กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และการเบรกดาวน์ของลวดเชื่อมในงานเชื่อมไฟฟ้า
ในโลกของการเชื่อมไฟฟ้า การทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า (Current), แรงดันไฟฟ้า (Voltage) และปรากฏการณ์การเบรกดาวน์ (Breakdown) ของลวดเชื่อม ถือเป็นหัวใจสำคัญที่นำไปสู่รอยเชื่อมที่แข็งแรงและมีคุณภาพ ปรากฏการณ์เหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างและรักษาสภาวะอาร์กไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการหลอมละลายโลหะ
กระแสไฟฟ้า (Current): หัวใจของการหลอมละลาย
กระแสไฟฟ้า (วัดเป็นแอมแปร์, A) คือปริมาณการไหลของอิเล็กตรอนผ่านวงจรเชื่อม เปรียบเสมือนปริมาณของน้ำที่ไหลในท่อ ยิ่งมีกระแสไฟฟ้าสูงเท่าไร พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นจากการต้านทานของกระแสไฟฟ้าต่อการไหลก็จะยิ่งมากเท่านั้น
ในงานเชื่อมไฟฟ้า กระแสไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญดังนี้:
- กำหนดอัตราการหลอมละลาย: กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น ส่งผลให้ลวดเชื่อมและชิ้นงานหลอมละลายเร็วขึ้น
- ควบคุมการทะลุทะลวง: กระแสที่เหมาะสมจะช่วยให้โลหะหลอมเหลวซึมลึกเข้าไปในเนื้อชิ้นงานได้อย่างพอดี สร้างการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม
- ส่งผลต่อขนาดของอาร์ก: กระแสไฟฟ้ามีผลต่อความรุนแรงและความเสถียรของอาร์กไฟฟ้า
การตั้งค่ากระแสไฟฟ้าที่ถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง เพราะถ้ากระแสต่ำเกินไป การหลอมละลายจะไม่สมบูรณ์ เกิดรอยเชื่อมที่ไม่แข็งแรง แต่ถ้ากระแสสูงเกินไป อาจทำให้เกิดการทะลุทะลวงมากเกินไป ทำให้ชิ้นงานเสียหายหรือเกิดการบิดตัว
แรงดันไฟฟ้า (Voltage): แรงขับเคลื่อนแห่งอาร์ก
แรงดันไฟฟ้า (วัดเป็นโวลต์, V) คือความแตกต่างศักย์ทางไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ เปรียบได้กับ “แรงดัน” ของน้ำในท่อที่ผลักดันให้น้ำไหล ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงเท่าไร ก็ยิ่งมีแรงผลักดันให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่มากเท่านั้น
ในงานเชื่อมไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้ามีผลโดยตรงต่อลักษณะของอาร์ก:
- ควบคุมความยาวอาร์ก: โดยทั่วไป แรงดันไฟฟ้าจะสัมพันธ์กับความยาวของอาร์กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างปลายลวดเชื่อมกับชิ้นงาน แรงดันสูง อาร์กจะยาวขึ้น แรงดันต่ำ อาร์กจะสั้นลง
- ส่งผลต่อรูปร่างของรอยเชื่อม: แรงดันที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อการกระจายความร้อนและรูปแบบการไหลของโลหะหลอมเหลว ซึ่งมีผลต่อความกว้างและความนูนของรอยเชื่อม
- เป็นตัวกำหนด “การเบรกดาวน์” เบื้องต้น: ในช่วงเริ่มต้นของการเชื่อม แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายออกจากเครื่องเชื่อม (Open Circuit Voltage – OCV) เป็นสิ่งสำคัญในการเริ่มจุดอาร์ก
การปรับแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสมกับกระแสและประเภทของลวดเชื่อมเป็นสิ่งสำคัญ เพื่อให้ได้อาร์กที่เสถียรและรอยเชื่อมที่สวยงาม
การเบรกดาวน์ (Breakdown): การจุดประกายของอาร์ก
การเบรกดาวน์ ในบริบทของการเชื่อมไฟฟ้า คือปรากฏการณ์ที่อากาศหรือก๊าซที่อยู่ระหว่างปลายลวดเชื่อมกับชิ้นงาน (หรือระหว่างลวดเชื่อมกับฟลักซ์ในบางกรณี) ซึ่งปกติเป็นฉนวนไฟฟ้า กลายเป็นตัวนำไฟฟ้าอย่างฉับพลัน เกิดเป็นทางเดินของกระแสไฟฟ้าที่เราเรียกว่าอาร์กไฟฟ้า
กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร?
