แผ่นจีไอเคลือบสังกะสีเบาน้ำหนักเบาที่ใช้เชื่อมกันทุกวัน — เช่น โครงตัวเครื่องใช้ไฟฟ้า ท่อระบายอากาศ แผงตัวถังยานพาหนะ และตู้ควบคุมไฟฟ้า — แต่กลับยังคงเป็นวัสดุจีไอประเภทหนึ่งที่ผู้ประกอบชิ้นส่วนมักจัดการผิดพลาดมากที่สุด ชั้นสังกะสีที่ปกป้องแผ่นจีไอเคลือบสังกะสีขณะใช้งานจริง กลับกลายเป็นปัญหาในการเชื่อมที่โต๊ะทำงาน: เพราะสังกะสีเดือดที่อุณหภูมิ 907 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของเหล็กมาก ทำให้เกิดการกลายเป็นไอ สร้างควัน ความพรุน กระเด็นของโลหะหลอมละลาย และอาร์คไม่เสถียร เราเรียนรู้เรื่องนี้ร่วมกับลูกค้าของเรา: ศูนย์แปรรูปของเราที่เมืองเหลียวหนิงดำเนินสายการตัดแยก (slitting) และสายการตัดตามความยาว (cut-to-length) ซึ่งเตรียมวัสดุเบาน้ำหนักเบาสำหรับผู้ประกอบชิ้นส่วนรายต่อไปอย่างสม่ำเสมอ รวมถึงเศษขอบวัสดุจากงานคอยล์พีพีจีแอลเบาน้ำหนักเบาด้วย คู่มือนี้รวบรวมแนวปฏิบัติจริงที่ช่างเทคนิคของเราสอนแก่ผู้ซื้อทุกรายที่นำจีไอที่เราจัดส่งไปใช้เชื่อม
เหตุใดชั้นเคลือบสังกะสีจึงทำให้การเชื่อมซับซ้อนขึ้น
ในระหว่างการเชื่อมแบบอาร์ค ซิงก์ที่ผิวสัมผัสจะระเหยตัวก่อนที่เหล็กจะหลอมละลาย ไอระเหยนี้ไหลเข้าสู่คอลัมน์อาร์ค ทำให้เกิดความไม่เสถียร และสร้างควันออกไซด์ของซิงก์ที่มีสีเขียวอมเทา ไอระเหยที่ไม่สามารถหนีออกไปได้ก่อนที่วัสดุจะแข็งตัว จะทิ้งรูพรุนไว้ตามแนวรอยเชื่อม ส่วนของเหลวที่อุดมด้วยซิงก์ยังแพร่กระจายลงในบ่อเชื่อมอย่างไม่สม่ำเสมอ จึงก่อให้เกิดเศษโลหะกระเด็นออกมา สำหรับแผ่นที่มีความหนา 0.5–1.2 มิลลิเมตร มวลความร้อนมีค่าน้อยมาก จึงไม่สามารถดูดซับความร้อนได้เพียงพอ ทำให้เกิดปัญหาการทะลุทะลวง (burn-through) ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวแบบที่สาม ปัญหาทั้งสามประการนี้สามารถจัดการได้ — แต่ต้องอาศัยการเลือกวิธีการเชื่อมอย่างรอบคอบ การควบคุมพารามิเตอร์อย่างเคร่งครัด และการจัดการควันอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งขั้นตอนทั้งห้าข้อต่อไปนี้จะครอบคลุมประเด็นดังกล่าวตามลำดับ
ขั้นตอนที่ 1: เตรียมรอยต่อและสถานที่ทำงาน
- ทำความสะอาดคราบน้ำมันออกเป็นระยะ 20–30 มิลลิเมตร ตามแนวรอยต่อ GI โดยคราบน้ำมันที่เหลืออยู่จะทำให้เกิดรูพรุนมากยิ่งขึ้น แม้กระทั่งมากกว่าผลกระทบจากซิงก์เอง
- หากการออกแบบอนุญาต ให้จัดแนวรอยต่อให้ไอซิงก์สามารถระบายออกได้อย่างสะดวก — ตัวอย่างเช่น การเชื่อมขอบแผ่นที่ทับซ้อนกัน (edge-welded laps) และการเชื่อมแบบปลั๊กที่มีช่องระบายอากาศ (vented plug welds) จะระบายไอได้ดีกว่าการเชื่อมแบบปิดสนิท (sealed configurations) อย่างมาก
- ถ้าข้อกำหนดยอมรับได้ ให้ขัดสังกะสีออกเป็นแถบกว้าง 10 มิลลิเมตรตามรอยต่อที่รับน้ำหนัก; สำหรับชิ้นส่วนที่การป้องกันการกัดกร่อนแบบเสียสละมีความสำคัญยิ่ง ให้เชื่อมผ่านชั้นเคลือบแทน
- จัดตั้งระบบดูดควัน: แขนดูดแบบยืดหยุ่นที่วางห่างจากอาร์ค 200–300 มิลลิเมตร คือระยะต่ำสุดที่จำเป็นเพื่อให้สอดคล้องกับขีดจำกัดการสัมผัสควันจากการเชื่อม
- ยึดแผ่นบางไว้กับแท่งรองทองแดงเพื่อระบายความร้อนและรองรับแนวหลอมเหลว
ขั้นตอนที่ 2: เลือกวิธีการเชื่อมที่เหมาะสม
|
กระบวนการผลิต
|
ความหนาของ GI ที่ดีที่สุด
|
บันทึกภาคสนาม
|
|
การเชื่อมแบบ MIG/MAG แบบอาร์คสั้น
|
0.6–3.0 มม.
