สนิมรูปแบบทั่วไปของการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลหะเมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและความชื้นเป็นภาพที่คุ้นเคยกับเครื่องจักรเก่าโครงสร้างโลหะและอุปกรณ์กลางแจ้ง สำหรับผู้ที่หันหน้าเข้าหางานชิ้นส่วนโลหะที่เป็นสนิมคำถามสำคัญเกิดขึ้น: "โลหะสนิมสามารถเชื่อมได้หรือไม่?" คำตอบสั้น ๆ คือใช่ - โลหะที่เป็นสนิมสามารถเชื่อมได้ - แต่สนิมสร้างความท้าทายที่ต้องได้รับการแก้ไขเพื่อให้แน่ใจว่าเชื่อมที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้ หากไม่มีการเตรียมการและเทคนิคที่เหมาะสมสนิมอาจนำไปสู่ข้อต่อที่อ่อนแอข้อบกพร่องและอันตรายจากความปลอดภัย
ทำไมสนิมจึงมีความซับซ้อนในการเชื่อม
สนิม (ส่วนใหญ่เป็นเหล็กออกไซด์) ไม่ใช่โลหะ - มันเป็นสารที่เปราะบางและมีรูพรุนที่ขัดขวางกระบวนการเชื่อมในหลายวิธี:
การนำไฟฟ้าที่ไม่ดี
การเชื่อมขึ้นอยู่กับไฟฟ้าเพื่อสร้างส่วนโค้ง (ในการเชื่อมอาร์ค) หรือสร้างความร้อน (ในการเชื่อมความต้านทาน) สนิมเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีดังนั้นจึงสามารถปิดกั้นหรือกระจายกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นในการสร้างส่วนโค้งที่มั่นคง ความไม่แน่นอนนี้นำไปสู่สระเชื่อมที่ไม่แน่นอนทำให้ยากที่จะละลายโลหะฐานอย่างสม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่นในการเชื่อมแท่งการเกิดสนิมบนพื้นผิวโลหะอาจทำให้อาร์ค "กระโดด" หรือดับโดยไม่คาดคิดส่งผลให้เกิดการหลอมรวมที่ไม่สมบูรณ์ระหว่างรอยเชื่อมและโลหะฐาน
การปนเปื้อนของสระเชื่อม
เมื่อถูกความร้อนในระหว่างการเชื่อมสนิมจะแบ่งออกเป็นออกซิเจนและก๊าซอื่น ๆ ซึ่งสามารถปนเปื้อนสระเชื่อมที่หลอมเหลว สิ่งนี้นำไปสู่ความพรุน - ฟองก๊าซเล็ก ๆ ที่ติดอยู่ในรอยเชื่อมที่แข็งตัว ความพรุนทำให้การเชื่อมอ่อนแอลงโดยการสร้างช่องว่างในโครงสร้างลดความต้านทานแรงดึงและทำให้ข้อต่อมีแนวโน้มที่จะแตกภายใต้ภาระ การเชื่อมบนโลหะที่เป็นสนิมอย่างหนักอาจมีรูขุมขนที่มองเห็นได้บนพื้นผิวซึ่งเป็นสัญญาณที่ชัดเจนของการปนเปื้อน
ลดฟิวชั่น
สนิมทำหน้าที่เป็นอุปสรรคระหว่างโลหะฐานและรอยเชื่อม แม้ว่าส่วนโค้งจะละลายสนิมโลหะพื้นฐานอาจไม่ถึงอุณหภูมิที่ต้องการเพื่อหลอมรวมกับโลหะเชื่อม สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดฟิวชั่นที่ไม่สมบูรณ์ - ข้อบกพร่องที่สำคัญซึ่งการเชื่อมล้มเหลวในการผูกมัดอย่างเต็มที่กับโลหะฐาน ในกรณีที่รุนแรงการเชื่อมอาจลอกออกจากพื้นผิวที่เป็นสนิมด้วยแรงน้อยที่สุดราวกับว่ามันติดกาวแทนที่จะหลอมรวม
