เชื่อมธูป เชื่อมอาร์กอน (TIG) เชื่อมมิก (MIG) และไฟประสาน (แก๊ส) ทำงานเดียวกันคือ “ต่อโลหะ” แต่กลไกและผลต่อเนื้อโลหะต่างกันมาก บทความนี้เจาะทั้งหลักการ วัสดุศาสตร์ และเทคนิคชิ้นงาน
แบ่งกลุ่มก่อน: ธูป / TIG / MIG = การเชื่อมหลอม (fusion) เนื้อฐานหลอมรวมกับลวดเติม · ส่วน ไฟประสาน (แก๊ส) ทำได้ทั้งหลอมฐาน (gas welding) และ บราซ (brazing) ที่ลวดหลอมแต่เนื้อฐานไม่หลอม
ภาพรวม 4 วิธี
| วิธี | หลักการ | การคลุมบ่อ/ตัวประสาน | จุดเด่น | จุดด้อย |
|---|---|---|---|---|
| ธูป (SMAW/MMA) | อาร์กจากลวดหุ้มฟลักซ์ หลอมเนื้อฐาน | ฟลักซ์ → สแลก + แก๊สจากฟลักซ์ | ทนลม/สนิม พกพา ถูก งานหนา | สแลกต้องเคาะ สะเก็ดเยอะ งานบางยาก |
| อาร์กอน/TIG (GTAW) | อาร์กจากทังสเตน (ไม่สิ้นเปลือง) เติมลวดด้วยมือ | แก๊สอาร์กอน (เฉื่อย) | คุมดีที่สุด HAZ แคบ สะอาด เหมาะสแตนเลส/อลู/งานบาง | ช้า ทักษะสูง กลัวลม |
| มิก/MIG (GMAW) | ป้อนลวดต่อเนื่อง หลอมเนื้อฐาน | แก๊ส Ar/CO2 (FCAW = ฟลักซ์ในลวด) | เร็ว เนื้อเยอะ เรียนง่าย งานผลิต | กลัวลม อุปกรณ์เยอะ งานสนิมสู้ธูปไม่ได้ |
| ไฟประสาน (แก๊ส) | เปลวออกซิ-อะเซทิลีน หลอมฐาน หรือบราซ (ไม่หลอมฐาน) | ฟลักซ์ / เปลวรีดิวซ์ | ไม่ใช้ไฟฟ้า พกพา บราซต่างชนิด/เหล็กหล่อ/บาง | ช้า HAZ กว้าง บิดงอ แรงต่ำ (บราซ) |
เจาะวัสดุศาสตร์: ทำไมผลต่อเนื้อโลหะไม่เท่ากัน
1) หลอมฐาน vs ไม่หลอมฐาน (Dilution)
การเชื่อมหลอม (ธูป/TIG/MIG/แก๊สเชื่อม) เนื้อฐานหลอมผสมกับลวดเติม → เกิด “การเจือ (dilution)” ส่วนผสมแนวเชื่อมจึงมาจากทั้งสองฝั่ง จึงต้องเลือกลวดให้เข้ากับเนื้อฐาน · ส่วน บราซ (ไฟประสาน) เนื้อฐานไม่หลอม ลวดยึดด้วยการเปียกผิว/คาพิลลารี จึงต่อ โลหะต่างชนิด ได้ดีและบิดงอน้อยกว่าเมื่อเทียบที่ความร้อนเท่ากัน (ดูหลักการประสานด้วยการเปียกผิว)
2) Heat input กับ HAZ (เขตกระทบร้อน)
รอบแนวเชื่อมจะมี HAZ ที่ไม่หลอมแต่ร้อนจนโครงสร้างเปลี่ยน · ยิ่งความร้อนกระจุก (energy density สูง) และ heat input ต่ำ → HAZ แคบ เกรนโตน้อย บิดงอน้อย · TIG กระจุกสุด HAZ แคบสุด, MIG/ธูป ปานกลาง, ไฟประสาน (เปลวไฟกระจาย) กว้างสุด จึงเกรนโต อ่อนตัว และบิดงอมากที่สุด
3) อัตราเย็นตัว → โครงสร้างจุลภาค
