อุปกรณ์ในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีน

     ในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีนนั้น  จะต้องมีอุปกรณ์ชนิดต่าง ๆ ประกอบเข้าด้วยกันเป็นชุดการเชื่อม  จึงจะสามารถเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย  ดังแสดงในรูปที่  29

รูปที่  29  แสดงอุปกรณ์ประกอบการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีน

     3.1   ท่อบรรจุแก๊สออกซิเจนและแก๊สอะเซทิลีน
   แก๊สออกซิเจนกับแก๊สอะเซทิลีนนั้นมีสมบัติที่แตกต่างกันดังที่กล่าว มาแล้ว  ฉะนั้นท่อบรรจุแก๊สทั้งสองชนิดนี้   จะต้องมีคุณลักษณะที่แตกต่างกันด้วย  เพื่อ
 ป้องกันการใช้ร่วมกันซึ่งอาจเกิดอันตรายได้
          3.1.1  ท่อบรรจุแก๊สออกซิเจน  (Oxygen  Cylinder)
                 3.1.1.1  คุณลักษณะของท่อ
       ท่อบรรจุแก๊สออกซิเจน   ผลิตจากเหล็กกล้าคาร์บอนสูง(High  Carbon  Steel)เป็นท่อที่ไม่มีตะเข็บหรือผ่านกรรมวิธีการเชื่อม  แต่จะผลิตด้วยกรรมวิธีการอัดขึ้นรูปแล้วนำไปอบคืนตัวเพื่อลดความเครียดและให้มีความเหนียว ผนังท่อมีความหนาประมาณ  9 มิลลิเมตร  มีการบรรจุหลายขนาดตั้งแต่  20 ลูกบาศก์ฟุต  จนถึง  300  ลูกบาศก์ฟุต    การบรรจุออกซิเจนจะอัดด้วยความดันประมาณ   2,200 ปอนด์ต่อตารางนิ้วที่อุณหภูมิ  70 องศาฟาเรนไฮต์  หรือ  20  องศาเซลเซียส   ซึ่งทุกท่อจะต้องผ่านการทดสอบประสิทธิภาพ    โดยการอัดน้ำเข้าไปด้วยความดันประมาณ  2  เท่า  ของความดันบรรจุแก๊ส   คือประมาณ  3,360  ปอนด์ต่อ    ตารางนิ้วท่อจะทาด้วยสีเขียวหรือสีดำ      เกลียวที่คอขวดใช้ประกอบเข้ากับมาตรวัดความดัน   จะเป็นเกลียวขวาบริเวณคอขวดจะตอกตัวอักษร  O2  เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นแก๊สออกซิเจน  ดังแสดงในรูปที่  30

รูปที่  30  แสดงลักษณะของถังออกซิเจน

                   3.1.1.2   ลิ้นปิด – เปิดท่อบรรจุแก๊สออกซิเจน (Valve  Oxygen  Cylinder)
     ลิ้นปิด – เปิดท่อออกซิเจน จะประกอบอยู่ที่ส่วนบนของท่อ ใช้สำหรับปิด – เปิดแก๊สเมื่อต้องการใช้งาน ได้ออกแบบไว้เป็นพิเศษ เพื่อให้สามารถทนต่อความดันสูงภายในท่อ  ซึ่งจะทำด้วยทองเหลือง  จะประกอบด้วย ซีล (Seal) ป้องกันแก๊สรั่ว ชุด กั้นอยู่โดยมีรายละเอียดดังนี้

   1.ซีลหลัก (Main  Seating  Seal) เป็นซีลที่ปิด – เปิดแก๊สโดยตรง  เมื่อต้องการนำแก๊สออกไปใช้งาน
   2.ซีลหลัง  (Back  Seating  Seal)   เป็นซีลที่ใช้ป้องกันการรั่วรอบ ๆ แกนลิ้นปิด – เปิด ขณะทำการเปิด – ปิด ขณะทำการเปิดแก๊ส
   3.แผ่นปล่อยแก๊สออกเพื่อความปลอดภัย  (Safety Release  Disc)  จะทำหน้าที่เปิดทางให้แก๊สออก  เมื่อแก๊สภายในถังร้อนหรือมีความดันสูงเกินกว่าที่กำหนดไว้  ดังแสดงในรูปที่  31

รูปที่  31  แสดงลิ้นปิด – เปิด (VALVE) ของท่อบรรจุแก๊สออกซิเจน

       3.1.2  ท่อบรรจุแก๊สอะเซทิลีน  (Acetylene  Cylinder)
              3.1.2.1  คุณลักษณะของท่อ    ท่อบรรจุแก๊สอะเซทิลีนที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้ จะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน 304 มิลลิเมตร สูง 1,028 มิลลิเมตร โดยวัดจากฐานถึงคอถัง บรรจุแก๊สได้  275 ลูกบาศก์ฟุต ความดัน 250 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ณ อุณหภูมิ 70 องศา ฟาเรนไฮต์ (20 C0 ) เนื่องจากท่อแก๊สอะเซทิลีนบรรจุแก๊สด้วยความดันต่ำกว่าออกซิเจนตัวท่อจึงสร้างขึ้นจากการม้วนแผ่นโลหะ   และเชื่อมประกอบกันเป็นถังแก๊ส จะทาด้วยสีเหลืองหรือ สีน้ำตาล บริเวณคอถังจะตอกอักษรคำว่า C2 H2 เพื่อป้องกันการใช้ปะปนกับแก๊สชนิดอื่นแก๊สอะเซทิลีนเป็นแก๊สที่ติดไฟได้ง่าย   ปลอดภัยจึงติดตั้งปลั๊กนิรภัย(Safety  Plug)ไว้ที่บริเวณใต้ถังจำนวน 2 ตัว และบริเวณคอถังอีก 2 ตัว เพื่อความปลอดภัยในการ ใช้งาน ดังแสดงในรูปที่  32

