งานเชื่อมเป็นกระบวนการที่สำคัญในอุตสาหกรรมการผลิต การก่อสร้าง และงานซ่อมบำรุง ซึ่งช่วยให้วัสดุโลหะสามารถเชื่อมต่อกันได้อย่างแข็งแรงและถาวร การเลือกประเภทของงานเชื่อมขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ชนิดของโลหะ ความหนาของชิ้นงาน สภาพแวดล้อมในการทำงาน และคุณสมบัติของรอยเชื่อมที่ต้องการ
งานเชื่อม คืออะไร ?
งานเชื่อม (Welding) คือกระบวนการเชื่อมต่อโลหะหรือวัสดุชนิดอื่นเข้าด้วยกันโดยใช้ความร้อน แรงดัน หรือทั้งสองอย่างร่วมกัน เพื่อทำให้ชิ้นงานหลอมรวมกันเป็นเนื้อเดียว กระบวนการเชื่อมอาจใช้ตัวเติม (Filler Material) เพื่อช่วยสร้างรอยเชื่อมที่แข็งแรงและสมบูรณ์มากขึ้น งานเชื่อมเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตยานยนต์ อุตสาหกรรมการก่อสร้าง อุตสาหกรรมการบิน และการซ่อมบำรุงโครงสร้างโลหะ
งานเชื่อมสามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภทขึ้นอยู่กับเทคนิคและอุปกรณ์ที่ใช้ โดยแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป ซึ่งการเลือกใช้วิธีเชื่อมที่เหมาะสมจะช่วยให้ได้งานที่มีคุณภาพและประสิทธิภาพสูงสุด
ก่อนทำงานเชื่อมไม่ว่าประเภท ไหนต้องมีการขอ Hot Work Permit ก่อนปฏิบัติงาน ซึ่งจุดนี้จะเป็นหน้าที่ของผู้เฝ้าระวังไฟ
ประเภทของงานเชื่อม มีอะไรบ้าง
1. การเชื่อมด้วยแก๊ส (Oxy-Fuel Welding – OFW)
การเชื่อม OFW เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้เปลวไฟจากการเผาไหม้ของก๊าซเชื้อเพลิงร่วมกับออกซิเจน เพื่อให้เกิดความร้อนสูงพอที่จะหลอมละลายโลหะและเชื่อมติดกัน กระบวนการนี้เป็นหนึ่งในวิธีการเชื่อมที่เก่าแก่ และยังคงได้รับความนิยมในการเชื่อมโลหะบางประเภท เช่น ทองแดง ทองเหลือง และอะลูมิเนียม
หลักการทำงานของ OFW
- จ่ายแก๊สเชื้อเพลิงและออกซิเจน – ใช้ก๊าซอะเซทิลีน (Acetylene) หรือก๊าซอื่นๆ เช่น โพรเพน ร่วมกับออกซิเจน
- จุดไฟให้เกิดเปลวไฟร้อนสูง – ควบคุมอัตราส่วนของออกซิเจนและเชื้อเพลิงเพื่อให้ได้เปลวไฟที่เหมาะสม
- หลอมละลายชิ้นงาน – ใช้เปลวไฟให้ความร้อนแก่โลหะจนถึงจุดหลอมเหลว
- เติมลวดเชื่อม (ถ้าจำเป็น) – ลวดเชื่อมช่วยเสริมเนื้อโลหะและทำให้รอยเชื่อมแข็งแรงขึ้น
- ปล่อยให้โลหะเย็นตัวลง – แนวเชื่อมแข็งตัวและเชื่อมติดกัน
ข้อดี:
- สามารถควบคุมความร้อนได้ง่าย
- ใช้เชื่อมโลหะบางได้ดี
- อุปกรณ์พกพาสะดวก
ข้อเสีย:
- อัตราการเชื่อมช้า
- ไม่เหมาะกับโลหะหนาหรือโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง
