เหล็กหล่อขึ้นชื่อว่า “เชื่อมยาก แตกง่าย” — เสื้อสูบ แท่นเครื่อง ท่อ ข้อต่อ กระทะ ร้าวแล้วซ่อมพลาดมักลามหนักกว่าเดิม บทความนี้อธิบายว่าทำไมแตก และทำยังไงไม่ให้แตก (ต่อจากบทความเปรียบเทียบกระบวนการเชื่อม)
ทำไมเหล็กหล่อเชื่อมแล้วแตก
- คาร์บอนสูงมาก (2–4%) → เปราะ ยืดตัวรับความเครียดไม่ได้เหมือนเหล็กเหนียว
- เย็นเร็ว → เกิดเนื้อแข็งเปราะ คาร์บอนกลายเป็น white iron/มาร์เทนไซต์ในเขตกระทบร้อน (HAZ) → แข็งจนกลึงไม่ลงและร้าว
- ความเครียดจากการหดตัว — เนื้อเปราะ + หดตัวไม่เท่ากัน → แตกตอนเย็น
- อมน้ำมัน/สกปรก — ชิ้นเก่าดูดซับน้ำมัน เชื่อมแล้วพรุน หลอมไม่ติด
รู้จักชนิดเหล็กหล่อก่อนซ่อม
| ชนิดเหล็กหล่อ | ลักษณะ | เชื่อม/ซ่อม |
|---|---|---|
| เทา (gray iron) | คาร์บอนแบบเกล็ด กลึงง่าย เปราะ พบมากสุด (เสื้อสูบ แท่นเครื่อง ท่อ กระทะ) | ซ่อมได้ด้วยลวดนิกเกิล/บราซ |
| เหนียว/นอดูลาร์ (ductile) | คาร์บอนทรงกลม เหนียวกว่า รับแรงดี | ซ่อมได้ ใช้ลวด ENiFe (นิกเกิล-เหล็ก) |
| ขาว (white iron) | แข็งมาก เปราะจัด | เชื่อมยากมาก/แทบไม่ได้ |
| มัลลีเอเบิล (malleable) | ผ่านการอบให้เหนียว | ความร้อนทำให้เสียคุณสมบัติ ระวัง |
ส่วนใหญ่ที่เจอคือ เหล็กหล่อเทา (กลึงง่าย ผิวหักดูเป็นเม็ดเทา) ซ่อมได้ · ถ้าแข็งจัดกลึงไม่ลงเลยอาจเป็น white iron ที่แทบเชื่อมไม่ได้
เตรียมงานก่อนเชื่อม (สำคัญมาก)
- ไล่น้ำมัน — เผา/อุ่นบริเวณซ่อมให้คราบน้ำมันระเหยออก แล้วขัดจนเห็นเนื้อสะอาด
- เจาะรูหยุดปลายรอยแตก (stop hole) — เจาะที่ปลายรอยร้าวทั้งสองด้าน กันไม่ให้ร้าวลามต่อ
- เซาะร่องรอยแตก เป็นรูปตัว V ให้ลวดลงเต็มถึงก้น
เลือกลวด/วิธี
- ลวดนิกเกิล (ENi-CI ~99% Ni) — เนื้อนุ่ม กลึงได้ ทนคาร์บอนเจือ หดตัวน้อย = ตัวเลือกหลักสำหรับงานทั่วไป
- ลวดนิกเกิล-เหล็ก (ENiFe-CI ~55% Ni) — แข็งแรงกว่า เหมาะเหล็กหล่อเหนียว/นอดูลาร์และงานหนา
- บราซทองเหลือง/บรอนซ์ (แก๊ส) — ไม่หลอมเนื้อฐาน ความร้อนน้อยกว่า แตกยากกว่า แต่แรง/สีต่างจากเนื้อเดิม
- หลีกเลี่ยงลวดเหล็กธรรมดา — ถูกแต่แนวแข็งเปราะ กลึงไม่ได้ ร้าวง่าย (ใช้ได้เฉพาะงานหยาบไม่รับแรง)
คุมอุณหภูมิ = หัวใจกันแตก
มี 2 แนวทาง เลือกตามชิ้นงาน:
| หัวข้อ | วิธีร้อน (preheat) | วิธีเย็น (cold) |
|---|---|---|
| อุ่นก่อน (preheat) | 500–650°C ทั้งชิ้น | ไม่อุ่น/อุ่นเล็กน้อย |
| ลวด | นิกเกิล หรือลวดเหล็กหล่อเฉพาะ | นิกเกิล (ENi-CI / ENiFe-CI) |
| การเดินแนว | ต่อเนื่องได้ | แนวสั้น ~25 มม. เชื่อมสลับจุด |
| ระหว่างแนว | คงความร้อนต่อเนื่อง | ปล่อยเย็นจนพอจับได้ (interpass ต่ำ) |
| หลังเชื่อม | เย็นช้ามาก (คลุมผ้าฉนวน/ฝังทราย) | เคาะแนว (peening) ทุกเที่ยว |
| เหมาะกับ | ชิ้นใหญ่/สำคัญ/รับแรง | ชิ้นเล็ก กันบิดงอ ไม่มีเตาอุ่น |