|
วิธีการหลักที่ใช้งานได้ดีที่สุด; ใช้โหมดการถ่ายโอนแบบสัมผัส (short-circuit) สำหรับวัสดุหนาไม่เกิน 2 มิลลิเมตร
|
|
Tig
|
0.5–1.5 มม.
|
ได้รอยเชื่อมที่สะอาดที่สุด แต่ใช้เวลานานกว่า; ควรขจัดสังกะสีออกเฉพาะบริเวณที่เชื่อมเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
|
|
การปั่นจุด
|
0.4–2.0 มม.
|
เร็วที่สุดสำหรับการเชื่อมแบบทับซ้อนในงานเครื่องใช้ไฟฟ้า; ใช้เวลาเชื่อมนานกว่าเหล็กเปล่าเล็กน้อย
|
|
การเชื่อมเลเซอร์
|
0.3–1.5 มิลลิเมตร
|
ป้อนความร้อนต่ำ ทำให้ชั้นสังกะสีรบกวนน้อยที่สุด ต้องการความแม่นยำในการจัดแนวชิ้นงานอย่างมาก
|
สำหรับงานขึ้นรูปทั่วไปของแผ่นสังกะสีเคลือบ (GI) ที่บาง การเชื่อมแบบ MIG แบบอาร์คสั้นพร้อมลวดเชื่อมเกรด ER70S-6 ที่มีซิลิคอนสูง และก๊าซป้องกันผสมระหว่างอาร์กอนกับคาร์บอนไดออกไซด์ ถือเป็นทางเลือกที่เหมาะสมที่สุด ในสายการผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้า นิยมใช้การเชื่อมแบบจุด (spot welding) เป็นหลัก เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ลวดเชื่อมเพิ่มเติม และสามารถทนต่อชั้นสังกะสีได้ดี โดยใช้เวลาเชื่อมเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สังกะสี
ขั้นตอนที่ 3: ตั้งค่าพารามิเตอร์สำหรับแผ่นวัสดุที่บาง
|
ความหนาของแผ่น
|
พารามิเตอร์เริ่มต้นที่แนะนำ
|
|
mIG สำหรับแผ่นหนา 0.5–0.8 มิลลิเมตร
|
ลวดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.8–0.9 มิลลิเมตร กระแส 60–90 แอมแปร์ แรงดัน 16–17 โวลต์ ความเร็วการเคลื่อนที่ 30–40 เซนติเมตรต่อนาที
|
|
mIG สำหรับแผ่นหนา 1.0–1.2 มิลลิเมตร
|
ลวดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.9 มิลลิเมตร กระแส 90–130 แอมแปร์ แรงดัน 17–19 โวลต์
|
|
mIG สำหรับแผ่นหนา 1.5 มิลลิเมตร
|
ลวดขนาด 1.0 มม. กระแสไฟฟ้า 130–170 แอมแปร์ แรงดันไฟฟ้า 18–20 โวลต์
|
|
จุดเชื่อมขนาด 0.5–1.0 มม.
