเฉลยมากสดเมอเทยบกบบรเวณเนอโลหะเชอมและบรเวณเนอโลหะเดม ดงแสดงในรปท 4-19 อยางไรกตาม เมอเปรยบเทยบการเชอมดวยกระแสทงสองชนด พบวา การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐานจะใหคาความแขงบรเวณ HAZ ทอยตดกบ BM สงกวาการเชอมดวยกระแสพลส สวนบรเวณเนอโลหะเชอมจะใหคาความแขงทใกลเคยงกน

ภาพประกอบ 4-19 กราฟเปรยบเทยบผลการทดสอบความแขงดวยกระแสเชอมแบบพลส

4.5 การวเคราะหขอมลทางสถต

4.5.1 การกาหนดขนาดตวอยาง การกาหนดขนาดตวอยาง (n) เพอทจะไดขนาดของตวอยางทสามารถเปนตวแทน

ของประชากรได คาคงซงทกาหนดใหใชมดงน

4.5.1.1 Type I Error (Alpha: α) = 0.05 4.5.1.2 Power (1-β ) = 0.95 4.5.1.3 Number of Center point = 0 4.5.1.4 Estimate (σ) ประมาณคาไดโดยนาขอมลทไดจากการทดลองประมวลผล

ดวยโปรแกรม MiniTAB เวอรชน 14 เพอประมาณคาความแปรปรวน (Standard Deviation : σ)

57

ได σ เทากบ 64.4 แสดงในตาราง 4-3 โดยไดจากคาความแขงแรงสงสดของการทดสอบดวยแรงดงจากการทดลองเบองตน 1 ซา จานวน 15 ชน แสดงในตาราง 4-4

ตาราง 4-3 การหาคาความแปรปรวน

Descriptive Statistics : Ultimate Tensile Strength (UTS)

N Percent Mean Median SE Mean St Dev Minimum Maximum 15 100 663.2 685.5 16.6 64.4 567.6 763.8

ตาราง 4-4 คาความแขงแรงสงสดจากการทดลองเบองตน

ชนทดลองท ลาดบการเชอม

แบบสม กระแสเชอม แกสคลม

ความแขงแรง สงสด (MPa)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

6 3 10 13 1 4 15 12 2 9 14 11 8 5 7

Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Standard-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc Pulsed-Arc

100%CO2 75%Ar+25%CO2 80%Ar+20%CO2 82%Ar+18%CO2 85%Ar+15%CO2 90%Ar+10%CO2 95%Ar+5%CO2

100%Ar 75%Ar+25%CO2 80%Ar+20%CO2 82%Ar+18%CO2 85%Ar+15%CO2 90%Ar+10%CO2 95%Ar+5%CO2

100%Ar

574.59 694.96 763.84 693.30 732.11 735.93 704.51 724.43

685.54 589.35 567.59 614.55 621.02 611.54 634.23

58

4.5.1.5 Minimum Effect (D) ไดจากคาความแตกตางของคาความแขงแรงดงสงสดจากการทดลองเบองตน มคาเทากบ 763.8 - 567.6 = 196.2 ดงนน สามารถหาขนาดของตวอยางโดยประมวลผล ดวยโปรแกรม MiniTAB เวอรชน 14 ไดขนาดของตวอยาง (Sample Size : n) ในการทดลองสาหรบงานวจยครงน เทากบ 3 ซา แสดงในตาราง 4-5

ตาราง 4-5 การกาหนดขนาดของตวอยาง

4.5.2 การวเคราะหความแปรปรวนของขอมล

4.5.2.1 การวเคราะหขอมล โดยการตรวจสอบจากความถกตองของตวแบบ (Model Adequacy Checking) ดวยโปรแกรม MiniTAB เวอรชน 14 โดยใชขอมลทไดจากการทดสอบดวยแรงดงของคาความแขงแรงสงสดเฉลย แสดงในตารางท 4-6 และ 4-7

ตาราง 4-6 ผลการทดสอบดวยแรงดงของเนอโลหะเชอมดวยกระแสเชอมแบบมาตรฐาน

คาความแขงแรงสงสด (MPa) ลาดบท แกสคลม

รอบท 1 รอบท 2 รอบท 3 เฉลย

1 100%CO2 574.59 570.58 576.89 574.02 2 75%Ar+25%CO2 694.96 683.95 685.33 688.08 3 80%Ar+20%CO2 763.84 786.33 776.25 775.47 4 82%Ar+18%CO2 693.30 688.45 696.07 692.61 5 85%Ar+15%CO2 732.11 720.51 721.96 724.86 6 90%Ar+10%CO2 735.93 730.78 738.87 735.19 7 95%Ar+5%CO2 704.51 725.25 715.96 715.24 8 100%Ar 724.43 712.96 714.39 717.26

Power and Sample Size Alpha = 0.05 Assumed standard deviation = 64.4 Number of Levels = 15

One-way ANOVA

SS Means Sample Size Target Power Actual Power Maximum Difference 19247.2 3 0.95 0.961042 196.2

The sample size is for each level.