2. การเชื่อมอาร์คโลหะด้วยมือ (Shielded Metal Arc Welding – SMAW)
การเชื่อม SMAW หรือที่เรียกกันว่า “การเชื่อมไฟฟ้า” เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างอาร์คระหว่างลวดเชื่อมหุ้มฟลักซ์ (Electrode) กับชิ้นงานโลหะ ความร้อนที่เกิดจากอาร์คจะหลอมละลายโลหะและฟลักซ์เพื่อสร้างแนวเชื่อมที่แข็งแรง
หลักการทำงานของ SMAW
- สร้างอาร์คไฟฟ้า – เชื่อมโดยใช้กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดอาร์คระหว่างลวดเชื่อมและชิ้นงาน
- หลอมละลายโลหะ – ความร้อนจากอาร์คจะทำให้ลวดเชื่อมและชิ้นงานหลอมรวมกัน
- ฟลักซ์ช่วยปกป้องแนวเชื่อม – ฟลักซ์ที่หุ้มลวดเชื่อมจะละลายและสร้างก๊าซปกคลุมแนวเชื่อม ช่วยลดการปนเปื้อนจากอากาศ
- เกิดสแลก (Slag) – เศษฟลักซ์ที่แข็งตัวจะช่วยป้องกันแนวเชื่อมจากการออกซิไดซ์ หลังเชื่อมเสร็จต้องขจัดออก
ข้อดี:
- ใช้งานง่ายและมีอุปกรณ์ไม่ซับซ้อน
- สามารถใช้งานในที่โล่งแจ้งได้
- เหมาะกับงานเชื่อมโครงสร้างและงานซ่อมบำรุง
ข้อเสีย:
- ต้องเปลี่ยนอิเล็กโทรดบ่อย
- มีสะเก็ดและควันเยอะ
- อัตราการเชื่อมต่ำเมื่อเทียบกับการเชื่อมแบบอื่น
3. การเชื่อม MIG/MAG (Gas Metal Arc Welding – GMAW)
การเชื่อม MIG (Metal Inert Gas) และ MAG (Metal Active Gas) หรือที่เรียกรวมกันว่า GMAW (Gas Metal Arc Welding) เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้ลวดเชื่อมชนิดต่อเนื่อง (Wire Electrode) และก๊าซปกคลุมเพื่อป้องกันแนวเชื่อมจากการปนเปื้อนของอากาศ
- MIG (Metal Inert Gas Welding) – ใช้ก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน (Ar) หรือฮีเลียม (He) เหมาะกับอลูมิเนียม ทองแดง และโลหะไม่เป็นสนิม
- MAG (Metal Active Gas Welding) – ใช้ก๊าซกึ่งเฉื่อย เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) หรือส่วนผสมของ CO₂ และอาร์กอน เหมาะกับเหล็กกล้า
หลักการทำงานของ GMAW
- ปล่อยลวดเชื่อมอย่างต่อเนื่อง – ใช้ลวดเชื่อมเป็นอิเล็กโทรดแทนธูปเชื่อม
- สร้างอาร์คไฟฟ้า – ลวดเชื่อมสัมผัสชิ้นงานและเกิดอาร์คความร้อนสูง
- ก๊าซปกคลุมแนวเชื่อม – ก๊าซเฉื่อยหรือกึ่งเฉื่อยช่วยป้องกันแนวเชื่อมจากออกซิเจนและไนโตรเจน
- หลอมละลายและรวมโลหะเข้าด้วยกัน – ได้แนวเชื่อมที่แข็งแรงและเรียบเนียน
- ไม่มีสแลก (Slag-Free Welding) – ไม่ต้องขจัดเศษฟลักซ์เหมือน SMAW
ข้อดี:
- เชื่อมได้เร็ว
- รอยเชื่อมเรียบและสวยงาม
- เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรม
ข้อเสีย:
- อุปกรณ์มีความซับซ้อน
- ไม่เหมาะกับการใช้งานในที่ลมแรง