                                                             

รูปที่  32  แสดงลักษณะของท่อบรรจุแก๊สอะเซทิลีน

               3.1.2.1 ปลั๊กนิรภัยในท่อแก๊สอะเซทิลีน  ประกอบด้วยโครง(Body)ซึ่งทำด้วยทองเหลืองและมีรูตรงกลาง สำหรับอัดโลหะที่มีจุดหลอมละลาย ณ อุณหภูมิต่ำ  โดยทั่วไปนิยมใช้ตะกั่วซึ่งมีจุดหลอมละลายที่อุณหภูมิ 415 องศาฟาเรนไฮต์ (212 0C) เมื่อความดันหรือความร้อนภายในถังเพิ่มขึ้นเกินกว่าที่กำหนดไว้  ตะกั่วนี้จะละลายและเปิดทางให้แก๊สออกไปก่อนที่ท่อจะระเบิด  หรือทำให้ส่วนอื่นเสียหาย  และท่อแก๊สอะเซทิลีนทุกท่อจะต้องผ่านการทดสอบ โดยจะต้องสามารถทนต่อแรงดันของน้ำได้สูงถึง 800  ปอนด์ต่อตารางนิ้ว โดยที่ท่อไม่แตกหรือรั่ว ดังแสดงในรูปที่  33

                                                                                 รูปที่ 33  แสดงภาพตัดของเซฟตี้ปลั๊ก  (Safety  Plug)
                3.1.2.2 การควบคุมแก๊สอะเซทิลีน ภายใต้ความดันที่มากกว่า  30  ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi)    หรือ  21    กิโลกรัมต่อตารางเซ็นติเมตร     (21 kg / cm2 )       แก๊สอะเซทิลีนจะไม่สามารถรักษาเสถียรภาพไว้ได้หรือควบคุมไม่ได้  ถ้าหากอุณหภูมิเกิน  1,435  องศาเซลเซียส  อาจจะเกิดระเบิดได้  จากคุณลักษณะของแก๊สอะเซทิลีนดังกล่าว  จึงควรนำแก๊สอะเซทิลีนไปใช้ที่ความดันไม่เกิน  15  ปอนด์ / ตารางนิ้ว หรือ  1.05  กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร   ดังนั้นจึงควรหลีกเลี่ยงการนำถังแก๊สอะเซทิลีนเข้าใกล้แหล่งกำเนิดที่มีโอกาสทำให้เกิดประกายไฟ  เช่น  บริเวณคัตเอาต์หรือรอยต่อและบริเวณที่มีความร้อนสูงกว่าปกติ  โดยเฉพาะชุดเชื่อมแก๊สแบบแมนดิโฟลด์  (Mandifold)  ท่อแยกหรือท่อที่จะให้แก๊สอะเซทิลีนไหลผ่านไม่ควรใช้ท่อทองแดง  เพราะทองแดงจะรวมตัวกับแก๊สอะเซทิลีนเป็น  Copper  Acetyline  ซึ่งจะทำให้เกิดการระเบิดได้
จากคุณลักษณะของแก๊สอะเซทิลีนดังที่กล่าวมาแล้ว  จะต้องบรรจุแก๊สลงในท่อที่ความดัน  220 – 225  ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  (psi)  ซึ่งเป็นการเสี่ยงต่อการระเบิด  เนื่องจากที่ความดัน  30  ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  แก๊สจะควบคุมไม่ได้   เพื่อความปลอดภัยจึงต้องนำสาร
อะซีโตน  (Acetone)  ใส่ไว้ภายในท่อ  เพื่อใช้ในการดูดซึมแก๊สอะเซทิลีนและเพื่อรักษา
เสถียรภาพ  ดังนั้นภายในท่อจะประกอบไปด้วยวัสดุรูพรุน   เช่น เศษหิน   (Monolithic  Filler)    หรือไม้หอม    (Balsa  Wood)  และผงแอสแบสทอส  (Fine  Asbestos)  ก่อนอื่นต้องบรรจุสารรูพรุนเหล่านี้เข้าไปในถังก่อน  แล้วจึงบรรจุสารอะซีโตนและแก๊สอะเซทิลีนเข้าในท่อภายหลัง  สารอะซีโตนจะดูดซึมแก๊สอะเซทิลีนได้ประมาณ   24  เท่าของน้ำหนักของตัวมันเอง  จะเห็นว่า  สารรูพรุนอะซีโตนและแก๊สอะเซทิลีนจะอยู่รวมกันภายในถัง  เมื่อเปิดลิ้นนำแก๊สออกใช้งานแก๊สอะเซทิลีนจะแยกตัวออกมาเป็นฟองลอยขึ้นไป  และถูกนำออกไปใช้งาน  ดังแสดงในรูปที่  34

รูปที่  34  แสดงการลอยตัวขึ้นอย่างรวดเร็วของแก๊สอะเซทิลีน

         3.2มาตรวัดความดันแก๊ส  (Pressure  Requlator)
    มาตรวัดความดันแก๊สเป็นอุปกรณ์ที่มีความจำเป็นและมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีน  ซึ่งจะประกอบไปด้วยมาตรวัดความดันของแก๊สออกซิเจนและเซทิลีน  จะทำหน้าที่ควบคุมความดันแก๊ส  ทั้งภายในท่อและนำออกมาใช้งานได้อย่างสม่ำเสมอ  ถึงแม้ว่าความดันจะเปลี่ยนไปตามการใช้งาน  โดยมีส่วนประกอบ  ดังแสดงในรูปที่   35 

รูปที่ 35 แสดงมาตรวัดความดันแก๊สออกซิเจน  เกจวัดความดันสูงภายในถังและ
เกจวัดความดันต่ำเพื่อออกไปสู่กระบอกเชื่อม
ที่มา  :  พิชัย  โอภาสอนันต์ , 2542  หน้า  42