59

ตาราง 4-7 ผลการทดสอบดวยแรงดงของเนอโลหะเชอมดวยกระแสเชอมแบบพลส

คาความแขงแรงสงสด (MPa) ลาดบท แกสคลม

รอบท 1 รอบท 2 รอบท 3 เฉลย

1 75%Ar+25%CO2 685.54 680.75 688.28 684.86 2 80%Ar+20%CO2 589.35 606.70 598.92 598.32 3 82%Ar+18%CO2 567.59 563.62 569.86 567.02 4 85%Ar+15%CO2 614.55 604.82 606.04 608.47 5 90%Ar+10%CO2 621.02 611.18 612.41 614.87 6 95%Ar+5%CO2 611.54 629.54 621.47 620.85 7 100%Ar 634.23 624.18 625.44 627.95

จากการตรวจสอบความถกตองของตวแบบ (Model Adequacy Checking) สามารถวเคราะหขอมล แสดงในภาพประกอบ 4-20 และ 4-21

ภาพประกอบ 4-20 การวเคราะหขอมลของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน

60

1) การพจารณาความเปนอสระของขอมลของกระแสเชอมแบบมาตรฐานโดยดจากกราฟ Residuals Versus the Order of the Data แสดงในภาพประกอบ 4-20(ง) เพอพจารณาวาขอมลมลกษณะสมอยภายใตพกดเสนควบคมหรอไม ซงจากรปไมพบความผดปกตของเสนกราฟทแสดงใหเหนวาขอมลมลกษณะเปนแบบสม ในสวนของกระแสเชอมแบบพลสกไมพบความผดปกตเชนกน ดงแสดงในภาพประกอบ 4-21(ง)

2) พจารณาการกระจายตวของขอมล เนองจากขอมลทไดนามาพจารณา

ของแตละกระแสเชอม มจานวนนอยกวา 30 ขอมล จงพจารณาจากรป Normal Probability Plot of the Residuals แสดงในภาพประกอบ 4-20(ก) และ 4-21(ก) ซงจากรปจะเหนวาขอมลของทงสองกระแสเชอม มลกษณะมแนวโนมเปนเสนตรง แตกมบางจดกระจายออกนอกเสนตรงทาใหไมมนใจในการกระจายตวของขอมล จงไดทาการทดสอบความเปน Normal Probability ซาอกครง

เพอพจารณาจากคา P-Value เปรยบเทยบกบคา Alpha: α ทกาหนด

ภาพประกอบ 4-21 การวเคราะหขอมลของกระแสเชอมแบบพลส

61

3) พจารณา Residuals Versus the Fitted Values ทงสองกระแสเชอม ขอมลมลกษณะกระจายตวอยในแนวเดยวกน และมความผนแปรรอบคาศนยทคอยขางสมาเสมอ แสดงในภาพประกอบ 4-20(ข) และ 4-21(ข)

จากความไมมนใจในการกระจายตวของขอมลของการตรวจสอบความถกตอง

ของตวแบบ จงไดทาการทดสอบการกระจายตวแบบปกต (Normal Probability) ซาอกครง เพอพจารณาจากคา P-Value เปรยบเทยบกบคา Alpha (α) ท 0.05 ผลการวเคราะหจากกราฟการกระจายตวแบบปกตของกระแสเชอมแบบมาตรฐานไดคา P-Value เทากบ 0.144 และมขอมลบางจดแกวงออกนอกเสนควบคมหรอนอกขอบเขตของคาความแปรปรวนทยอมรบได แสดงในภาพประกอบ 4-22 จดดงกลาวอาจเปนผลมาจากคาความแขงแรงสงสดในเนอเชอมของการเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 ซงเมอพจารณาจากการทดสอบคาความแขงแรงสงสดของเนอเชอมจะเหนไดวา การเชอมดวยแกสคลม 100%CO2 จะใหคาความแขงแรงสงสดของเนอเชอมทนอยกวาและแตกตางจากเชอมดวยกลมแกสผสมอยมากเชนกน

ภาพประกอบ 4-22 กราฟการกระจายตวแบบปกตของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน

พจารณากราฟการกระจายตวแบบปกตของกระแสเชอมแบบพลสไดคา P-Value เทากบ 0.250 แสดงในภาพประกอบ 4-23 วเคราะหการกระจายของขอมล พบวา อยภายในความแปรปรวนทยอมรบได อยางไรกตาม เมอพจารณาจากคา P-Value ของทงสองกระแสเชอมจะมคา

62

มากกวา Alpha (α) ทกาหนด ทาใหมขอมลสนบสนนไดวาขอมลทไดจากการทดลองมการกระจาย

ตวปกต อยางมนยสาคญ ทระดบ α = 0.05

ภาพประกอบ 4-23 กราฟการกระจายตวแบบปกตของกระแสเชอมแบบพลส

4.5.2.2 การทดสอบความแปรปรวนของขอมล พจารณาจากรปกราฟของการทดสอบความเทากนของความแปรปรวนของทงสองกระแสเชอม แสดงในภาพประกอบ 4-24 พบวา ทอตราสวนของแกสคลม 80%Ar+20%CO2 จะใหคาความแปรปรวนสงกวาการเชอมดวย

4-24 กราฟแสดงการทดสอบความเทากนของความแปรปรวน

63

อตราสวนผสมของแกสคลมอนๆ ซงสามารถอธบายไดวา การเชอมดวยกระแสทแตกตางกนแตใชแกสคลมชนดเดยวกน คอ 80%Ar+20%CO2 จะใหความแตกตางของคาแรงดงทแตกตางกนมากสด หรอมความแปรปรวนมากสด สวนการเชอมทอตราสวนของแกสคลม 90%Ar+10%CO2 จะใหความแปรปรวนนอยทสด