|
อิเล็กโทรดขนาด 5–6 มม. กระแสไฟฟ้า 7–9 กิโลแอมแปร์ เวลาเชื่อม 0.25–0.4 วินาที แรงกด 2.5–4 กิโลนิวตัน
|
ให้ถือค่าตัวเลขเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นเท่านั้น และปรับแต่งให้เหมาะสมกับชิ้นส่วนตัวอย่างก่อนนำไปใช้กับชิ้นส่วนจริง การปฏิบัติทั่วไปสำหรับวัสดุบางคือ ควรใช้กระแสไฟฟ้าต่ำร่วมกับความเร็วในการเชื่อมที่สูง แทนการใช้กระแสไฟฟ้าสูงร่วมกับความเร็วในการเชื่อมที่ต่ำ — ปัจจัยที่กำหนดการลุกลามของความร้อนผ่านวัสดุ (burn-through) คือปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไป ไม่ใช่ค่ากระแสไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว สำหรับรอยต่อแบบทับซ้อน (lap joints) การเว้นช่องว่างบริเวณราก (root gap) ให้กว้างขึ้น 10–15% จะช่วยให้ไอของสังกะสีระเหยออกได้สะดวกขึ้น และลดปริมาณรูพรุนในรอยเชื่อมอย่างเห็นได้ชัด
ขั้นตอนที่ 4: ควบคุมไอของสังกะสีและเศษโลหะกระเด็น
ไอเสียสังกะสีออกไซด์ก่อให้เกิดไข้จากไอเสียโลหะ ซึ่งมีอาการหนาวสั่น ไข้ และปวดเมื่อยหลังสัมผัสเป็นเวลาหลายชั่วโมง และขีดจำกัดในการสัมผัสในที่ทำงานนั้นมีความเข้มงวดทั่วโลกเสมอ การควบคุมด้วยวิศวกรรมย่อมเหนือกว่าการป้องกันด้วยอุปกรณ์ส่วนบุคคลเสมอ: ระบบดูดอากาศเฉพาะจุดบริเวณอาร์ค ระบบระบายอากาศทั่วไปของโรงงาน และเครื่องช่วยหายใจแบบจ่ายอากาศหรือหน้ากากกรองอนุภาคระดับ P3 ในกรณีที่มีการสร้างไอเสียอย่างต่อเนื่อง สเปรย์หรือกระดาษป้องกันการกระเด็นสามารถใช้ปกป้องผิวเคลือบที่อยู่รอบๆ ได้ เพราะการขัดคราบกระเด็นออกภายหลังจะทำลายการป้องกันการกัดกร่อนที่คุณลงทุนไว้ กฎข้อหนึ่งที่ห้ามฝ่าฝืนโดยเด็ดขาด: ห้ามเชื่อมเหล็กชุบสังกะสีภายในพื้นที่ปิดล้อมโดยไม่มีระบบดูดไอเสียขณะทำงาน วินัยข้อนี้เพียงข้อเดียวสามารถป้องกันเหตุการณ์ร้ายแรงส่วนใหญ่ในโรงงานผลิตชิ้นส่วน GI ได้
ขั้นตอนที่ 5: ตรวจสอบ ตกแต่ง และฟื้นฟูการป้องกันการกัดกร่อน
- ใช้แปรงลวดหรือขัดเบาๆ ตามแนวรอยเชื่อม จากนั้นตรวจสอบรอยเชื่อมโครงสร้างด้วยกล้องขยาย 5 เท่าเพื่อหาความพรุน
- ฟื้นฟูการป้องกันการกัดกร่อนทันที: ใช้สีที่มีสังกะสีเป็นส่วนประกอบสูง หรือสเปรย์ชุบสังกะสีพ่นลงบนรอยเชื่อม GI ทุกจุดและบริเวณที่เปลี่ยนสีจากความร้อน — พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนอาจสูญเสียสังกะสีเกือบทั้งหมดไป
- สำหรับชิ้นส่วนที่จะเคลือบผง ให้ทำฟอสเฟตหลังการเชื่อมเพื่อให้พื้นผิวมีองค์ประกอบทางเคมีสม่ำเสมอ
- เก็บตัวอย่างชิ้นงานแรกจากแต่ละล็อตของขดลวดไว้ เนื่องจากพารามิเตอร์อาจต้องปรับเล็กน้อยในล็อตถัดไป
ข้อบกพร่องทั่วไปและวิธีแก้ไขอย่างรวดเร็ว