           3.2.1เกจวัดความดันสูง  (High  Pressure  Gage)
    เกจวัดความดันสูงจะทำหน้าที่วัดความดันสูงภายในท่อ สามารถบ่งบอกปริมาณของแก๊สที่มีในท่อแก่ผู้ปฏิบัติงานเชื่อม
                3.2.1.1   เกจวัดความดันสูงของแก๊สออกซิเจน สามารถ วัดความดันได้สูง 3,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว
                3.2.1.2เกจวัดความดันสูงของแก๊สอะเซทิลีนสามารถ วัดความดันได้สูง 350 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว
           3.2.3  เกจวัดความดันต่ำ (Low Pressure Gage) เกจความดันต่ำ จะใช้วัดความดันแก๊ส เพื่อนำไปใช้ให้มีความเหมาะสมกับลักษณะของงาน  ดังนี้
                3.2.3.1 เกจวัดความดันต่ำของแก๊สออกซิเจน สามารถปรับ ความดันได้สูงถึง  0-30 ปอนด์ตารางนิ้วและจะปรับใช้งานที่ความดันประมาณ  25 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว
                3.2.3.2 เกจวัดความดันต่ำของอะเซทิลีน สามารถปรับความ ดันได้สูงถึง 0-30 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  และจะปรับใช้งานที่ความดันไม่เกิน 15 ปอนด์ตารางนิ้ว
           3.2.4   ส่วนประกอบของมาตรวัดความดันแก๊ส(Pressure Regulator) มาตรวัดความดันประกอบไปด้วย  ส่วนที่สำคัญ  2  ส่วน  คือเกจวัดความดันและสกรู ซึ่งมีหน้าที่ในการทำงาน      
                3.2.4.1 เกจวัดความดัน  (Pressure  Gage)  ภายในเกจวัดความดันจะมีท่อบัวดอน (Bourdon  Tube) ทำด้วยโลหะทองเหลืองรูปร่างโค้งเหมือนตัวซี     ปลายข้างหนึ่งจะต่อกับท่อแก๊สที่มาจากมาตรวัดความดันส่วนอีกปลายข้างหนึ่งจะต่อเข้ากับเฟือง  ซึ่งจะทำหน้าที่ขับเฟืองของเข็มบอกความดันที่จะนำไปใช้งานในขณะแก๊สเข้าไปในท่อบัวดอน      ความดันแก๊สจะทำให้ท่อยืดตรงแขนที่ต่อกับปลายท่อบัวดอนจะไปดึงแขนเฟืองให้ดันเข็มขึ้นไป  เข็มจะชี้บอกความดันบนหน้าปัทม์ซึ่งมีทั้งหน่วยเป็นปอนด์ /ตารางนิ้วในเกจวัดหรือกิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรในเกจวัด  ดังแสดงในรูปที่  36

รูปที่  36  เกจไม่มีความดันและเกจหลังจากเปิดความดันแก๊ส
ที่มา  :  พิชัย  โอภาสอนันต์  ,  2542  หน้า  43

             3.2.4.2  สกรูปรับความดันแก๊ส (Pressure  Adjusting  Screw)  สกรูปรับความดันแก๊ส  เป็นสกรูที่ใช้หมุนปรับเพิ่ม หรือลดความดันแก๊ส ในการนำออกไปใช้งานเมื่อหมุนตามเข็มนาฬิกา   สกรูจะเคลื่อนเข้าไปด้านในและไปดันสปริง  ซึ่งสปริงก็จะไปดันแผ่นไดอะแฟรมและแกนปิด – เปิดนี้จะเปิดให้แก๊สไหลเข้ามาที่เกจวัดความดันต่ำ  และไหลออกไปตามสาย        และเมื่อคลายสปริงทวนเข็มนาฬิกา แกนปิด – เปิดก็จะปิดไม่ให้แก๊สไหลเข้ามาในเกจวัดความดันต่ำ

          3.2.5 ชนิดของมาตรวัดความดันแก๊ส   มาตรวัดความดันแก๊สแบ่งตามลักษณะของอุปกรณ์การจ่ายแก๊สจะมี 2 แบบคือ แบบหัวฉีด (Nozzle Type)  ภายในประกอบด้วยหัวจ่ายแก๊สเป็นแบบหัวฉีดปิด  -  เปิดแก๊ส  ด้วยเบาะรองหัวฉีดและแบบก้านลิ้น (Stem Type) ภายในประกอบด้วยหัวจ่ายแก๊สเป็นหัวฉีดปิด – เปิดแก๊ส  ด้านก้านลิ้นที่ทำด้วยโลหะ  อุปกรณ์ปรับความดันแก๊สทั้งสองแบบนี้ จะผลิตออกมา ชนิด คือ ชนิดปรับความดันชั้นเดียวและปรับสองชั้น
                 3.2.5.1  มาตรวัดปรับความดันชั้นเดียว (Single Stage Pressure Regulator)       เป็นอุปกรณ์ปรับความดันแก๊สที่มีตัวปรับความดันอยู่ภายในเพียงตัวเดียว  ซึ่งจะลดความดันแก๊สจากท่อโดยตรงออกมาเป็นความดันในการใช้งาน  มีหลักการทำงานดังนี้
   1)  เปิดวาล์วที่หัวท่อแก๊สจะไหลเข้าสู่ห้องเกจวัดความดันสูง  ซึ่งจะวัดความดันภายในท่อ

                                                     

   2)  หมุนสกรูปรับความดันลิ้นจะเปิดให้แก๊สเข้าสู่ห้องเกจวัดความดันต่ำ  ซึ่งเป็นความดันที่นำออกมาใช้งานตามความดันที่ปรับไว้  ดังแสดงในรูปที่ 37