4.5.2.3 วเคราะหขอมลดวยโปรแกรมสถต One-Way ANOVA เพอวเคราะหขอมลและยนยนสมมตฐานในการทดลองวาอทธพลของแกสคลมทแตกตางกนมผลตอกระแสเชอมและความแขงแรงสงสดของเนอเชอมหรอไม

ตาราง 4-8 การวเคราะหขอมลดวยโปรแกรมทางสถต

One-way ANOVA: UTS Source Tensile Strength Error Total

DF SS MS F P 1 37,687 37,687 35.38 0.000 12 12,782 1,065 13 50,469

S = 32.64 R-Sq = 74.67% R-Sq(adj) = 72.56%

Factor Std. Current Pulsed Current

Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled St Dev N Mean St Dev 7 721.24 29.21 7 617.48 35.74 Pooled St Dev = 49.42

จากการวเคราะหขอมลของคาความแขงแรงดงสงสดเฉลยของทงสองกระแสเชอม

แสดงในตาราง 4-8 ไดคาสมประสทธการตดสนใจ R2 เทากบ 74.67% หมายความวา ความผนแปรตางๆ ของการทดลองทสามารถควบคมได (Controllable) เชน เครองมอ อปกรณหรอปจจยตางๆ ทกาหนดใหคงทในการทดลอง มคาเทากบ 74.67% สวนทเหลอประมาณ 25.33% เกดจากปจจยตางๆทไมสามารถควบคมได (Uncontrollable) ดงนน เมอพจารณาจากคา R-Sq = 74.67%การออกแบบการทดลองในครงน ถอไดวาอยในระดบทยอมรบได

64

1) การทดสอบสมมตฐานความแปรปรวนของขอมล

H0 : σ21= σ2

2= σ23 ความแปรปรวนของขอมลจากการทดสอบทง 3 รอบไมแตกตางกน

H1 : σ21≠ σ2

2≠ σ23 ความแปรปรวนของขอมลจากการทดสอบทง 3 รอบแตกตางกน

จากขอกาหนดท Alpha (α) = 0.05 เปรยบเทยบกบคา P-Value = 0.970 ของการทดสอบความเทากนของความแปรปรวน (Bartlett’s Test) แสดงในภาพประกอบ 4-24 จะใหคา มากกวา α ทกาหนด แสดงวาความแปรปรวนในรปของ F มคานอย จงยอบรบ H0 ดงนน จงสามารถอธบายไดวา ความแปรปรวนของขอมลจากผลการทดลองทง 3 รอบ มคาไมแตกตางกน ทระดบความเชอมมน 95%

2) การทดสอบสมมตฐานของกระแสเชอมทงสองชนด

H0 : μ1 = μ2 = 0 กระแสเชอมทง 2 ชนด อทธพลของแกสคลมทกระดบไมมผลตอ ความแขงแรงเฉลยของแนวเชอม H1 : μ1 ≠ μ2 ≠ 0 กระแสเชอมทง 2 ชนด อทธพลของแกสคลมทกระดบมผลตอ

ความแขงแรงเฉลยของแนวเชอม

พจารณาคา P-Value ทไดจากการคานวณดวยโปรแกรมทางสถต จะมคานอยกวา เมอเทยบกบคา α ทกาหนดไวท 0.05 แสดงในตารางท 4-8 ดงนน จงปฏเสธ H0 ดงนน จงสามารถอธบายไดวา การเชอมดวยกระแสทงสองชนดเมอใชอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน จะมผลตอความแขงแรงของเนอเชอมทแตกตางกน อยางมนยสาคญ ทระดบ α = 0.05

3) การทดสอบสมมตฐานของกระแสเชอมแตละชนด

H0 : μ1 = 0 กระแสเชอมแบบมาตรฐาน อทธพลของแกสคลมทกระดบไมมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม H1 : μ1 ≠ 0 กระแสเชอมแบบมาตรฐาน อทธพลของแกสคลมทกระดบมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม H0 : μ2 = 0 กระแสเชอมแบบพลส อทธพลของแกสคลมทกระดบไมมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม H1 : μ2 ≠ 0 กระแสเชอมแบบพลส อทธพลของแกสคลมทกระดบมผลตอความ แขงแรงเฉลยของแนวเชอม

65

สามารถสรปไดเชนเดยวกนกบการทดสอบสมมตฐานของกระแสเชอมทงสองชนด นนคอ ปฏเสธ H0 หมายความวา การเชอมดวยกระแสเชอมแตละชนดเมอใชอตราสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน กจะใหผลตอความแขงแรงของเนอเชอมทแตกตางกนดวย อยางมนยสาคญทระดบ α = 0.05

บทท 5

สรปผลและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผล

จากผลการทดลองเชอมดวยกระแสเชอมและแกสคลมทแตกตางกน สามารถสรปผลจากลกษณะทางกายภาพ การตรวจสอบโครงสรางทางโลหะวทยา และการทดสอบสมบตทางกล ไดดงน