- รูพรุนตามแนวรอยต่อ GI — ลดปริมาณสังกะสีบริเวณรอยต่อ ลดความเร็วการเคลื่อนที่เล็กน้อย และตรวจสอบอัตราการไหลของก๊าซให้อยู่ที่ 15–20 ลิตร/นาที
- ทะลุ — ลดกระแสไฟลง 10 แอมแปร์ เพิ่มแผ่นทองแดงรองด้านหลัง และเพิ่มความเร็วการเคลื่อนที่
- เศษโลหะกระเด็นมากเกินไป — ย่อความยาวอาร์คให้สั้นลง ตรวจสอบคุณภาพลวดเชื่อม และทำความสะอาดหรือเปลี่ยนปลายสัมผัสใหม่
- รอยแตกบริเวณหลุมสิ้นสุดการเชื่อม — ปิดหลุมสิ้นสุดให้เต็ม ใช้ระบบควบคุมแบบลดกระแสลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป หรือใช้ลวดเชื่อมชนิดที่เหนียวขึ้นเล็กน้อย
- การบิดงอของรอยเชื่อมยาว — ใช้เทคนิคการเชื่อมแบบจุด ๆ (stitch welding) เทคนิคการเชื่อมย้อนกลับ (back-step technique) และการหนีบอย่างแน่นหนา
คำถามที่พบบ่อย: ตอบคำถามทั่วไป
คำถามที่ 1: สามารถเชื่อมขดลวด PPGI ที่มีสีเคลือบแล้ว หรือขดลวด PPGL บางได้โดยตรงหรือไม่
เฉพาะในกรณีที่ขจัดสีออกก่อนเท่านั้น การเชื่อมผ่านชั้นสีจะก่อให้เกิดไอพิษและรอยเชื่อมปนเปื้อน วิธีที่ดีที่สุดคือการตัดขอบโลหะให้ได้ขนาดที่ต้องการแล้วใช้การยึดด้วยระบบกลไก — จึงเป็นเหตุผลที่ผู้ผลิตมักสั่งซื้อแถบขอบเหล็กชุบสังกะสีแบบไม่มีสี (bare GI edge strips) ควบคู่ไปกับม้วนแผ่นเคลือบสี
คำถามข้อ 2: จำเป็นต้องขจัดสังกะสีออกก่อนเชื่อมจุดหรือไม่
ไม่จำเป็น สังกะสีสามารถเชื่อมจุดได้ดี เนื่องจากแรงกดของขั้วไฟฟ้าจะบีบไอน้ำออกจากบริเวณรอยเชื่อม ให้เพิ่มเวลาเชื่อมประมาณร้อยละ 10–20 เมื่อเทียบกับเหล็กเปลือย และทำความสะอาดขั้วไฟฟ้าบ่อยขึ้น
คำถามข้อ 3: ลวดเชื่อมชนิดใดเหมาะสมที่สุดสำหรับแผ่นเหล็กชุบสังกะสี
ใช้ลวด ER70S-6 สำหรับการเชื่อมแบบ MIG บนชิ้นส่วนโครงสร้าง — เพราะซิลิคอนและแมงกานีสในลวดทำหน้าที่กำจัดออกซิเจนและทนต่อการปนเปื้อนจากสังกะสี สำหรับรอยเชื่อมแบบ TIG ที่เน้นความสวยงามบนชิ้นส่วนตัดจากม้วนแผ่นเคลือบสี (ppgl coil trims) ที่มีความหนาบาง ให้ใช้ลวด ER70S-2 ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่สะอาดกว่า
ผลลัพธ์ของการเชื่อมเริ่มต้นตั้งแต่ขั้นตอนก่อนหน้า ด้วยความสม่ำเสมอของวัสดุ: ขอบที่ตัดอย่างสะอาด ชั้นสังกะสีที่สม่ำเสมอ และความคลาดเคลื่อนของความหนาที่แคบ ล้วนช่วยให้งานบนโต๊ะทำงานง่ายขึ้น เซินหยาง หยวนเหอ สตีล สนับสนุนผู้ผลิตชิ้นส่วนด้วยบริการตัดเป็นม้วน (slitting) ตัดตามความยาวที่กำหนด (cut-to-length) และปรับระนาบ (leveling) สำหรับม้วน GI, PPGI, PPGL และ GL ที่มีค่า z20 ถึง z275 — โดย GI มีให้เลือกตั้งแต่ความหนา 0.09 ถึง 3.0 มิลลิเมตร — ทั้งหมดผ่านกระบวนการผลิตในมณฑลเหลียวหนิง ภายใต้ระบบควบคุมคุณภาพสามระดับ และจัดส่งไปยังทั่วโลกภายใน 6–14 วัน พร้อมบริการจัดส่งภายในโรงงานภายใน 24 ชั่วโมงสำหรับสินค้าที่มีสต็อก