รูปที่  37  แสดงหลักการทำงานของมาตรวัดปรับความดันชั้นเดียว

                  3.2.5.2  มาตรวัดความดันสองชั้น (Two Stage  Pressure) เป็นอุปกรณ์ปรับความดันแก๊สที่มีตัวปรับความดันอยู่ภายใน จำนวน 2 ตัว    โดยจะลดความดันแก๊สจากท่อก่อนจึงปรับลดความดันให้มีความเหมาะสมกับงานอีกครั้งหนึ่ง ซึ่งมีหลักการทำงาน  ดังนี้
  1)  เปิดวาล์วที่หัวท่อแก๊สจะไหลเข้าสู่ห้องเกจวัดความดันสูง  ซึ่งเป็นความดันที่อยู่ภายในท่อขณะใช้งานและไหลผ่านลิ้นที่ตัวระยะการเปิดไว้  จะทำให้ความดันลดลงปานกลาง
  2)หมุนสกรูปรับความดันลิ้นจะเปิดให้แก๊สซึ่งมีความ ดันปานกลางเข้าสู่ห้องเกจวัดความดันต่ำซึ่งเป็นตามที่ปรับไว้ให้เหมาะสมกับลักษณะของงาน  ดังแสดงในรูปที่  38

                                                                          รูปที่  38    แสดงหลักการทำงานของมาตรวัดปรับความดันสองชั้น

     3.3  ทอร์ชเชื่อมและหัวทิพ (Torch and Tip)  ทอร์ชเชื่อมและหัวทิพเป็นอุปกรณ์สำหรับการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีนที่มีความสำคัญและจำเป็นอย่างยิ่ง  โดยจะต่อเข้ากับท่อยาง   ซึ่งจะควบคุมความดันและปริมาณของแก๊สขั้นสุดท้าย  ก่อนเข้าสู่ห้องผสมแก๊ส  (Mixing Chamber)   ออกไปสู่หัวทิพ  ซึ่งมีส่วนประกอบและการทำงานดังนี้
           3.3.1ส่วนประกอบของทอร์ชเชื่อม  มีส่วนประกอบสำคัญ  ดังนี้
               3.3.1.1  ทอร์ชเชื่อมหรือกระบอกเชื่อม (Torch Body) มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก  ออกแบบมาให้มีขนาดและน้ำหนักที่พอเหมาะ  บริเวณเกลียวที่ต่อเข้ากับท่อยางจะมีลิ้นปิด – เปิด (Valve)  ทางเดินของแก๊สออกซิเจนและอะเซทิลีน ซึ่งจะทำหน้าที่ควบคุมปริมาณของแก๊สเข้าสู่ห้องผสมแก๊ส
               3.3.1.2 ห้องผสมแก๊ส  (Mixing Chamber)  จะทำหน้าที่ผสมแก๊สออกซิเจนและอะเซทิลีนกลายเป็นแก๊สผสมและไหลผ่านไปยังหัวทิพ (Tip)เพื่อจุดเป็นเปลวไฟในการเชื่อมโลหะต่อไป
               3.3.1.3 เกลียวนอกที่กระบอกเชื่อม  จะต่อเข้ากับข้อต่อของท่อยางนี้ ทางเข้าของแก๊สออกซิเจนจะเป็นเกลียวขวา บริเวณใกล้เกลียวจะมีตัวอักษร OXY   เพื่อแสดงให้รู้ชัดเจนว่าเป็นแก๊สออกซิเจนส่วนทางเข้าแก๊สอะเซทิลีนจะเป็นเกลียวซ้าย  บริเวณใกล้เกลียวจะมีตัวอักษร C2H2 แสดงให้รู้ว่าเป็นทางเข้าของแก๊สอะเซทิลีน  ดังแสดงในรูปที่  39

                                                                                          รูปที่  39  แสดงทอร์ชหรือกระบอกเชื่อม
          3.3.2  ชนิดของทอร์ชเชื่อม
     จากข้อแตกต่างระหว่างความดันแก๊สอะเซทิลีนที่ผลิตเองด้วย  ถังกำเนิดแก๊ส  ซึ่งจะมีความดันต่ำกับแก๊สอะเซทิลีนที่บรรจุในท่อสำเร็จ  มีความดันสูงกว่า   จึงเป็นเงื่อนไขในการออกแบบทอร์ชเชื่อมให้มีความเหมาะสมกับข้อแตกต่างของความดันแก๊ส  ซึ่งในปัจจุบันมี 2 แบบ คือ แบบสมดุลย์ความดันและแบบหัวฉีด  โดยมีหลักการทำงาน  ดังนี้                                  
             3.3.2.1 ทอร์ชเชื่อมแบบความดันสมดุล (Equal Pressure  Type) เหมาะสำหรับแก๊สที่มีความดันสูงและสามารถปรับให้แก๊สทั้งสองมีความดันเท่ากันไหลเข้าสู่ห้องผสมแก๊ส     โดยปกติใช้กับถังบรรจุแก๊สสำเร็จซึ่งมีความดันสูง  ดังแสดงใน รูปที่ 40

           แก๊สที่ออกมาจากหัวทิพ  จะเป็นแก๊สที่ผสมกันระหว่างแก๊สออกซิเจนกับอะเซทิลีน   ซึ่งได้ผสมและรวมตัวกันเป็นอย่างดีทำให้เกิดการเผาไหม้สมบูรณ์และเกิดความร้อนสูง   ดังนั้นในห้องผสมแก๊สของทอร์ชจะออกแบบไว้ให้แก๊สที่ไหลออกมา   เมื่อมาพบกันจะเกิดการหมุนตัวทำให้เกิดการผสมอย่างรวดเร็วและถูกความดันภายในที่ต่อเนื่องมาดันออกไปสู่หัวทิพ    เพื่อให้แก๊สออกซิเจนและแก๊สอะเซทิลีนผสมกันได้  100%   ผู้ผลิตจึงได้ออกแบบเพิ่มแรงหมุนตัวของแก๊สโดยการนำขดลวดโลหะใส่ไว้ในทางเดินของแก๊สออกซิเจน  ให้แก๊สหมุนตัวก่อนเข้าสู่ห้องผสมแก๊สดังแสดงในรูปที่  41