4. การเชื่อม TIG (Gas Tungsten Arc Welding – GTAW)
การเชื่อม GTAW หรือ TIG เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้ไฟฟ้าเพื่อสร้างอาร์คระหว่างลวดเชื่อมและชิ้นงาน โดยใช้แท่งทังสเตนเป็นอิเล็กโทรด ซึ่งไม่หลอมละลายและไม่ถูกใช้ในการเติมวัสดุ นอกจากนี้ยังใช้ก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน (Ar) หรือฮีเลียม (He) ในการปกคลุมแนวเชื่อมเพื่อป้องกันการปนเปื้อนจากอากาศ
หลักการทำงานของ TIG
- สร้างอาร์คไฟฟ้า – อาร์คเกิดขึ้นระหว่างแท่งทังสเตนและชิ้นงาน
- ใช้แท่งทังสเตน – แท่งทังสเตนไม่หลอมละลาย แต่ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดอาร์ค
- ใช้ลวดเชื่อมเพิ่มเติม – เติมลวดเชื่อมเข้าไปในแนวเชื่อม (ถ้าจำเป็น)
- ก๊าซปกคลุม – ใช้ก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน เพื่อป้องกันการปนเปื้อนและรักษาความสะอาดของแนวเชื่อม
- หลอมละลายชิ้นงาน – ความร้อนจากอาร์คทำให้ชิ้นงานหลอมละลายและเชื่อมติดกัน
ข้อดี:
- ให้รอยเชื่อมคุณภาพสูง
- ใช้กับโลหะหลายประเภท เช่น อะลูมิเนียม และสแตนเลส
- ไม่เกิดสะเก็ดไฟ
ข้อเสีย:
- ความเร็วในการเชื่อมต่ำ
- ต้องใช้ทักษะสูง
5. การเชื่อมฟลักซ์คอร์ (Flux-Cored Arc Welding – FCAW)
การเชื่อม FCAW เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้ลวดเชื่อมที่มีฟลักซ์ภายใน ซึ่งจะละลายและทำหน้าที่ปกคลุมแนวเชื่อมระหว่างการเชื่อม กระบวนการนี้คล้ายกับการเชื่อม MIG แต่มีฟลักซ์ภายในลวดเชื่อมที่ช่วยป้องกันการปนเปื้อนจากอากาศ และเพิ่มคุณสมบัติในการเชื่อม เช่น ความแข็งแรงและการหลอมละลายที่ดีขึ้น
หลักการทำงานของ FCAW
- จ่ายลวดเชื่อมที่มีฟลักซ์ – ใช้ลวดที่มีฟลักซ์อยู่ภายใน ซึ่งจะหลอมละลายในระหว่างการเชื่อม
- สร้างอาร์คไฟฟ้า – ลวดเชื่อมสัมผัสกับชิ้นงานและเกิดอาร์คไฟฟ้าที่หลอมละลายโลหะทั้งสองด้าน
- ฟลักซ์ปกคลุมแนวเชื่อม – ฟลักซ์ภายในลวดจะหลอมละลายและช่วยปกป้องแนวเชื่อมจากการปนเปื้อน
- เติมลวด – ลวดเชื่อมจะเติมเข้าสู่แนวเชื่อมพร้อมกับการหลอมละลายของชิ้นงานเพื่อสร้างรอยเชื่อม
- กระบวนการที่เร็วและมีประสิทธิภาพ – สามารถเชื่อมได้เร็วและมีความทนทานสูง
ข้อดี:
- เชื่อมได้เร็ว
- ใช้ในงานภาคสนามได้ดี
ข้อเสีย:
- มีสะเก็ดเชื่อมเยอะ
- ต้องการอุปกรณ์พิเศษ
6. การเชื่อมใต้น้ำ (Submerged Arc Welding – SAW)
