มองแล้วรู้
โลหะผสมที่ได้ความแข็งแรงจากการบ่มให้เฟสละเอียดตกตะกอน ใช้ในโครงสร้างอัดรีด ยานพาหนะ และงานที่ต้องการความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง
ความร้อนจากการเชื่อมทำลายสภาพบ่มใน HAZ และโลหะกลุ่มนี้ไวต่อรอยร้าวร้อนมากกว่ากลุ่ม 22 การเลือกลวดจึงเป็นเรื่องของการกันรอยร้าวก่อนเรื่องอื่น
กลุ่มย่อย 23.1 คือโลหะผสมชุด 6xxx กลุ่มย่อย 23.2 คือโลหะผสมชุด 7xxx ที่เชื่อมได้
23.1 Al-Mg-Si เช่น EN AW-6060, EN AW-6061, EN AW-6063 และ EN AW-6082
23.2 Al-Zn-Mg เช่น EN AW-7020
ความเสี่ยงหลัก
- รอยร้าวขณะแข็งตัวและรอยร้าวใน HAZ จากเฟสจุดหลอมเหลวต่ำที่ขอบเกรน
- HAZ อ่อนตัว จากการเสียสภาพบ่ม
- ไวต่อการกัดกร่อน ในกลุ่มย่อย 23.2 เมื่อได้รับความร้อนนาน
อ่านแล้วเข้าใจ
อะไรกำหนดพฤติกรรมตอนเชื่อม
รอยร้าวมีสองแบบ แบบแรกเกิดในเนื้อเชื่อมขณะแข็งตัว ขึ้นกับส่วนผสมของบ่อหลอมและความเค้นภายใน แบบที่สองเกิดใน HAZ เมื่อเฟสจุดหลอมเหลวต่ำที่ขอบเกรนหลอมซ้ำ เรียกว่า liquation cracking ทั้งสองแบบแก้ด้วยลวดที่เปลี่ยนส่วนผสมของบ่อหลอม และด้วยการลดความร้อน
การอ่อนตัวของ HAZ ในกลุ่มนี้มาจากการที่เฟสละเอียดโตขึ้นหรือละลายกลับ ขีดจำกัด interpass ของมาตรฐานจึงต่ำกว่ากลุ่ม 22
Preheat และ interpass
| โลหะชิ้นงาน | Preheat สูงสุด | Interpass สูงสุด |
|---|---|---|
| ไม่ชุบแข็งด้วยความร้อน: 1xxx, 3xxx, 5xxx | 120 °C | 120 °C |
| ชุบแข็งด้วยความร้อน: 6xxx | 120 °C | 100 °C |
| ชุบแข็งด้วยความร้อน: 7xxx | 100 °C | 80 °C |
ค่าแนะนำของมาตรฐาน เปลี่ยนได้ตามสัญญา และควรระบุใน WPS การให้ความร้อนนานทำให้โลหะที่ผ่านการรีดเย็นอ่อนตัว และทำให้โลหะที่ผ่านการบ่มเสียความแข็ง
ตัวแปรที่ WPS ต้องคุม
| ตัวแปร | คุมอย่างไร | อ้างอิง |
|---|---|---|
| ลวดเชื่อม | กลุ่มย่อย 23.1: ตารางของมาตรฐานให้ชนิด 5 หรือ 4 เมื่อเน้นสมบัติทางกล ชนิด 5 เมื่อเน้นการกัดกร่อน และชนิด 4 เมื่อเน้นความง่ายในการเชื่อม ชนิด 4 (Al-Si) ใช้กันรอยร้าวขณะแข็งตัวในรอยต่อที่เจือจางสูงและยึดรั้งสูง และมาตรฐานไม่แนะนำให้เชื่อมโลหะกลุ่มนี้โดยไม่เติมลวด · กลุ่มย่อย 23.2: ตารางให้ชนิด 5 (Al-Mg) ทุกกรณี | EN 1011-4 ภาคผนวก B |