5.1.1 ผลทางกายภาพ และโครงสรางมหภาค พบวา ทกอตราสวนของแกสคลม การ

เชอมดวยกระแสแบบมาตรฐานจะใหลกษณะของแนวเชอมทไดสมบรณและดกวา เมอเทยบกบการเชอมดวย 100%CO2 และการเชอมดวยกระแสพลส

5.1.2 การตรวจสอบโครงสรางจลภาค สามารถบงบอกไดวา การเชอมดวยกระแสเชอม

ทงสองชนด ท 85%Ar ขนไป ทาใหโครงสรางทางจลภาคเกดการแบงเขตระหวางเนอเชอมและเนอโลหะเดม ถอเปนเปนลกษณะโครงสรางทไมสมบรณของรอยเชอม โดยการเชอมดวยกระแสแบบพลสจะเหนไดชดเจนกวาการเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน

5.1.3 ผลการทดสอบสมบตทางกลดวยแรงดง การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐานของ

ทกอตราสวนของแกสผสมจะใหคาความแขงแรงดงสงสดและความความแขงแรงทจดครากของเนอเชอม สงกวา การเชอมดวย CO2 100% และการเชอมดวยกระแสพลส แตเปอรเซนตการยดตวจะตากวา

5.1.4 ผลการทดสอบสมบตทางกลของคาความแขง ทแกสคลมทกอตราสวน ความแขงเนอโลหะงาน (BM) จะสงกวาบรเวณเนอเชอม (WM) เลกนอย สวนบรเวณเขตทไดรบอทธพลจากความรอน (HAZ) จะใหคาความแขงมากสด เปรยบเทยบการเชอมดวยกระแสทงสองชนด พบวา การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐานจะใหคาความแขงบรเวณ HAZ ทอยตดกบ BM สงกวาการเชอมดวยกระแสแบบพลส

66

67

5.1.5 จากโครงสรางทางโลหะวทยา และการทดสอบสมบตทางกลของรอยเชอม พบวา การเชอมดวยกระแสแบบมาตรฐาน อตราสวนผสมของแกสคลมทเหมาะ คอ 80%Ar+20%CO2 โดยใหคาความแขงแรงสงสดขอเนอเชอมได เทากบ 775.47 MPa และการเชอมดวยกระแสแบบพลส อตราสวนผสมของแกสคลมทเหมาะ คอ 75%Ar+25%CO2 จะใหคาความแขงแรงสงสดของเนอเชอมไดเทากบ 684.86 MPa

5.2 ขอเสนอแนะ

5.2.1 อตราสวนผสมของแกสคลมทผานชดผสมแกส ควรวดคาไดเปนตวเลขดจตอล เนองจากอตราสวนของแกสคลมแตละระดบจะมคาทใกลเคยงกนมาก

5.2.2 ในการเชอมชนงานทดลองแตละชนและแตละแนวเชอม ควรมการควบคมปจจยตางๆเชนอณหภมระหวางการเชอมชนงานใหมคาเทากนมากทสด เพอไมใหมผลตอการเปลยนแปลงโครงสรางทางโลหะวทยาอนเกดจากการเยนตวของชนงานทแตกตางกน

5.2.3 ผลของการตรวจสอบโครงสรางจลภาค ควรมการวดขนาดของเกรนเพอทจะ

ไดเปรยบเทยบใหเหนไดชดเจนถงความแตกตางจากการใชกระแสเชอมและแกสคลมในอตราสวนทแตกตางกน

5.2.4 เครองมอและอปกรณในการทดลองควรมการตรวจสอบกอนเสมอ เชน การความ

บรสทธของแกสทใชในการทดลอง ความเทยงตรงของเครองมอทใชในการทดสอบ เปนตน

68

บรรณานกรม [1] คะเนย วรรณโท. 2534. คมอการเชอมโลหะในระบบ GMAW. พมพครงท 1. สวสดการ

สถาบนพฒนาเครองจกรกลและโลหะการ. 74 น. [2] ประวต เตมรตน. 2545. อทธพลของความกวางพลสตอรปรางแนวเชอมของการเชอมอารคโลหะ

แกสคลมดวยกระแสพลส.วทยานพนธวศวกรรมศาสตรมหาบณทต. มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร. 60 น.

[3] สมพร พงศขจร และ ประภาศ เมองจนทรบร. 2540. เทคโนโลยการเชอมสมยใหมสหรบวศวกร. สถาบนพฒนาครอาชวศกษา, 117 น.

[4] สมศกด ปามก ศภชย ทรงศกดนาคน และ นพนธ ศรศกด. 2546. ผลของการผสมแกสารบอนไดออกไซดในแกสอารกอนตอการเชอมเหลกเกรด SN 490 B โดยกระบวนการเชอมมก/แมก. ฝายเทคโนโลยงานเชอม ศนยนวตกรรมทคโนโลย ไทย-ฝรงเศส สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

[5] เอกชย วารนศรรกษ. 2548. การศกษาการถายโอนนาโลหะในกระบวนการเชอโลหะแบบแกสปกคลมแนวเชอมดวยเทคนคสญญาณคลนเสยง. มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร.

[6] Danut Iordachescu. et al., 2006. Influence of Shielding Gases and Process Par Ammeters on Metal Transfer and Bead Shape in MIG Brazed Joints of the Thin Zinc Coated Steel Plates. Materials & Design . pp. 381-390 .