การเชื่อม SAW เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้แหล่งไฟฟ้าในการสร้างอาร์คระหว่างลวดเชื่อมและชิ้นงาน โดยที่อาร์คจะถูกปกคลุมด้วยฟลักซ์ผงที่หลอมละลายและปกป้องแนวเชื่อมจากการปนเปื้อนจากอากาศ ข้อดีของกระบวนการนี้คือสามารถเชื่อมได้อย่างรวดเร็วและมีคุณภาพสูง โดยไม่มีการปนเปื้อนของอากาศ
หลักการทำงานของ SAW
- ใช้ลวดเชื่อม – ลวดเชื่อมที่ใช้ในการเชื่อมใต้น้ำมีขนาดใหญ่ และมีฟลักซ์ผงเคลือบ
- สร้างอาร์คไฟฟ้า – อาร์คไฟฟ้าจะเกิดขึ้นระหว่างลวดเชื่อมและชิ้นงาน เมื่อไฟฟ้าไหลผ่าน
- ฟลักซ์ผงปกคลุมอาร์ค – ฟลักซ์จะหลอมละลาย ปกคลุมอาร์คและแนวเชื่อม เพื่อป้องกันการปนเปื้อนจากอากาศ
- เติมวัสดุ – ฟลักซ์ที่หลอมละลายช่วยเติมวัสดุลงในแนวเชื่อมเพื่อสร้างการเชื่อมที่แข็งแรง
- เชื่อมโดยไม่มีการสัมผัสกับอากาศ – ด้วยฟลักซ์ผงที่ปกคลุมทำให้การเชื่อมไม่มีการสัมผัสกับอากาศ ทำให้คุณภาพของเชื่อมสูง
ข้อดี:
- เชื่อมได้ต่อเนื่อง
- ให้รอยเชื่อมที่แข็งแรงและมีคุณภาพสูง
ข้อเสีย:
- ใช้กับชิ้นงานขนาดใหญ่เท่านั้น
- อุปกรณ์มีราคาสูง
7. การเชื่อมด้วยลำอิเล็กตรอน (Electron Beam Welding – EBW) และเลเซอร์ (Laser Beam Welding – LBW)
การเชื่อม EBW และ LBW เป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้ลำอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงเพื่อหลอมละลายชิ้นงานและสร้างรอยเชื่อม โดยลำอิเล็กตรอนจะถูกยิงจากปืนอิเล็กตรอนลงไปยังวัสดุที่จะเชื่อม กระบวนการนี้มักจะใช้ในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ เช่น ภายในห้องสุญญากาศ เพื่อป้องกันการปนเปื้อนจากอากาศ
หลักการทำงานของ EBW
- สร้างลำอิเล็กตรอน – ลำอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงจะถูกยิงออกจากปืนอิเล็กตรอน
- หลอมละลายวัสดุ – ลำอิเล็กตรอนจะกระทบกับวัสดุที่ต้องการเชื่อมและหลอมละลายวัสดุนั้น
- การเชื่อม – ชิ้นงานจะเชื่อมกันผ่านการหลอมละลายและการเติมวัสดุเชื่อม
ข้อดี:
- ความแม่นยำสูง
- เหมาะกับชิ้นงานขนาดเล็กและซับซ้อน
ข้อเสีย:
- ค่าใช้จ่ายสูง
- ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ
ตารางเปรียบเทียบข้อดี-ข้อเสียของการเชื่อมแต่ละประเภท
| ประเภทการเชื่อม | ข้อดี | ข้อเสีย |
|---|---|---|
| SMAW | ใช้งานง่าย, เหมาะกับภาคสนาม | มีสะเก็ดเยอะ, อัตราการเชื่อมต่ำ |
| OFW | ควบคุมความร้อนได้ดี | อัตราการเชื่อมช้า |
| GMAW | เชื่อมได้เร็ว, รอยเชื่อมเรียบ | ไม่เหมาะกับที่มีลมแรง |
| GTAW | คุณภาพสูง, ไม่เกิดสะเก็ด | เชื่อมช้า, ต้องใช้ทักษะสูง |
| FCAW | เชื่อมได้เร็ว, ใช้งานภาคสนาม | มีสะเก็ดเยอะ |
| SAW | เชื่อมต่อเนื่อง, แข็งแรง | ใช้กับชิ้นงานใหญ่เท่านั้น |