เหล็กที่ เย็นเร็ว จะเกิด มาร์เทนไซต์ (แข็ง เปราะ แตกร้าวง่าย) โดยเฉพาะเหล็กคาร์บอนสูง/เหล็กผสม · การ อุ่นชิ้นงานก่อน (preheat) ช่วยชะลอการเย็นให้ได้โครงสร้างเหนียวขึ้น · ไฟประสานเย็นช้าที่สุด (จึงเหมาะเหล็กหล่อที่กลัวแตกจากการเย็นเร็ว) ส่วนอาร์กเย็นเร็วกว่า ต้องระวัง preheat ในงานหนา/เหล็กแข็ง
4) การคลุมบ่อหลอม (Shielding) และไฮโดรเจน
โลหะหลอมดูดออกซิเจน/ไนโตรเจน/ไฮโดรเจนจากอากาศ → เกิด รูพรุนและเปราะ แต่ละวิธีกันคนละแบบ: ธูปใช้สแลก+แก๊สจากฟลักซ์ (ทนลม), TIG/MIG ใช้แก๊สคลุม (กลัวลมพัด), แก๊สใช้ฟลักซ์/เปลวรีดิวซ์ · ความชื้น/ไฮโดรเจน รวมกับมาร์เทนไซต์และความเครียด → แตกร้าวเย็น (cold cracking) จึงต้องใช้ ลวดโลว์ไฮโดรเจน (เช่น E7018) ที่อบแห้ง ในงานเหล็กแข็ง/หนา
5) กรณีเฉพาะวัสดุ
- สแตนเลส — ร้อนค้างช่วง 450–850°C นานเกิด “คาร์ไบด์ตกผลึก (sensitization)” → เป็นสนิมตามขอบเกรน · ใช้ heat input ต่ำ (TIG), เกรด L, และ แบ็กเพิร์จอาร์กอน กันหลังแนวเป็นเกล็ด (sugaring)
- อลูมิเนียม — ผิวออกไซด์หลอม ~2050°C (สูงกว่าเนื้ออลูที่ 660°C) ต้องสลายด้วย TIG ไฟ AC หรือฟลักซ์ · นำความร้อนสูงจึงต้องกำลังมาก/preheat และไม่เปลี่ยนสีก่อนละลาย (ดูคู่มืออลูมิเนียม)
- เหล็กหล่อ — คาร์บอนสูง เปราะ ต้อง preheat + เย็นช้า (แก๊ส/บราซเหมาะ) หรือใช้ลวดนิกเกิลเฉพาะ
เจาะแต่ละวิธี: หลักการ + วัสดุศาสตร์ + เทคนิคชิ้นงาน
เชื่อมธูป (SMAW / MMA)
หลักการ: อาร์กระหว่างลวดหุ้มฟลักซ์กับชิ้นงาน ฟลักซ์หลอมเป็นสแลกคลุม+ให้แก๊สและตัวล้างออกซิเจน (deoxidizer) · วัสดุศาสตร์: เลือกชนิดฟลักซ์ตามงาน — รูไทล์ (E6013) อาร์กนิ่มง่าย, เซลลูโลส (E6010/11) เจาะลึก, โลว์ไฮโดรเจน (E7018) สำหรับเหล็กแข็ง/หนากันแตกร้าว · เทคนิค: คุมระยะอาร์ก ≈ เส้นผ่านศูนย์กลางลวด, มุมเดิน, เคาะสแลกทุกแนว, เก็บลวดให้แห้ง · เหมาะ: เหล็กโครงสร้าง งานหนา งานสนาม/ลมแรง งานสนิม/สกปรก · ไม่เหมาะ: แผ่นบาง อลู งานเนี้ยบ
เชื่อมอาร์กอน (TIG / GTAW)
หลักการ: อาร์กจากทังสเตนที่ไม่สิ้นเปลือง ใต้แก๊สอาร์กอน เติมลวดด้วยมือ (หรือไม่เติม) — DCEN สำหรับเหล็ก/สแตนเลส, AC สำหรับอลู · วัสดุศาสตร์: สะอาดที่สุด ออกซิเจนต่ำ heat input ต่ำ → HAZ แคบ บิดงอน้อย คุมโครงสร้างจุลภาคได้ดี เหมาะโลหะไวต่อความร้อน (สแตนเลส ไทเทเนียม) · เทคนิค: ทำความสะอาดเนื้อ+ลวดเข้ม, ลับทังสเตน (แหลมสำหรับ DC / มนสำหรับ AC), อาร์กสั้น, เติมลวดที่ขอบนำ, ใช้พรีโฟลว์/โพสต์โฟลว์แก๊ส, คุมแอมป์ด้วยคันเหยียบ · เหมาะ: งานบาง สแตนเลส อลู ท่อ/รูตพาส งานสวย · ไม่เหมาะ: งานเร่ง/ปริมาณมาก กลางแจ้งลมแรง