[7] French I.E. and Bosworth M.R. 1995. A Comparison of Pulsed and Conventional Welding with Basic Flux Cored and Metal Cored Welding Wires. Welding Journal Vol. 75. No. 5.pp. 197-s-205-s.

[8] George Linnert. 1983. Welding Metallurgy Carbon and Alloy Steels. Third Edition. Publishers by American Welding Society. Inc.

[9] Johnson J.A. Miller. et al., 2002. Experimental Investigation of Pulse GMAW. Idaho National Engineering and Environmental Laboratory. Idaho Falls Idaho.

[10] Klas Weman. Welding Process Handbook. Woodhead Publishing Limited Cambridge, England, Boca Raton Boston New York Washington,DC

69

[11] Klas Weman and Gunnar Linden. 2006. MIG Welding Guide. Woodhead Publishing and Maney Publishing on behalf of the Institute of Materials, Minerals & Mining.

[12] Larry Jeffus. 1999.Welding Principles and Applications. Fourth Edition . By Delmar Publishers A Division of International Thomson Publishers Inc.

[13] Suban M.and Tusek. J. 2001. Dependence of Melting Rate in MIG/MAG Welding on the type Of Shielding Gas Used. Journal of Materials Processing Technology .

71

ภาคผนวก ก ผลการวเคราะหสวนผสมของวสดทดลองเชอม เกรด SS400

72

ภาคผนวก ข คณสมบตของลวดเชอมตามมาตรฐาน AWS A5.18 ER70S-6

73

ภาคผนวก ค มาตรฐานงานเชอม AWS D1.1/D1.1M:2006

74

ภาคผนวก ค (ตอ) การเตรยมรอยตอตามมาตรฐาน AWS D1.1/D1.1M:2006

75

ภาคผนวก ค. (ตอ) การตดแบงชนงานเพอทดสอบตามมาตรฐาน AWS D1.1/D1.1M:2006

76

ภาคผนวก ค (ตอ) ขนาดชนทดสอบแรงดงของเนอโลหะเชอม (All Weld Metal)

ตามมาตรฐาน AWS D1.1/D1.1M:2006

77

ภาคผนวก ง เปรยบเทยบโครงสรางมหภาค

กระแสเชอม

No อตราสวนแกสคลม แบบมาตรฐาน แบบพลส

1 100%CO2

no process

2 75%Ar+25%CO2

3 80%Ar+20%CO2

4 82%Ar+18%CO2

5 85%Ar+15%CO2

6 90%Ar+10%CO2

7 95%Ar+5%CO2

8 A100%r

78

ภาคผนวก จ เปรยบเทยบโครงสรางจลภาค

กระแสเชอม No

อตราสวนแกสคลม แบบมาตรฐาน แบบพลส

1 100%CO2 no process

2 75%Ar+25%CO2

3 80%Ar+20%CO2

4 82%Ar+18%CO2

5 85%Ar+15%CO2

6 90%Ar+10%CO2

7 95%Ar+5%CO2

8 100%Ar

79

ภาคผนวก ฉ ผลการทดสอบดวยแรงดง

ตารางท 1 แสดงคาความแขงแรงสงสดของแรงดง ของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน

Ultimate Tensile Strength (MPa) ลาดบท

แกสคลม รอบท 1 รอบท 2 รอบท 3 เฉลย

1 100%CO2 574.59 570.58 599.89 574.02 2 75%Ar+25%CO2 694.96 683.95 685.33 688.08 3 80%Ar+20%CO2 763.84 786.33 776.25 775.47 4 82%Ar+18%CO2 693.30 688.45 696.07 692.61 5 85%Ar+15%CO2 732.11 720.51 721.96 724.86 6 90%Ar+10%CO2 735.93 730.78 738.87 735.19 7 95%Ar+5%CO2 704.51 725.25 715.96 715.24 8 100%Ar 724.43 712.96 714.39 717.26

ตารางท 2 แสดงคาความแขงแรงสงสดของแรงดง ของกระแสเชอมแบบพลส

Ultimate Tensile Strength (MPa) ลาดบท แกสคลม

รอบท 1 รอบท 2 รอบท 3 เฉลย 1 75%Ar+25%CO2 685.54 680.75 688.28 684.86 2 80%Ar+20%CO2 589.35 606.70 598.92 598.32 3 82%Ar+18%CO2 567.59 563.62 569.86 567.02 4 85%Ar+15%CO2 614.55 604.82 606.04 608.47 5 90%Ar+10%CO2 621.02 611.18 612.41 614.87 6 95%Ar+5%CO2 611.54 629.54 621.47 620.85 7 100%Ar 634.23 624.18 625.44 627.95

80

ภาคผนวก ฉ (ตอ) ผลการทดสอบดวยแรงดง

ตารางท 3 แสดงคาความแขงแรงทจดคราก ของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน

Yield Strength (MPa) ลาดบท

แกสคลม รอบท 1 รอบท 2 รอบท 3 เฉลย

1 100%CO2 453.01 458.02 456.20 455.74 2 75%Ar+25%CO2 578.56 579.72 587.87 582.05 3 80%Ar+20%CO2 668.87 660.30 649.75 659.64 4 82%Ar+18%CO2 590.68 597.22 594.84 594.25 5 85%Ar+15%CO2 633.82 635.10 644.03 637.65 6 90%Ar+10%CO2 635.33 642.37 639.81 639.17 7 95%Ar+5%CO2 635.60 627.45 617.42 626.82 8 100%Ar 618.60 619.84 628.55 622.33