รูปที่  41  นำขดลวดโลหะใส่ไว้ในทางเดินของแก๊สให้แก๊สเคลื่อนตัว
และหมุนพร้อมกันไปเข้าสู่ห้องผสม

                                              

             3.3.2.2 ทอร์ชเชื่อมแบบหัวฉีด (Injector  Type) โครงสร้างภายในประกอบด้วยห้องผสมแก๊ส  โดยที่ปลายของท่อส่งแก๊สอะเซทิลีนจะอยู่ รอบ ๆ  ขณะแก๊สออกซิเจนไหลผ่านหัวฉีดจะเกิดสูญญากาศดูดอะเซทิลีนเข้าสู่ห้องผสมแก๊สเป็นแก๊สผสมออกสู่หัวทิพ  เพื่อใช้งานต่อไป  หัวเชื่อมแบบนี้ สามารถใช้กับถังผลิตอะเซทิลีนที่มีความดันต่ำ ๆ ได้  (ต่ำกว่า  1  PSI)  ซึ่งมีเกลียวนอกที่กระบอกเชื่อม  สำหรับต่อเข้ากับข้อต่อของทอร์ชเชื่อม  โดยจะออกแบบให้ออกซิเจนความดันสูงไหลผ่านไปอย่างรวดเร็ว  ทำให้ดูดเอาแก๊สอะเซทิลีนไปด้วยเพื่อรวมตัวกันในห้องผสมแก๊สก่อนไปที่หัวทิพดังแสดงในรูปที่  42 – 43

รูปที่  42  แสดงระบบผสมแก๊สแบบหัวฉีด

รูปที่  43  แสดงลักษณะของทอร์ชเชื่อมแบบหัวฉีด

        3.3.3 หัวทิพ (Tip) หัวทิพ เป็นอุปกรณ์ส่วนปลายสุด  ซึ่งประกอบเข้ากับทอร์ช เชื่อมและเป็นท่อทางผ่านของแก๊สผสมเป็นตัวกำหนดทิศทางและปริมาณของเปลวไฟ  เพื่อให้เหมาะสมกับลักษณะของงาน     โดยทั่วไปมี  2  แบบ  คือ
            3.3.3.1แบบชิ้นเดียว  เป็นทิพที่มีเพียงชิ้นเดียว  สำหรับประกอบเข้ากับทอร์ชเชื่อม   ดังแสดงในรูปที่
            3.3.3.2แบบแยกชิ้น  เป็นหัวทิพที่มี  2 ส่วน คือส่วนปลายและส่วนโคน   ประกอบเข้าด้วยกันโดยใช้เกลียวแล้วจึงนำไปประกอบเข้ากับทอร์ชเชื่อม ดังแสดงในรูปที่  44

รูปที่  44  แสดงทอร์ชเชื่อมและหัวทิพที่ปรับทิศทางได้

      ในขณะใช้งานหัวทิพจะต้องมีสมบัติในการถ่ายเทความร้อนได้ดี  และไม่หลอมละลาย  เมื่อได้รับความร้อน  ณ  อุณหภูมิสูง  ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมผลิตจากทองแดงผสม  ซึ่งมีหลายขนาด   เพื่อเลือกใช้งานตามความหนาของงาน  และเพื่อความสะดวกในการเชื่อมหัวทิพสามารถปรับทิศทางการควบคุมเปลวไฟให้อยู่ในบริเวณที่ต้องการได้  ดังแสดงในรูปที่  45
หัวทิพมีหลายขนาด เลือกใช้งานตามความหนาของงานที่จะเชื่อม ถ้างานบางจะใช้ความร้อนน้อย ควรเลือกใช้หัวทิพที่มีรูขนาดเล็ก ในกรณีชิ้นงานมีความหนามากต้องการใช้ปริมาณความร้อนมากในการเชื่อม  ดังนั้นควรเลือกหัวทิพที่มีรูใหญ่ให้เหมาะกับความหนาของงาน ดังแสดงในตารางที่  2

รูปที่   45  ทอร์ชเชื่อมและหัวทิพที่ปรับทิศทางได้

     รูของทิพบางครั้งเรียกว่า ออริฟิก มีหลายขนาดโดยจะตอก ตัวเลขบอกไว้ที่โคนของทิพ เพื่อบอกขนาดความโตของรูทิพ ชิ้นงานบางควรใช้หัวทิพที่มีรูขนาดเล็ก  เพราะปริมาณความ
ร้อนน้อย  แต่ถ้าชิ้นงานมีความหนาต้องเลือกใช้หัวทิพที่มีรูขนาดใหญ่ขึ้นเพราะต้องใช้ปริมาณความร้อนจำนวนมากในการหลอมละลายดังนั้นอัตราการไหลของแก๊สจะแปรผันไปตามขนาดของหัวทิพ ดังตารางที่ 2

ตารางที่ 2  แสดงอัตราการไหลของแก๊สจะแปรผันไปตามขนาดของหัวทิพ

 

ขนาดหัวทิพ
หมายเลขของสว่าน

ความหนาของโลหะ
(นิ้ว)

ขนาดของลวดเชื่อม
(นิ้ว)

 

 

40-50
44-52
54-57
60-69

3/8
¼
1/8
1/16

3/16-1/4
5/32-3/16
3/32-1/8
1/16-3/32

 

 

 

 

 