เชื่อมมิก (MIG / GMAW)
หลักการ: ป้อนลวดต่อเนื่องผ่านหัวเชื่อม อาร์กใต้แก๊สคลุม (Ar/CO2) กึ่งอัตโนมัติ เนื้อเยอะ เร็ว · วัสดุศาสตร์: ส่วนผสมแก๊สมีผล — CO2 ร้อน/เจาะลึก/สะเก็ดเยอะ, อาร์กอนสูงเรียบเนียน · ลวด (เช่น ER70S-6) มี Si/Mn ล้างออกซิเจนช่วยงานเหล็กไม่สะอาดนัก · โหมดลัดวงจร=งานบาง, สเปรย์=งานหนา · เทคนิค: ตั้งโวลต์คู่ความเร็วลวดให้เข้ากับความหนา, คุมสติกเอาต์, มุมดัน (แบน/เจาะตื้น) หรือลาก (เจาะลึก), เดินสม่ำเสมอ · เหมาะ: งานผลิต เหล็กหนาปานกลาง แนวยาว เรียนไว · ไม่เหมาะ: กลางแจ้ง งานบางเนี้ยบ (TIG ดีกว่า) งานสนิมมาก (ดูMIG vs MAG)
ไฟประสาน (แก๊ส / Oxy-fuel — เชื่อม & บราซ)
หลักการ: เปลวออกซิเจน-อะเซทิลีน (~3,100°C) หลอมเนื้อฐาน+ลวด (gas welding) หรือหลอมเฉพาะลวดบราซ (ทองเหลือง/เงิน) โดยเนื้อฐานไม่หลอม · วัสดุศาสตร์: เปลวไฟกระจาย → heat input สูง HAZ กว้างสุด เกรนโต อ่อนตัว บิดงอมาก แต่ เย็นช้า จึงดีกับเหล็กหล่อที่กลัวแตก · บราซไม่มี dilution จึงต่อต่างชนิดได้ · เทคนิค: ปรับเปลว (นิวทรัล/คาร์บูไรซิ่ง/ออกซิไดซิ่ง), ให้ความร้อนที่รอยต่อ, บราซให้ความร้อน “ชิ้นงาน” จนลวดไหลด้วยคาพิลลารี, ใช้ฟลักซ์ล้างออกไซด์ · เหมาะ: ไม่มีไฟฟ้า เหล็กหล่อ ทองแดง แผ่นบาง งานต่างชนิด ประปา/หม้อน้ำ · ไม่เหมาะ: งานโครงสร้างหนา (ช้า บิดงอ แรงต่ำสำหรับบราซ)
ตารางเทียบเชิงวัสดุ/ชิ้นงาน
| วิธี | หลอมเนื้อฐาน | HAZ/บิดงอ | อัตราเย็นตัว | โลหะที่เหมาะ | ความสะอาดที่ต้องการ |
|---|---|---|---|---|---|
| ธูป | หลอม | ปานกลาง | ปานกลาง-เร็ว | เหล็ก/เหล็กกล้า งานหนา | ทนสนิม/คราบได้ |
| TIG | หลอม (หรือไม่เติมลวด) | แคบที่สุด | คุมได้/ต่ำ | สแตนเลส อลู ไทเทเนียม งานบาง | สะอาดมาก |
| MIG | หลอม | ปานกลาง (เร็ว → น้อยลง) | ปานกลาง | เหล็ก สแตนเลส อลู (spool gun) | สะอาดปานกลาง |
| ไฟประสาน | หลอม / ไม่หลอม (บราซ) | กว้างที่สุด | ช้าที่สุด | เหล็กหล่อ ทองแดง งานบาง ต่างชนิด | ต้องฟลักซ์ + สะอาด |