ตารางท 4 แสดงคาความแขงแรงทจดคราก ของกระแสเชอมแบบพลส

Yield Strength (MPa) ลาดบท แกสคลม

รอบท 1 รอบท 2 รอบท 3 เฉลย 1 75%Ar+25%CO2 538.83 544.79 542.62 542.08 2 80%Ar+20%CO2 481.71 475.54 467.93 475.06 3 82%Ar+18%CO2 459.31 464.39 462.54 462.08 4 85%Ar+15%CO2 484.61 485.59 492.42 487.54 5 90%Ar+10%CO2 482.55 483.52 490.31 485.46 6 95%Ar+5%CO2 498.78 492.38 484.51 491.89 7 100%Ar 507.62 508.64 515.79 510.68

81

ภาคผนวก ฉ (ตอ) ผลการทดสอบดวยแรงดง

ตารางท 5 แสดงคาเปอรเซนตในการยดตว ของกระแสเชอมแบบมาตรฐาน

Percent Elongation (%) ลาดบท

แกสคลม รอบท 1 รอบท 2 รอบท 3 เฉลย

1 100%CO2 40.41 40.25 39.97 40.207 2 75%Ar+25%CO2 34.42 34.91 34.36 34.563 3 80%Ar+20%CO2 37.51 36.91 37.99 37.470 4 82%Ar+18%CO2 39.47 39.31 39.03 39.270 5 85%Ar+15%CO2 32.87 33.33 32.80 32.997 6 90%Ar+10%CO2 31.92 31.79 31.57 31.757 7 95%Ar+5%CO2 30.26 29.78 30.65 30.230 8 100%Ar 34.58 35.07 34.51 34.720

ตารางท 6 แสดงคาเปอรเซนตในการยดตว ของกระแสเชอมแบบพลส

Elongation Percent (%) ลาดบท แกสคลม

รอบท 1 รอบท 2 รอบท 3 เฉลย 1 75%Ar+25%CO2 38.66 38.50 38.23 38.463 2 80%Ar+20%CO2 40.57 39.92 41.09 40.527 3 82%Ar+18%CO2 37.89 37.74 37.48 37.703 4 85%Ar+15%CO2 40.50 41.07 40.42 40.660 5 90%Ar+10%CO2 35.36 35.86 35.29 35.503 6 95%Ar+5%CO2 38.54 37.92 39.04 38.497 7 100%Ar 38.11 38.64 38.03 38.260

ภาคผนวก ซ ผลการทดสอบความแขง

ตารางท 1 ผลการทดสอบความแขง ของชนงานเชอมตามแผนการทดลอง รอบท 1 กระแสเชอมแบบมาตรฐาน (Standard Arc Current)

ตาแหนงทดสอบ / คาความแขง (HV) ลาดบท แกสคลม 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6

1 100%CO2 123.01 121.61 145.99 119.60 113.37 111.46 114.81 114.72 119.98 117.47 140.68 132.57 122.99 2 75%Ar+25%CO2 135.60 145.47 156.14 137.43 111.65 118.70 119.99 119.38 114.49 131.40 174.23 164.53 159.72 3 80%Ar+20%CO2 142.30 151.80 166.08 130.35 101.50 116.41 113.56 112.97 110.36 121.38 146.78 163.61 153.14 4 82%Ar+18%CO2 133.99 161.76 178.78 123.73 114.11 120.86 118.86 115.94 114.11 120.66 146.46 166.81 150.81 5 85%Ar+15%CO2 149.50 161.96 153.09 123.63 123.97 105.47 107.20 115.52 120.93 124.45 143.77 161.96 151.51 6 90%Ar+10%CO2 134.35 146.01 142.82 113.45 105.47 105.90 105.65 107.08 105.57 106.24 151.84 151.92 123.59 7 95%Ar+5%CO2 138.91 133.94 150.65 114.01 109.07 101.25 112.82 104.28 105.92 109.98 152.67 147.07 133.86 8 100%Ar 150.86 140.84 175.29 116.02 108.42 102.35 97.32 97.32 109.34 116.72 166.25 146.17 156.22

กระแสเชอมแบบพลส (Pulsed Arc Current) ตาแหนงทดสอบ / คาความแขง (HV) ลาดบท แกสคลม

6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 1 75%Ar+25%CO2 118.16 116.88 111.45 99.13 103.63 94.55 104.31 100.26 104.81 95.98 101.95 116.84 114.22 2 80%Ar+20%CO2 115.47 116.30 116.69 101.56 91.29 92.64 94.10 92.64 96.34 99.54 112.65 118.34 115.51 3 82%Ar+18%CO2 126.37 137.08 154.15 100.44 108.35 95.42 103.20 101.06 100.70 102.86 143.65 132.45 125.63 4 85%Ar+15%CO2 125.58 129.59 133.08 121.15 117.65 98.92 101.61 107.26 113.06 118.19 138.87 124.25 123.51 5 90%Ar+10%CO2 132.19 137.47 130.80 117.03 113.87 121.97 113.42 128.86 123.86 112.82 123.68 138.01 134.21 6 95%Ar+5%CO2 127.68 131.62 105.16 114.73 102.29 115.75 101.44 100.67 106.51 103.68 101.18 121.30 120.64 7 100%Ar 110.45 111.96 117.92 107.91 94.32 94.27 92.19 92.53 93.54 103.63 113.97 113.90 110.15