| EBW/LBW | แม่นยำสูง | ค่าใช้จ่ายสูง |
ในงานที่มีการใช้งานร้อน หรืองานที่ก่อให้เกิดประกายไฟมักจะมีความเสี่ยงเกี่ยวกับอัคคีภัย ตามสถิติอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นได้บ่อยที่สุดในโรงงาน ปี 2567 อัคคภัยคิดเป็น 75% ของอุบัติเหตุทั้งหมด ซึ่งหากทางโรงงานจะต้องมีการใช้เจียรไน เชื่อม ตัด หรืองานที่ทำให้มีประกายไฟขึ้นมักจะมีผู้ดูแลความปลอดภัย ทางด้านนี้โดยเฉพาะนั้นก็คือ ผู้เฝ้าระวังไฟ
อ่านเพิ่มเติม : ผู้เฝ้าระวังไฟ คือใคร
อุปกรณ์ป้องกันที่มักใช้ในงานเชื่อม
สำหรับผู้ที่ทำงานเชื่อม จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล หรือ PPE ที่ใช้สำหรับงานเชื่อมโดยเฉพาะ โดยอุปกรณ์ที่จำเป็นต้องมี ดังนี้:
- หน้ากากเชื่อม (Welding Helmet) – ป้องกันดวงตาและใบหน้าจากแสงจ้า รังสี UV และสะเก็ดไฟ
- แว่นตานิรภัย (Safety Glasses) – ป้องกันดวงตาจากประกายไฟและเศษโลหะ
- ถุงมือเชื่อม (Welding Gloves) – ป้องกันมือจากความร้อนและสะเก็ดไฟ
- เสื้อและกางเกงกันไฟ (Flame-Resistant Clothing) – ป้องกันร่างกายจากความร้อนและประกายไฟ
- ผ้าคลุมหนังหรือเอี๊ยมหนัง (Leather Apron) – เพิ่มการป้องกันบริเวณลำตัวจากสะเก็ดไฟและโลหะร้อน
- รองเท้านิรภัย (Safety Boots) – ป้องกันเท้าจากของหนัก ความร้อน และประกายไฟ
- เครื่องช่วยหายใจหรือหน้ากากกันฝุ่น (Respirator/Mask) – ลดการสูดดมควันและไอโลหะจากกระบวนการเชื่อม
- ที่อุดหูหรือที่ครอบหู (Ear Protection) – ลดเสียงดังจากเครื่องมือเชื่อมที่อาจส่งผลต่อการได้ยิน
การใช้อุปกรณ์ป้องกันเหล่านี้ช่วยลดความเสี่ยงและเพิ่มความปลอดภัยในการทำงานเชื่อม
สรุป
การเลือกประเภทของการเชื่อมขึ้นอยู่กับลักษณะงานและปัจจัยแวดล้อม การเชื่อม SMAW และ FCAW เหมาะกับงานภาคสนาม ขณะที่ TIG และ MIG เหมาะกับงานที่ต้องการรอยเชื่อมคุณภาพสูง ส่วน EBW และ LBW ใช้กับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง การเข้าใจข้อดี-ข้อเสียของแต่ละกระบวนการช่วยให้เลือกใช้เทคนิคที่เหมาะสมที่สุด
เอกสารอ้างอิง
- American Welding Society (AWS). (2020). Welding Handbook.
- ASM International. (2017). Welding, Brazing, and Soldering.
- ISO 9606-1:2017. Qualification testing of welders.
บทความที่น่าสนใจ
- วิธีเลือกเครื่องสูบน้ำดับเพลิง ให้เหมาะกับสำหรับอาคาร
- Safety Patrol คืออะไร
- สายดับเพลิงคือออะไร และมาตรฐานที่ต้องรู้
- หลักการจัดการและการป้องกันอุบัติเหตุ ในสถานประกอบการ