                     อุปกรณ์ประกอบในการเชื่อมแก๊สที่สำคัญและทำให้เกิดความปลอดภัยสูงสุด  มีดังต่อไปนี้
          3.4.1  สายเชื่อมแก๊ส  (welding  Hoses)สายเชื่อมแก๊สทำหน้าที่ นำส่งแก๊สที่ออกมาจากมาตรวัดความดันไปสู่ ทอร์ชเชื่อม ซึ่งออกแบบเพื่อรับความดันสูงได้จะต้องมีคุณสมบัติดังนี้
    1.4.1.1ทนต่อการเผาไหม้ได้ดี
    1.4.1.2ทนต่อความดันสูงของแก๊สได้
    1.4.1.3ต้องไม่ทำปฏิกิริยากับแก๊สที่ส่งผ่าน
    1.4.1.4สามารถยืดหยุ่นอ่อนตัวได้ดี
                                                   เพื่อให้สายเชื่อมแก๊สมีสมบัติตามที่กล่าวมาแล้ว    จึงนิยม
  ออกแบบให้มี  ชั้น  คือ
   1.ชั้นนอก  ทำจากยางอ่อนมีความเหนียวเป็นชั้นบางที่สุด
   2.ชั้นกลาง  ทำจากยางที่มีคุณสมบัติแข็งและยืดหยุ่นตัวได้ดี
   3.ชั้นใน  ทำจากยางที่มีคุณภาพที่ดีทนต่อความดันของแก๊ส ได้สูง  มีความหนามากที่สุดเพื่อความสะดวกในการใช้งานของสายเชื่อมแก๊ส และให้เหมาะสมกับลักษณะของงานซึ่งมี 2  ชนิดให้เลือกคือ
        1.ชนิดสายเดี่ยว  (Single  Hoses)  จะเป็นสายยางที่แยกออก จากกันระหว่างออกซิเจนและอะเซทิลีน
        2.ชนิดสายคู่  (Double  Hoses)จะเป็นสายยางของออกซิเจนและอะเซทิลีนติดอยู่คู่กันขนาดต่างๆ ของสายเชื่อมแก๊ส วิธีการวัดจะวัดเส้นผ่าศูนย์ กลางรูภายในมีหน่วยเป็นนิ้วที่นิยมใช้ก็มีขนาดรู  3/16  , ¼ , 5/16 , 3/8 และ  ½  นิ้ว สายเชื่อมแก๊สออกซิเจนจะมีสีเขียว ดำ ส่วนอะเซทิลีนนั้นจะมีสีแดง สายเชื่อมแก๊สจะต้องประกอบร่วมกับข้อต่อ   ซึ่งข้อต่อทำหน้าที่ประกอบสายเชื่อมแก๊สเข้ากับอุปกรณ์ปรับความดันแก๊สและทอร์ชเชื่อม
     3.4.2 ข้อต่อ  (Connector)
   ฃการประกอบอุปกรณ์ชนิดต่าง ๆ ในการเชื่อมแก๊สนั้น  ข้อต่อ จึงเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมากในการต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ เข้าด้วยกั  เพื่อให้ใช้งานได้ซึ่งประกอบด้วย  ส่วน  คือ 
      3.4.2.1นัต (Nut)  มีเกลียวอยู่ด้านในใช้ประกอบเข้ากับ อุปกรณ์ปรับความดันและด้ามเชื่อมนัตของ  และข้อต่อออกซิเจนจะประทับคำว่า  STD.OXY  ส่วนอะเซทิลีนจะประทับคำว่า  STD.ACET.   อะเซทิลีนจะบากร่องตรงกลางไว้ เพื่อบอกว่าเป็นเกลียวซ้าย  ส่วนออกซิเจนจะมีเกลียวขวา
      3.4.2.2นิปเปิล (N : pple)  สอดอยู่ในนัตใช้สอดเข้าไปในสายเชื่อมแก๊ส

     3.4.3 แว่นตาเชื่อมแก๊ส (Gas  Goggles)แว่นตาเชื่อมแก๊สใช้สำหรับป้องกันตาจากแสงเชื่อมและ สะเก็ดไฟเชื่อมต้องมีสมบัติถ่ายเทอากาศได้ดีในขณะสวมใส่  การเลือกกระจกเลนส์กรองแสงจะต้องเลือกให้เหมาะสมเช่น  เลนส์เบอร์  5-6  ใช้สำหรับการตัดและเชื่อมโลหะหนาหรือเหล็กหล่อ  เลนส์เบอร์ ใช้สำหรับตัดหรือเชื่อมโลหะบาง  เป็นต้น
เพื่อให้เหมาะสมกับลักษณะของงานแต่ละงานและสะดวกต่อ การใช้งานของ ผู้ปฏิบัติแว่นตามเชื่อมแก๊ส  จึงออกแบบใน  2  ลักษณะ  คือ
        3.4.3.1แบบเลนส์เดียว  เลนส์จะมีขนาด  2x4  นิ้ว  มีเลนส์ เดียว   ดังแสดงในรูปที่  47
        3.4.3.2แบบเลนส์คู่  เลนส์จะมีลักษณะกลมมีเส้นผ่านศูนย์ กลางประมาณ 2 นิ้วเหมาะสำหรับผู้ที่ไม่สวมแว่นตามี  2  เลนส์  ดังแสดงในรูปที่  48

รูปที่   47  แว่นตามเชื่อมแก๊สแบบเลนส์เดียวเหมาะสำหรับผู้สวมแว่นสายตา
ที่มา  :  พัฒน์ชัย  พรมทา , ประสิทธิ์  ชนะวงศ์  ,  2543  หน้า  75

 รูปที่   48  แว่นตามเชื่อมแก๊สแบบเลนส์คู่
                                         ที่มา  :  พัฒน์ชัย  พรมทา , ประสิทธิ์  ชนะวงศ์  ,  2543  หน้า  75