ภาคผนวก ซ (ตอ) ผลการทดสอบความแขง

ตารางท 2 ผลการทดสอบความแขง ของชนงานเชอมตามแผนการทดลอง รอบท 2 กระแสเชอมแบบมาตรฐาน (Standard Arc Current)

ตาแหนงทดสอบ / คาความแขง (HV) ลาดบท แกสคลม 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6

1 100%CO2 122.40 121.01 145.26 119.01 112.81 110.91 114.24 114.15 119.38 116.89 139.99 131.92 122.38 2 75%Ar+25%CO2 132.91 142.58 153.03 134.70 109.42 116.34 117.60 117.01 112.21 128.79 170.76 161.25 156.55 3 80%Ar+20%CO2 145.91 155.65 170.30 133.65 104.08 119.36 116.44 115.84 113.16 124.46 150.51 167.76 157.02 4 82%Ar+18%CO2 133.32 160.96 177.90 123.11 113.54 120.26 118.27 115.36 113.54 120.07 145.74 165.99 150.07 5 85%Ar+15%CO2 146.53 158.73 150.05 121.16 121.50 103.38 105.07 113.23 118.53 121.97 140.90 158.73 148.50 6 90%Ar+10%CO2 137.76 149.71 146.44 116.33 108.15 108.59 108.33 109.80 108.25 108.94 155.69 155.77 126.72 7 95%Ar+5%CO2 138.22 133.27 149.91 113.44 108.53 100.75 112.26 103.77 105.39 109.43 151.92 146.34 133.19 8 100%Ar 147.86 138.04 171.80 113.71 106.26 100.31 95.39 95.39 107.17 114.40 162.94 143.26 153.11

กระแสเชอมแบบพลส (Pulsed Arc Current) ตาแหนงทดสอบ / คาความแขง (HV) ลาดบท แกสคลม

6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 1 75%Ar+25%CO2 121.16 119.85 114.28 101.65 106.26 96.95 106.96 102.81 107.47 98.41 104.54 119.81 117.12 2 80%Ar+20%CO2 114.90 115.73 116.11 101.05 90.84 92.18 93.64 92.18 95.87 99.04 112.09 117.76 114.94 3 82%Ar+18%CO2 118.54 128.59 144.61 94.23 101.64 89.52 96.82 94.81 94.46 96.49 134.76 124.25 117.86 4 85%Ar+15%CO2 128.76 132.88 136.46 124.22 120.63 101.43 104.19 109.98 115.93 121.19 142.39 127.40 126.64 5 90%Ar+10%CO2 131.53 136.79 130.15 116.45 113.30 121.36 112.86 128.22 123.24 112.26 123.07 137.32 133.54 6 95%Ar+5%CO2 125.13 129.01 103.07 112.45 100.25 113.44 99.43 98.67 104.39 101.61 99.17 118.89 118.24 7 100%Ar 113.25 114.81 120.92 110.65 96.72 96.67 94.53 94.88 95.91 106.26 116.87 116.79 112.95

ภาคผนวก ซ (ตอ) ผลการทดสอบความแขง

ตารางท 3 ผลการทดสอบความแขง ของชนงานเชอมตามแผนการทดลอง รอบท 3 กระแสเชอมแบบมาตรฐาน (Standard Arc Current)

ตาแหนงทดสอบ / คาความแขง (HV) ลาดบท แกสคลม 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6

1 100%CO2 119.96 118.60 142.37 116.64 110.57 108.70 111.96 111.88 117.01 114.57 137.20 129.29 119.94 2 75%Ar+25%CO2 136.28 146.20 156.91 138.12 112.20 119.29 120.58 119.98 115.06 132.06 175.09 165.35 160.52 3 80%Ar+20%CO2 145.19 155.65 170.30 133.65 104.08 119.36 116.44 115.84 113.16 124.46 150.51 167.76 157.02 4 82%Ar+18%CO2 130.67 161.76 178.78 123.73 114.11 120.86 118.86 115.94 114.11 120.66 146.46 166.81 150.81 5 85%Ar+15%CO2 150.25 162.76 153.85 124.24 124.58 106.00 107.74 116.10 121.53 125.07 144.48 162.76 152.27 6 90%Ar+10%CO2 137.08 149.71 146.44 116.33 108.15 108.59 108.33 109.80 108.25 108.94 155.69 155.77 126.72 7 95%Ar+5%CO2 135.47 133.94 150.65 114.01 109.07 101.25 112.82 104.28 105.92 109.98 152.67 147.07 133.86 8 100%Ar 151.61 141.54 176.16 116.59 108.96 102.86 97.81 97.81 109.89 117.30 167.07 146.89 156.99