วิธีร้อน ลดความต่างอุณหภูมิและชะลอการเย็น → กันเนื้อแข็งเปราะและความเครียด เหมาะชิ้นใหญ่/รับแรง · วิธีเย็น จำกัดความร้อนสะสมด้วยแนวสั้น เชื่อมสลับจุด ปล่อยเย็นระหว่างแนว และ เคาะแนว (peening) ทันทีขณะร้อนเพื่อคลายความเครียดหดตัว เหมาะชิ้นเล็ก/กันบิดงอ/ไม่มีเตาอุ่น
เทคนิคกันแตกเพิ่มเติม
- Peening (เคาะแนว) — เคาะเบา ๆ บนแนวที่ยังร้อน ให้เนื้อยืดออกคลายแรงหดตัว = ลดโอกาสร้าวมาก
- Interpass ต่ำ (วิธีเย็น) — อย่าให้ชิ้นงานร้อนสะสม ปล่อยเย็นจน “พอเอามือแตะได้” ก่อนเดินแนวถัดไป
- เย็นช้าหลังเชื่อม (วิธีร้อน) — คลุมผ้าฉนวน/ฝังทรายแห้ง/ปูนขาว ห้ามจุ่มน้ำหรือปล่อยลมเป่า
- ฝังสตัด (studding) — งานแตกใหญ่/รับแรง เจาะฝังสกรูยึดเป็นสมอให้แนวเชื่อมเกาะ
สรุป
เหล็กหล่อแตกเพราะเปราะ + เย็นเร็วเกิดเนื้อแข็ง + หดตัว · กันแตกด้วย ลวดนิกเกิล + เตรียมงานสะอาด/เจาะรูหยุดร้าว + คุมอุณหภูมิ (อุ่นก่อน+เย็นช้า หรือ แนวสั้น+เคาะ+interpass ต่ำ) · ชิ้นเล็กไม่มีเตาอุ่นใช้วิธีเย็น, ชิ้นใหญ่/รับแรงใช้วิธีร้อน · ไม่แน่ใจว่าเป็นเหล็กหล่อชนิดไหน/รับแรงมาก ปรึกษาช่างก่อนลงมือ
Happy Metal จำหน่ายลวดเชื่อมเหล็กหล่อ (นิกเกิล) ลวดบราซ และอุปกรณ์งานเชื่อม — ปรึกษาเลือกลวด/วิธีซ่อมเหล็กหล่อให้เหมาะกับชิ้นงานได้ที่ LINE @happym หรือโทร 085-926-9797
คำถามที่พบบ่อย
ทำไมเหล็กหล่อเชื่อมแล้วแตก
เพราะเหล็กหล่อมีคาร์บอนสูงมากจึงเปราะ เมื่อเย็นตัวเร็วหลังเชื่อมจะเกิดเนื้อแข็งเปราะ (white iron/มาร์เทนไซต์) ในเขตกระทบร้อน รวมกับความเครียดจากการหดตัวที่เนื้อเปราะรับไม่ได้ จึงร้าวตอนเย็น
เชื่อมเหล็กหล่อใช้ลวดอะไร
ลวดนิกเกิล ENi-CI (นิกเกิลประมาณ 99%) เป็นตัวหลักเพราะเนื้อนุ่ม กลึงได้ ทนคาร์บอนเจือ หดตัวน้อย · งานเหล็กหล่อเหนียว/นอดูลาร์หรือหนาใช้ ENiFe-CI ที่แข็งแรงกว่า · หรือบราซด้วยทองเหลืองก็ได้ ควรเลี่ยงลวดเหล็กธรรมดาเพราะแนวแข็งเปราะร้าวง่าย
เชื่อมเหล็กหล่อต้อง preheat ไหม
มีสองแนวทาง วิธีร้อนคืออุ่นทั้งชิ้น 500–650°C แล้วปล่อยเย็นช้ามากหลังเชื่อม เหมาะชิ้นใหญ่/รับแรง · วิธีเย็นไม่ต้องอุ่นมากแต่ต้องเดินแนวสั้นสลับจุด แอมป์ต่ำ เคาะแนว และปล่อยเย็นระหว่างแนว เหมาะชิ้นเล็กและกันบิดงอ
peening หรือการเคาะแนวเชื่อมทำไปทำไม
การเคาะเบา ๆ บนแนวเชื่อมขณะยังร้อนช่วยให้เนื้อโลหะยืดออกและคลายความเครียดจากการหดตัว ลดโอกาสที่แนวหรือเขตกระทบร้อนจะแตกร้าวได้มาก โดยเฉพาะในวิธีเย็น
รู้ได้ยังไงว่าเป็นเหล็กหล่อชนิดไหนและเชื่อมได้ไหม
ส่วนใหญ่ที่เจอคือเหล็กหล่อเทา ผิวหักดูเป็นเม็ดเทาและกลึงง่าย ซ่อมได้ด้วยลวดนิกเกิล/บราซ · เหล็กหล่อเหนียวรับแรงดีกว่าใช้ ENiFe · ถ้าแข็งจัดกลึงไม่ลงเลยอาจเป็น white iron ที่แทบเชื่อมไม่ได้ ควรปรึกษาช่างก่อน