      3.4.4 อุปกรณ์ทำความสะอาดทิพ (Tip  Cleaner)
    อุปกรณ์ทำความสะอาดทิพ  มีลักษณะเป็นลวดกลมเส้นเล็ก ผิวคล้ายกับตะไบมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางต่างกัน  ใช้ทำความสะอาดรูหัวทิพโดยที่ไม่ทำให้รูหัวทิพขยายใหญ่ขึ้น     จะทำให้เป็นชุดสำหรับอุปกรณ์ชนิดนี้  ซึ่งในแต่ละชุดจะมีจำนวนของลวดที่ใช้ไว้ไม่เท่ากัน  เช่น  22, 13 และ   9 เส้น  เป็นต้น  ความยาวของลวดจะยาวประมาณ  4  1/8 นิ้วเท่ากันหมด    จุดประสงค์การออกแบบให้นำมาใช้ทำความสะอาดทิพเชื่อม  และทิพตัดเท่านั้น  ดังแสดงในรูปที่  49

รูปที่   49   แสดงถึงอุปกรณ์ทำความสะอาดทิพ
ที่มา   :  พัฒน์ชัย  พรมทา , ประสิทธิ์  ชนะวงศ์  ,  2543  หน้า  76

    3.4.4  อุปกรณ์จุดไฟแก๊ส  (Spark  Lighter)อุปกรณ์ไฟแก๊ส  ใช้สำหรับทำให้เกิดประกายไฟเพื่อนำไปจุด เปลวไฟที่ปลายของทิพเชื่อมแทนการใช้ไม้ขีด    เพราะถ้าใช้ไม้ขีดอาจเกิดอุบัติเหตุไฟไหม้มือได้  ซึ่งมีส่วนประกอบดังนี้
        3.4.4.1แกนเหล็กใช้ยึดถ่าน
        3.4.4.2แกนเหล็กกลมที่มีผิวขรุขระ
        3.4.4.3แกนถ่าน
        3.4.4.4ถ้วยโลหะ
   เพื่อความสะดวกในการใช้งานโดยทั่วไปที่จุดไฟแก๊สจะมี 2  ชนิด คือ
     1 ) แบบถ่านหลายแกน  (Mulitiple- Flint  Type)
     2 ) แบบถ่านเดี่ยว  (Single – Flint  Type)

                                                                                                        รูปที่  50  แสดงถึงที่จุดไฟแก๊ส
                                                                             ที่มา  :  พัฒน์ชัย  พรมทา , ประสิทธิ์  ชนะวงศ์  ,  2543  หน้า  76

         3.4.. อุปกรณ์ป้องกันไฟกลับ อุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ ในการเชื่อมแก๊สนั้น อุปกรณ์ทุกอย่างต้องมีความปลอดภัยเป็นพิเศษ ต้องมีการตรวจสอบอุปกรณ์ในการใช้งานอยู่เสมอ   เนื่องจากแก๊สที่ใช้ในการเชื่อมมีความไวในการลุกติดไฟได้ง่าย และอยู่ในสภาวะที่มีความดันสูง ดังนั้นขณะทำการเชื่อมจึงมีโอกาสที่แก๊สจะติดไฟ และลุกติดย้อนกลับไปตามสายเชื่อม   ถ้าไม่มีการป้องกันไฟย้อนกลับในช่วงนี้ไฟอาจลุกติดไปถึงท่อและเข้าท่อทำให้ท่อแก๊สระเบิดได้ ดังนั้นการที่จะช่วยยับยั้งไฟไหลย้อนกลับ ในช่วงด้ามทอร์ชจนถึงท่อแก๊สคือ  การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟไหลย้อนกลับ   ที่นิยมใช้กันมีดังนี้
             3.4.5.1 แบบหม้อกันไฟกลับ  (Back  Pressurre  Valve)หม้อกันไฟกลับนี้ส่วนมาก จะใช้กับถังกำเนิดแก๊สอะเซทิลีนส่วนอะเซทิลีนสำเร็จรูปนั้นจะนำไปใช้ในระบบการจ่ายแก๊สแบบท่อรวม   หม้อกันไฟกลับนี้จะช่วยไม่ให้แก๊ส หรือไฟย้อนกลับมาระหว่างถังผลิต หรือถังจ่ายกับสายยางภายในหม้อจะบรรจุน้ำไว้ ทุก ๆ ครั้งที่จะใช้งานต้องตรวจสอบระดับน้ำก่อน ดังแสดงในรูปที่ 51

           3.4.5.2แบบวาล์วป้องกันแก๊สไหลย้อนกลับ (Reverse  Flow  Valve)          วาล์วป้องกันการไหลย้อยกลับของแก๊สแบบนี้จะประกอบติดที่เกลียวบริเวณด้ามทอร์ชก่อนที่จะประกอบเข้ากับข้อต่อของท่อยาง เมื่อแก๊สผ่านมาตามท่อยางภายในวาล์วนี้จะดันลูกบอลขนาดเล็ก   และลูกบอลก็จะไปดันสปริง  แก๊สก็จะผ่านลูกบอลและสปริงเข้าไปในทอร์ช กรณีมีความดันแก๊สไหลย้อนคืนมา แก๊สก็จะช่วยสปริงดันลูกบอลกลมปิดรูทางออกแก๊สจะไม่สามารถย้อนคืนออกไปได้ ดังแสดงในรูปที่ 52

รูปที่  52  วาล์วป้องกันแก๊สไหลย้อนกลับ  (Reverse  Folw  Valve)

         3.4.6  ประแจและอุปกรณ์ความปลอดภัย
               3.4.6.1  ประแจ เป็นประแจแบบพิเศษผลิตขึ้นเพื่อใช้งานให้มีขนาดพอดีกับอุปกรณ์เชื่อมแก๊สโดยเฉพาะ ซึ่งบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์เชื่อมแก๊สได้ผลิตขึ้นมาข้อควรระวัง     ควรใช้ประแจที่ใช้กับอุปกรณ์การเชื่อมแก๊สไม่ควรใช้ประแจเลื่อน