สรุป: เลือกยังไง
- เหล็กโครงสร้าง/หนา/งานสนาม → ธูป (โลว์ไฮโดรเจนถ้าเหล็กแข็ง + preheat)
- งานบาง/สแตนเลส/อลู/งานสวย → TIG (เชื่อมอาร์กอน) เพราะ HAZ แคบ คุมดี
- งานผลิต/เหล็กหนาปานกลาง/แนวยาว → MIG (เร็ว เนื้อเยอะ)
- เหล็กหล่อ/ต่อต่างชนิด/ไม่มีไฟฟ้า/แผ่นบาง → ไฟประสาน (แก๊ส/บราซ)
หัวใจเชิงวัสดุ: คุม heat input, อัตราเย็นตัว (preheat), การคลุมบ่อ, และไฮโดรเจน ให้เหมาะกับเนื้อโลหะ = แนวเชื่อมแข็งแรง ไม่พรุน ไม่แตกร้าว ไม่บิดงอ
Happy Metal จำหน่ายลวดเชื่อม (ธูป/TIG/MIG) ลวดบราซ แก๊สคลุม และอุปกรณ์งานเชื่อม — ปรึกษาเลือกกระบวนการ/ลวดให้ตรงงานและวัสดุได้ที่ LINE @happym หรือโทร 085-926-9797
คำถามที่พบบ่อย
เชื่อมธูป TIG MIG และไฟประสาน ต่างกันหลัก ๆ ตรงไหน
ต่างกันที่วิธีให้ความร้อนและวิธีคลุมบ่อหลอม — ธูปใช้อาร์กจากลวดหุ้มฟลักซ์ทนลม/สนิม, TIG (เชื่อมอาร์กอน) ใช้อาร์กทังสเตนใต้อาร์กอนคุมดีที่สุด HAZ แคบ, MIG ป้อนลวดต่อเนื่องเร็วเหมาะงานผลิต, ส่วนไฟประสานใช้เปลวแก๊สหลอมฐานหรือบราซ ไม่ใช้ไฟฟ้าแต่ HAZ กว้างและบิดงอมาก
วิธีไหน HAZ และการบิดงอน้อยที่สุด
TIG (เชื่อมอาร์กอน) เพราะความร้อนกระจุกและ heat input ต่ำ ทำให้เขตกระทบร้อน (HAZ) แคบ เกรนโตน้อย และบิดงอน้อยที่สุด ส่วนไฟประสาน (แก๊ส) เปลวไฟกระจายจึง HAZ กว้างและบิดงอมากที่สุด
ทำไมเชื่อมเหล็กคาร์บอนสูงแล้วแตกร้าว
เพราะเหล็กเย็นตัวเร็วหลังเชื่อมจะเกิดมาร์เทนไซต์ที่แข็งและเปราะ เมื่อรวมกับไฮโดรเจนจากความชื้นและความเครียดจะเกิดการแตกร้าวเย็น แก้ด้วยการอุ่นชิ้นงานก่อน (preheat) เพื่อชะลอการเย็น และใช้ลวดโลว์ไฮโดรเจนที่อบแห้ง
ไฟประสาน (แก๊ส) ต่างจากการเชื่อมอาร์กเชิงวัสดุศาสตร์ยังไง
เปลวไฟกระจายความร้อนกว้างและ heat input สูง ทำให้ HAZ กว้าง เกรนโต และบิดงอมาก แต่เย็นช้าจึงเหมาะเหล็กหล่อที่กลัวแตกจากการเย็นเร็ว และถ้าเป็นการบราซเนื้อฐานจะไม่หลอม จึงไม่มีการเจือ (dilution) ต่อโลหะต่างชนิดได้
งานบาง สแตนเลส หรืออลูมิเนียม ควรใช้วิธีไหน
ควรใช้ TIG (เชื่อมอาร์กอน) เพราะ heat input ต่ำ HAZ แคบ ควบคุมความร้อนได้ดี ลดการทะลุ การบิดงอ และปัญหาคาร์ไบด์ตกผลึกในสแตนเลส ส่วนอลูมิเนียมต้องใช้ TIG ไฟ AC เพื่อสลายผิวออกไซด์