กระแสเชอมแบบพลส (Pulsed Arc Current) ตาแหนงทดสอบ / คาความแขง (HV) ลาดบท แกสคลม

6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 1 75%Ar+25%CO2 120.56 119.25 113.72 101.14 105.74 96.47 106.43 102.30 106.94 97.93 104.02 119.21 116.54 2 80%Ar+20%CO2 112.62 115.73 116.11 101.05 90.84 92.18 93.64 92.18 95.87 99.04 112.09 117.76 114.94 3 82%Ar+18%CO2 121.55 131.20 147.54 96.14 103.71 91.33 98.78 96.73 96.38 98.45 137.49 126.77 120.25 4 85%Ar+15%CO2 128.13 132.22 135.79 123.60 120.04 100.93 103.68 109.43 115.35 120.59 141.68 126.77 126.02 5 90%Ar+10%CO2 128.92 136.79 130.15 116.45 113.30 121.36 112.86 128.22 123.24 112.26 123.07 137.32 133.54 6 95%Ar+5%CO2 128.31 131.62 105.16 114.73 102.29 115.75 101.44 100.67 106.51 103.68 101.18 121.30 120.64 7 100%Ar 112.69 114.24 120.32 110.10 96.24 96.19 94.06 94.41 95.43 105.74 116.29 116.21 112.39

ภาคผนวก ซ (ตอ) ผลการทดสอบความแขง

ตารางท 4 ผลการทดสอบความแขงเฉลยของการเชอมทง 3 รอบการทดลอง กระแสเชอมแบบมาตรฐาน (Standard Arc Current)

ตาแหนงทดสอบ / คาความแขง (HV) ลาดบท แกสคลม 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6

1 100%CO2 121.79 120.41 144.54 118.42 112.25 110.36 113.67 113.58 118.79 116.31 139.29 131.26 121.77 2 75%Ar+25%CO2 134.93 144.75 155.36 136.75 111.09 118.11 119.39 118.79 113.92 130.75 173.36 163.71 158.93 3 80%Ar+20%CO2 144.47 154.11 168.61 132.33 103.05 118.18 115.29 114.69 112.04 123.23 149.02 166.10 155.47 4 82%Ar+18%CO2 132.66 160.16 177.01 122.50 112.98 119.66 117.68 114.79 112.98 119.47 145.01 165.16 149.32 5 85%Ar+15%CO2 148.76 161.15 152.33 123.01 123.35 104.95 106.67 114.95 120.33 123.83 143.05 161.15 150.76 6 90%Ar+10%CO2 136.40 148.23 144.99 115.18 107.08 107.51 107.26 108.71 107.18 107.86 154.15 154.23 125.47 7 95%Ar+5%CO2 137.53 132.61 149.16 112.88 107.99 100.25 111.70 103.25 104.87 108.89 151.16 145.61 132.53 8 100%Ar 150.11 140.14 174.42 115.44 107.88 101.84 96.84 96.84 108.80 116.14 165.42 145.44 155.44

กระแสเชอมแบบพลส (Pulsed Arc Current) ตาแหนงทดสอบ / คาความแขง (HV) ลาดบท แกสคลม

6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 1 75%Ar+25%CO2 119.96 118.66 113.15 100.64 105.21 95.99 105.90 101.79 106.41 97.44 103.50 118.62 115.96 2 80%Ar+20%CO2 114.33 115.15 115.53 100.55 90.39 91.72 93.17 91.72 95.39 98.55 111.53 117.17 114.37 3 82%Ar+18%CO2 120.35 130.55 146.81 95.66 103.19 90.88 98.29 96.25 95.90 97.96 136.81 126.14 119.65 4 85%Ar+15%CO2 127.49 131.56 135.11 122.99 119.44 100.43 103.16 108.89 114.78 119.99 140.98 126.14 125.39 5 90%Ar+10%CO2 130.88 136.11 129.50 115.87 112.74 120.76 112.30 127.58 122.63 111.70 122.46 136.64 132.88 6 95%Ar+5%CO2 127.04 130.97 104.64 114.16 101.78 115.17 100.94 100.17 105.98 103.16 100.68 120.70 120.04 7 100%Ar 112.13 113.67 119.72 109.55 95.76 95.71 93.59 93.94 94.96 105.21 115.71 115.63 111.83

86

ประวตผเขยน

ชอ สกล นายยงยทธ ดลยกล รหสประจาตวนกศกษา 4812106 วฒการศกษา

วฒ ชอสถาบน ปทสาเรจการศกษา วศวกรรมศาสตรบณฑต (วศวกรรมอตสาหการ)

สถาบนเทคโนโลยราชมงคล 2538

ทนการศกษา (ทไดรบในระหวางการศกษา)

ทนพฒนาบคลากร ประจาปงบประมาณ 2548 มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย ตาแหนงและสถานททางาน ตาแหนง อาจารยระดบ 7 สถานททางาน มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย เลขท 1 ถ.ราชดาเนนนอก ต.บอยาง อ.เมอง จ.สงขลา 90000 การตพมพเผยแพรผลงาน ยงยทธ ดลยกล และคณะ. 2551 “ศกษาโครงสรางทางโลหะวทยาและสมบตทางกลของการเชอม เหลกกลาคารบอนดวยกระแสเชอมและสวนผสมของแกสคลมทแตกตางกน โดย กรรมวธการเชอมแมก” การประชมวชาการทางวศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยสงขลา นครนทร ครงท 6 ระหวาง 8-9 พฤษภาคม 2551. สงขลา : มหาวทยาลยสงขลา นครนทร. หนา 89.