เพิ่มขึ้นและตะกรัน
อนุภาคสนิมในสระว่ายน้ำเชื่อมอาจทำให้เกิดการกระเซ็นมากเกินไป (หยดโลหะหลอมเหลวที่บินออกจากรอยเชื่อม) และทำตะกรัน สปาสเตอร์สร้างรอยเชื่อมที่ยุ่งเหยิงและอาจสร้างความเสียหายให้กับพื้นผิวใกล้เคียงในขณะที่ตะกรันติดอยู่ในรอยเชื่อม (การรวมตะกรัน) จะทำให้ข้อต่ออ่อนแอลง
เมื่อโลหะสนิมสามารถเชื่อมได้ (และอย่างไร)
แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้โลหะที่เป็นสนิมสามารถเชื่อมได้สำเร็จด้วยการเตรียมการและการปรับที่ถูกต้อง กุญแจสำคัญคือการกำจัดสนิมให้เพียงพอเพื่อให้ฟิวชั่นที่เหมาะสมในขณะที่ปรับกระบวนการเชื่อมเพื่อจัดการการปนเปื้อนที่เหลืออยู่
การเตรียมการ: กำจัดสนิมก่อนเชื่อม
ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดคือการทำความสะอาดพื้นผิวโลหะเพื่อกำจัดสนิมที่หลวมเป็นขุยและเปิดเผยโลหะสด ขอบเขตของการทำความสะอาดขึ้นอยู่กับความรุนแรงของการเกิดสนิม:
•การเกิดสนิมแสง (ชั้นผงบาง ๆ ) สามารถลบออกได้ด้วยแปรงลวดกระดาษทรายหรือล้อลวดที่ติดอยู่กับเครื่องบด สิ่งนี้ทำให้เกิดโลหะพื้นฐานทำให้ส่วนโค้งสามารถโจมตีและละลายโลหะฐานได้อย่างหมดจด
•การเกิดสนิมหนัก (ชั้นหนา, กรอบหรือหลุม) ต้องใช้การทำความสะอาดที่ก้าวร้าวมากขึ้น เครื่องบดที่มีแผ่นแผ่นพับหรือพลาสเตอร์สามารถกำจัดสนิมลึกได้แม้ว่าโลหะหลุมอาจยังคงมีการเกิดสนิมเล็ก ๆ ในหลุม ในกรณีเช่นนี้การมุ่งเน้นไปที่การกำจัดสนิมที่หลวมทั้งหมด - สนิมที่เหลืออยู่ในหลุมนั้นเป็นอันตรายน้อยกว่าการเกิดสนิมบนพื้นผิว
•สเกลหรือสนิมที่ถูกผูกมัดอย่างแน่นหนา (ชั้นแข็งเงางาม) อาจต้องใช้สารเคมี ตัวแปลงสนิมหรือน้ำยาทำความสะอาดที่เป็นกรดสามารถละลายสนิมได้แม้ว่าโลหะจะต้องล้างอย่างทั่วถึงและทำให้แห้งหลังจากนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสนิมใหม่ก่อนการเชื่อม
หลังจากทำความสะอาดให้เช็ดพื้นผิวด้วยผ้าเพื่อกำจัดฝุ่นและเศษซาก เป้าหมายคือการเปิดเผยอย่างน้อย¼นิ้วของโลหะที่สะอาดตามเส้นรก็ - สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมสามารถหลอมรวมกับโลหะฐานได้โดยตรงไม่ใช่แค่สนิม
การเลือกกระบวนการเชื่อมและพารามิเตอร์ที่เหมาะสม
กระบวนการเชื่อมบางอย่างจัดการกับสนิมได้ดีกว่าอื่น ๆ และการปรับพารามิเตอร์สามารถลดการปนเปื้อน:
• Stick Welding (SMAW) เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับโลหะที่เป็นสนิมเนื่องจากการเคลือบฟลักซ์ช่วยป้องกันสระเชื่อมจากก๊าซที่ปล่อยออกมาจากสนิมที่เหลืออยู่ การใช้อิเล็กโทรดเซลลูโลส (เช่น E6010 หรือ E6011) สามารถปรับปรุงการเจาะส่วนโค้งผ่านการเกิดสนิมด้วยแสงเนื่องจากส่วนโค้งที่ก้าวร้าว หลีกเลี่ยงอิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำ - (เช่น E7018) สำหรับโลหะที่เป็นสนิมอย่างหนัก - พวกเขามีความไวต่อความชื้นและการปนเปื้อนมากขึ้นเพิ่มความเสี่ยงของความพรุน
•การเชื่อม MIG (GMAW) สามารถทำงานกับการเกิดสนิมได้หากใช้ฟลักซ์ - ลวดคอ (ซึ่งมีฟลักซ์ป้องกันภายในลวด) ฟลักซ์ช่วยดักจับก๊าซจากสนิมลดความพรุน สำหรับ MIG ที่มีลวดแข็งตรวจสอบให้แน่ใจว่าโลหะสะอาดมากเนื่องจากการป้องกันก๊าซเฉื่อย (อาร์กอนหรือCO₂) ให้การป้องกันการปนเปื้อนน้อยกว่าฟลักซ์
•การเชื่อม TIG (GTAW) น้อยกว่าการให้อภัยสนิมเนื่องจากต้องอาศัยการควบคุมความร้อนที่แม่นยำและไม่มีฟลักซ์ในการปนเปื้อนหน้ากาก ขอแนะนำให้ใช้โลหะที่เป็นสนิมเบา ๆ ที่ได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึง
การปรับพารามิเตอร์สามารถช่วยได้:
•เพิ่มแอมแปร์เล็กน้อยเพื่อให้แน่ใจว่าโลหะฐานละลายผ่านสนิมที่เหลืออยู่
•ใช้ความยาวอาร์คที่ยาวขึ้นเล็กน้อยเพื่อทำให้ส่วนโค้งนั้นคงที่บนพื้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอและเป็นสนิมก่อนหน้านี้
•เชื่อมด้วยความเร็วในการเดินทางที่ช้าลงเพื่อให้ก๊าซจากสนิมเพื่อหลบหนีสระเชื่อมก่อนที่จะแข็งตัวลดความพรุน
โพสต์ - การพิจารณาเชื่อม
หลังจากการเชื่อมให้ตรวจสอบการเชื่อมสำหรับข้อบกพร่องเช่นความพรุนหรือฟิวชั่นที่ไม่สมบูรณ์ หากมีข้อบกพร่องเล็กน้อยผ่านครั้งที่สองที่มีอิเล็กโทรดที่สะอาดสามารถซ่อมแซมได้ สำหรับการใช้งานกลางแจ้งหรือสูง - การใช้งานความชื้นทาสีหรือเคลือบพื้นที่เชื่อมเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสนิมใหม่จากการขึ้นรูปเนื่องจากความร้อนของการเชื่อมสามารถกำจัดการเคลือบป้องกันบนโลหะโดยรอบ
ข้อ จำกัด : เมื่อไม่ควรเชื่อมโลหะสนิม
ในบางกรณีความเสียหายของสนิมนั้นรุนแรงเกินกว่าที่จะเชื่อมได้อย่างปลอดภัยหรือมีประสิทธิภาพ:
•ความอ่อนแอของโครงสร้างจากการเกิดสนิม: หากสนิมกินส่วนที่สำคัญของโลหะ (เช่นลำแสงเหล็กที่มีความหนามากกว่า 20% ที่หายไปเป็นสนิม) การเชื่อมอาจไม่คืนความแข็งแรง ตัวโลหะนั้นอ่อนแอเกินไปที่จะรองรับโหลดแม้จะมีรอยเชื่อมที่แข็งแกร่ง
•หลุมลึกที่มีสนิมที่ซ่อนอยู่: โลหะที่มีหลุมลึกที่เต็มไปด้วยสนิมอาจปรากฏสะอาดบนพื้นผิว แต่ยังคงเป็นสนิมกับดักที่จะปนเปื้อนรอยเชื่อม นี่เป็นเรื่องธรรมดาในชิ้นส่วนยานยนต์เก่าหรืออุปกรณ์ทางทะเลที่เกิดสนิมแทรกซึมลึก การเชื่อมโลหะดังกล่าวมักส่งผลให้มีรอยเชื่อมที่มีรูพรุน
•ความปลอดภัย - แอปพลิเคชันที่สำคัญ: ในการเชื่อมโครงสร้าง (เช่นสะพาน, ภาชนะรับความดัน) หรือโหลด - ข้อต่อแบริ่งแม้กระทั่งโลหะที่เป็นสนิมเบา ๆ ควรทำความสะอาดอย่างทั่วถึง ความเสี่ยงที่เป็นสนิมที่เหลืออยู่ใด ๆ ที่ทำให้เกิดความสมบูรณ์ของการเชื่อมซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของหายนะ
real - ตัวอย่างโลก
การเชื่อมโลหะสนิมเป็นเรื่องธรรมดาในงานซ่อม:
•ชาวนาที่ซ่อมแซมกรอบรถแทรคเตอร์ที่เป็นสนิมสามารถเชื่อมได้หลังจากบดสนิมหลวม ๆ โดยใช้การเชื่อมติดเพื่อสร้างข้อต่อที่แข็งแกร่ง
•เจ้าของบ้านที่ติดตั้งรั้วโลหะที่เป็นสนิมสามารถทำความสะอาดสนิมด้วยแปรงลวดและใช้การเชื่อม MIG ด้วยฟลักซ์ - ลวด cored เพื่อ reattach รางที่หัก
•ช่างเทคนิคยานยนต์มักจะเชื่อมแผงตัวถังที่เป็นสนิมแม้ว่าพวกเขาอาจตัดส่วนที่เป็นสนิมอย่างรุนแรงและแทนที่ด้วยโลหะใหม่ถ้าหลุมลึกเกินไป
ในแต่ละกรณีความสำเร็จขึ้นอยู่กับการกำจัดสนิมเพียงพอที่จะอนุญาตให้ฟิวชั่นและเลือกกระบวนการที่เหมาะสมสำหรับงาน
ข้อสรุป
โลหะที่เป็นสนิมสามารถเชื่อมได้ แต่สนิมสร้างความท้าทายที่สำคัญที่ต้องการการเตรียมการและการดูแล โดยการกำจัดสนิมหลวมโดยใช้กระบวนการเชื่อมที่เหมาะสม (เช่นการเชื่อมติดด้วยฟลักซ์ - อิเล็กโทรดเคลือบ) และการปรับพารามิเตอร์เพื่อจัดการการปนเปื้อนช่างเชื่อมสามารถสร้างข้อต่อที่แข็งแกร่งในโลหะสนิม อย่างไรก็ตามโลหะที่มีการเกิดสนิมอย่างรุนแรงหรือมีโครงสร้างอาจเสียหายเกินกว่าที่จะเชื่อมได้อย่างปลอดภัยโดยต้องเปลี่ยนแทน
สิ่งสำคัญคือการเกิดสนิมไม่ใช่อุปสรรคที่แน่นอนในการเชื่อม - แต่ต้องได้รับความเคารพ ด้วยการทำความสะอาดอย่างละเอียดและเทคนิคอัจฉริยะแม้แต่โลหะที่เป็นสนิมก็สามารถเข้าร่วมเป็นรอยเชื่อมที่ใช้งานได้และเชื่อถือได้ ไม่ว่าจะเป็นการซ่อมแซมหรือการผลิตการจัดการกับสนิมอย่างเหมาะสมจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมจะเป็นแบบทดสอบของเวลา