| สีหลัง anodize | ลวดชนิด 4 ให้สีเทาเข้ม เข้มขึ้นตามซิลิคอน ไม่เข้ากับโลหะชิ้นงาน | ภาคผนวก B |
| Heat input และ interpass | ต่ำ เพื่อลดรอยร้าวใน HAZ และลดแถบอ่อน | ภาคผนวก A · ข้อ 18 |
| จำนวนแนว | แนวเดียวลดความไวต่อรอยร้าวใน HAZ | ภาคผนวก A |
| ลำดับเชื่อม | เลือกให้การยึดรั้งและการบิดตัวต่ำ | ภาคผนวก A |
| แอ่งปลายแนว | จบแนวบนแผ่นจบแนว หรือใช้โปรแกรมเติมแอ่ง | ภาคผนวก A |
สิ่งที่ผู้ออกแบบต้องรู้
มาตรฐานระบุว่าสำหรับโลหะที่ผ่านการรีดเย็นหรือการบ่ม ต้องคิดการลดลงของสมบัติใน HAZ ไว้ในการคำนวณออกแบบ และให้เลี่ยงจุดรวมความเค้นจากการเปลี่ยนความหนากะทันหัน กับความเค้นตกค้างสูงจากรอยเชื่อมที่อยู่ชิดหรือสะสมกัน ผู้ออกแบบยังต้องเผื่อที่ให้หัวเชื่อมเข้าถึงรอยต่อ เพราะหัวเชื่อมอะลูมิเนียมพร้อมสายมีขนาดใหญ่
คิดต่อ
ถ้าเจอปัญหา ให้สงสัยระบบ
- ลวดถูกเปลี่ยนจากชนิด 4 เป็นชนิด 5 เพื่อให้สีเข้ากันหลัง anodize โดยไม่มีใครประเมินความไวต่อรอยร้าว
- การทดสอบขั้นตอนการเชื่อมทำบนชิ้นทดสอบที่ยึดรั้งน้อยกว่างานจริง
- แบบวางรอยเชื่อมไว้ที่จุดรับแรงสูงสุดของหน้าตัด
- ไม่มีการกำหนดการจบแนว ช่างจึงจบแนวที่มุมและปลายชิ้นงาน
โยงไป Defect Atlas
| Eb | รอยร้าวขณะแข็งตัว |
| 104 | รอยร้าวที่แอ่งปลายแนว |
| 201 | รูพรุน |
| 303 | ออกไซด์ฝังใน |
คำถามท้ายหน้า
- ลูกค้าต้องการรอยเชื่อมบนโครง EN AW-6063 ที่สีเข้ากับโลหะชิ้นงานหลัง anodize ต้องเลือกลวดชนิดใด และต้องคุมอะไรเพิ่มเพื่อชดเชย
- ทำไมขีดจำกัด interpass ของชุด 7xxx จึงต่ำกว่าชุด 5xxx
แนวคำตอบ
- ลวดชนิด 5 เพราะลวดชนิด 4 ให้สีเทาเข้มหลัง anodize แต่ลวดชนิด 4 เป็นตัวที่ใช้กันรอยร้าวขณะแข็งตัว เมื่อเปลี่ยนจึงต้องชดเชยด้วยการลดการยึดรั้ง ลำดับเชื่อมที่ดี heat input และ interpass ต่ำ การจบแนวที่ถูกต้อง และควรยืนยันด้วยการทดสอบขั้นตอนการเชื่อมที่การยึดรั้งใกล้งานจริง
- มาตรฐานให้เหตุผลของการคุม interpass ไว้สามข้อ คือกันสมบัติลดจากความร้อนเกิน ลดขนาดแถบอ่อนของ HAZ และลดการเสียสภาพบ่ม โลหะที่บ่มแล้วไวต่อเรื่องนี้มากกว่าโลหะที่ไม่ชุบแข็งด้วยความร้อน และมาตรฐานเตือนเพิ่มว่าชุด 7xxx ที่ได้รับความร้อนนานจะไวต่อการกัดกร่อน