รูปที่  53  แสดงประแจพิเศษสำหรับอุปกรณ์การเชื่อมแก๊ส

               3.4.6.2  อุปกรณ์ความปลอดภัย  เป็นอุปกรณ์ที่จะช่วยป้องกันหรือลดความรุนแรงจากมลพิษต่าง ๆที่จะเข้าสู่ร่างกาย เช่นอันตรายจากรังสีต่าง ๆ มีทั้งแบบมองเห็นและแบบมองไม่เห็น    อุปกรณ์ที่จะป้องกันเพื่อความปลอดภัย มีดังต่อไปนี้
    1) แว่นตาเชื่อมป้องกันดวงตา
    2) หน้ากากแบบต่าง ๆ  เช่น หน้ากากกันฝุ่น หน้ากากป้องกันไอพิษ
    3) ถุงมือป้องกันอันตรายจากมลพิษต่าง ๆ   เช่นจากรังสีความร้อน
    4) ปลอกแขนป้องกันความร้อนจากรังสีต่าง ๆ
    5) เสื้อหนังป้องกันความร้อนจากรังสีต่าง ๆ
    6) หนังหุ้มข้อเท้าป้องกันความร้อนจากรังสีต่าง ๆ
    7) รองเท้านิรภัยหัวเหล็กป้องกันแผ่นเหล็กทับเท้า
    8) หมวกนิรภัยป้องกันสิ่งของตกใส่หัวจากที่สูง

รูปที่   54   แสดงถึงอุปกรณ์ป้องกันอันตรายแบบต่าง ๆ
ที่มา  :  พัฒน์ชัย  พรมทา , ประสิทธิ์  ชนะวงศ์  ,  2543  หน้า  77

    4.  ลวดเชื่อมแก๊ส  (Filler  Rod)ลวดเชื่อมแก๊ส หมายถึง โลหะที่ใช้เติมลงในบ่อหลอมเหลวขณะทำการเชื่อมด้วยแก๊ส ซึ่งจะมีส่วนผสมของธาตุต่าง ๆ ที่มีสมบัติใกล้เคียงกับโลหะชิ้นงานมากที่สุด      และยังสามารถเพิ่มสมบัติทางเชิงกลของแนวเชื่อมให้ดียิ่งขึ้น
        4.1สมบัติของลวดเชื่อมแก๊สองลวดเชื่อมแก๊ส จะเป็นลวดเชื่อมเปลือย (Bare) ทรงกลมผิวจะเคลือบด้วยทองแดง เพื่อให้ทนต่อสภาพอากาศและเก็บรักษาไว้ได้นาน ป้องกันการเกิดสนิมได้ง่าย    ลวดเชื่อมแก๊สจะมีขนาดตั้งแต่ 2 – 6 มิลลิเมตร
        4.2ประเภทของลวดเชื่อมแก๊ส ลวดเชื่อมแก๊สแบ่งตามชนิดของโลหะที่ใช้ในการผลิตได้  2 ประเภท  คือ
           4.2.1  ลวดเชื่อมแก๊สที่เป็นเหล็ก  จะมีส่วนผสมของธาตุเหล็ก  เป็นหลักและจะมีส่วนผสมของธาตุอื่นเล็กน้อย  เพิ่มธาตุคาร์บอน  แมงกานีส  ซิลิคอน  และฟอสฟอรัส   เป็นต้น     ซึ่งการเชื่อมโลหะที่เป็นเหล็กนี้จะใช้ฟลั๊กซ์หรือไม่ใช้ก็ได้
           4.2.2ลวดเชื่อมแก๊สที่ไม่ใช่เหล็ก  ใช้ในการเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ช่น อลูมิเนียม ทองแดง ทองเหลือง เป็นต้น  และการเชื่อมโลหะประเภทนี้  จำเป็นต้องใช้ฟลักซ์ เพื่อช่วยในการประสานได้ดี    ลวดเชื่อมทั้งสองชนิดนี้ อาจจะทำเป็นเส้นหรือม้วนก็ได้  โดยมีเส้นผ่าศูนย์กลางและความยาว
        4.3 มาตรฐานสัญลักษณ์ลวดเชื่อมแก๊สมาตรฐานลวดเชื่อมแก๊สที่จำแนกโดยสมาคมการเชื่อมของประเทศสหรัฐอเมริกา มาตรฐาน AWS (American Welding Society)    ได้กำหนดชนิดและสมบัติของลวดเชื่อมแก๊สเป็นตัวอักษรและตัวเลข เช่น
  GA – 50                                  GA – 60
  GB – 60                                  GB – 65 
  ซึ่งมีความหมายดังนี้
  ตัวอักษร      G      หมายถึง       ลวดเชื่อมแก๊ส
   A      หมายถึง       ลวดเชื่อมที่มีสมบัติยึดตัวสูง
                              (High  Ductility)
   B      หมายถึง       ลวดเชื่อมที่มีสมบัติยืดตัวต่ำ
                               (Low Ductility)
  ตัวเลข  50 , 60  และ  60 หมายถึง ค่าความต้านแรงดึงต่ำสุดที่แนวเชื่อมทนได้คูณด้วย 1,000 มีหน่วยเป็นปอนด์ต่อตารางนิ้ว  
  ตัวอย่าง    GA – 65
 G   =   ลวดเชื่อมแก๊ส
 A   =   ลวดเชื่อมที่มีสมบัติยืดตัวสูง
 65  =   แนวเชื่อมรับแรงดึงได้ต่ำสุด  65,000  ปอนด์ต่อ

                                                        ตารางนิ้ว  (65 X 1,000  =  65,000  PSI)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



บทเรียนออนไลน์       วิชา     งานเชื่อมและโลหะแผ่นเบื้องต้น       โดย  นายสุประดิษฐ วังพฤกษ์            กลุ่มสาระการเรียนรู้การงานอาชีพและเทคโนโลยี