- แรงดันเริ่มต้น: เมื่อเปิดเครื่องเชื่อม จะมีแรงดันไฟฟ้าค่าหนึ่งปรากฏที่ปลายลวดเชื่อมและชิ้นงาน (OCV)
- การแตะและยก: ช่างเชื่อมจะแตะปลายลวดเชื่อมลงบนชิ้นงานแล้วยกขึ้นเล็กน้อย การสัมผัสนี้จะสร้างการลัดวงจรชั่วขณะ ทำให้เกิดความร้อนสูงมากที่จุดสัมผัส
- การไอออไนซ์: ความร้อนสูงที่เกิดจากการลัดวงจรและการยกปลายลวดขึ้นเพียงเล็กน้อย ทำให้ก๊าซที่อยู่ระหว่างลวดเชื่อมกับชิ้นงาน (เช่น อากาศ หรือก๊าซป้องกัน) ถูก “ไอออไนซ์” (ionized) อนุภาคก๊าซจะสูญเสียอิเล็กตรอน กลายเป็นพลาสมา (plasma) ซึ่งเป็นสถานะของสสารที่นำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม
- การก่อตัวของอาร์ก: ทันทีที่เกิดพลาสมา แรงดันไฟฟ้าจะผลักดันให้อิเล็กตรอนไหลผ่านช่องทางพลาสมานี้อย่างต่อเนื่อง เกิดเป็นอาร์กไฟฟ้าที่สว่างจ้าและมีความร้อนสูงมาก อาร์กนี้เองที่เป็นแหล่งความร้อนหลักในการหลอมละลายลวดเชื่อมและชิ้นงานให้รวมเป็นเนื้อเดียวกัน
ความสัมพันธ์กับการเบรกดาวน์:
- OCV สูง: เครื่องเชื่อมที่มี OCV สูง มักจะช่วยให้การเบรกดาวน์ (การจุดอาร์ก) ทำได้ง่ายขึ้น โดยเฉพาะกับลวดเชื่อมบางชนิดหรือในสภาวะที่การเริ่มอาร์กทำได้ยาก
- ก๊าซป้องกัน: ในการเชื่อมแบบ MIG/MAG หรือ TIG ก๊าซป้องกันที่ใช้ เช่น อาร์กอน ฮีเลียม จะมีผลต่อแรงดันเบรกดาวน์ของอาร์ก หากก๊าซมีการนำไฟฟ้าได้ดี การจุดอาร์กก็จะง่ายขึ้น
- การอุ่นเครื่อง: สำหรับการเชื่อมบางประเภท การอุ่นชิ้นงานเล็กน้อยสามารถช่วยลดความต้านทานของอากาศและอำนวยความสะดวกในการเบรกดาวน์ได้
กระแสไฟฟ้าคือผู้ควบคุมปริมาณความร้อนและอัตราการหลอม แรงดันไฟฟ้าคือแรงที่ขับเคลื่อนและรักษาระยะอาร์ก ส่วนการเบรกดาวน์คือจุดเริ่มต้นของการเดินทางของอิเล็กตรอนที่เปลี่ยนฉนวนให้เป็นตัวนำ เกิดเป็นแสงสว่างและพลังงานความร้อนมหาศาลที่หลอมรวมโลหะให้เป็นหนึ่งเดียวในงานเชื่อมไฟฟ้า
บริการงานระบบไฟฟ้า #ช่างไฟดอทคอม
ขั้นตอนการใช้บริการ
แอดไลน์ > แจ้งปัญหา > รอราคา > ตกลงราคา > รับบริการ
