ทฤษฎีการเชื่อมความต้านทานชนิดจุด

การเช่อื มความตา้ นทานชนิดจุด
(Spot Welding)

กระบวนการเชื่อมความต้านทานชนิดจุด

ในการตรวจสอบความสมบูรณ์ของการเช่ือมแบบความตา้ นทานชนิดจุดดว้ ยการวดั ค่าความตา้ นทาน
น้ันจาํ เป็ นตอ้ งมีความรู้ท้งั เน้ือหาทฤษฎีและงานวิจยั ท่ีเกี่ยวขอ้ ง โดยจะแบ่งออกเป็ น 6 ส่วน ซ่ึงจะ
ประกอบไปดว้ ย
1. การเช่ือมแบบความตา้ นทานชนิดจุด
2. การวดั ความสมบรู ณ์ของการเชื่อม
3. การทดสอบแรงดึงเฉือน
4. การทดสอบทางโลหะวทิ ยา (มหภาค)

2.1 การเชื่อมแบบความต้านทานชนดิ จุด (Resistance Spot Welding)

กระบวนการเช่ือมแบบความตา้ นทานชนิดจุด เป็ นการเชื่อมต่อประสานที่ผิวหน้าชิ้นงานเขา้ ดว้ ยกนั
เพียงจุดเดียวหรือมากกวา่ โดยความร้อนท่ีไดเ้ กิดจากการตา้ นทานต่อการไหลผา่ นของกระแสไฟฟ้า
ผา่ นชิ้นงาน ในขณะท่ีชิ้นงานถูกจบั ยึดอยู่ภายใตแ้ รงกดของอิเล็กโทรด สําหรับการสร้างการหลอม
ละลายรอยเชื่อมที่ผิวหนา้ ท่ีสัมผสั กนั ของชิ้นงาน ใชก้ ระแสไฟฟ้าที่มีความเขม้ ขน้ โดยมีแรงเคลื่อนต่าํ
และกระแสไฟสูง การเชื่อมเกิดข้นึ ภายในช่วงเวลาส้นั เม่ือกระแสไฟฟ้าหยุดการไหลอิเลก็ โทรดยงั คง
กดชิ้นงานคา้ งไวใ้ นขณะที่รอยเชื่อมเยน็ ตวั ลงอยา่ งรวดเร็วและกลายเป็นของแขง็ อิเล็กโทรดเคล่ือน
กลบั หลงั จากการเชื่อมเสร็จ ปกติการเชื่อมจะเสร็จสมบูรณ์ภายในเศษส่วนของวนิ าที[8]

รูปที่ 2.1 แสดงการเช่ือมแบบความตา้ นทานชนิดจุด

2.1.1 การเกดิ ความร้อน [10][11]

การเช่ือมแบบความตา้ นทานชนิดจุด จะมีความร้อนที่เกิดจากการตา้ นทานของชิ้นงานท่ีมีต่อการไหล
ผ่านของกระแสไฟฟ้า ความร้อนท่ีไดจ้ ะข้ึนกบั ตวั แปร 3 อย่าง คือกระแสไฟฟ้า ความตา้ นทานของ
ชิ้นงาน และเวลาที่กระแสไหลผา่ น สามารถเขยี นเป็นสมการไดด้ งั น้ี

Q = I 2 Rt

โดยท่ี
Q = ความร้อนที่เกิดข้ึน (จูล)
I = กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์)
R = ความตา้ นทานของชิ้นงาน (โอหม์ )
t = เวลาท่ีกระแสไฟฟ้าไหลผา่ น (วินาที)

อณุ หภมู ิที่เกิดข้ึน ( ΔT) สามารถคาํ นวณหาไดจ้ ากคา่ Q ดงั สมการ

ΔT = Q = I 2 Rt
mCP mCp

โดยท่ี
m = มวลของวสั ดุ

Cp = คา่ ความจุความร้อนของชิ้นงาน
ความตา้ นทานและการกระจายความร้อนในชิ้นงาน ท่ีเกิดข้นึ ในการเชื่อมจุด ณ ตาํ แหน่งตา่ งๆ มีดงั น้ี

รูปที่ 2.2 กราฟความตา้ นทานและอุณหภมู ิที่ตาํ แหน่งการเช่ือม
1. หมายเลข 1 และ 7 คอื คา่ ความตา้ นทานของวสั ดุทีใชท้ าํ อิเลก็ โทรด
2. หมายเลข 2 และ 6 คอื ค่าความตา้ นทานท่ีผิวสัมผสั ระหวา่ งอิเล็กโทรดกบั ชิ้นงาน ค่าความตา้ นทาน
ข้นึ อยกู่ บั สภาพผวิ ของชิ้นงานและผิวอิเลก็ โทรด ขนาดและรูปร่างของหนา้ สัมผสั ของอิเล็กโทรดและ
แรงกดของอิเล็กโทรด เป็ นจุดที่เกิดความร้อนสูงแต่ผิวงานไม่หลอมละลาย เน่ืองจากอิเล็กโทรดมีค่า
การนาํ ความร้อนท่ีสูงและส่วนมากใชน้ ้าํ หล่อเยน็ ดว้ ย
3. หมายเลข 3 และ 5 คือค่าความตา้ นทานรวมของชิ้นงาน ซ่ึงจะเป็ นสัดส่วนโดยตรงกบั พิกดั ความ
ตา้ นทานและความหนา และเป็นสัดส่วนตรงกบั พ้นื ที่หนา้ ตดั ของทางผา่ นกระแสไฟฟ้า
4. หมายเลข 4 คือตาํ แหน่งท่ีชิ้นงานเกิดการเช่ือมประสานกนั เป็นจุดท่ีเกิดความตา้ นทานสูงท่ีสุด และ
เกิดความร้อนมากที่สุด และความร้อนท่ีเกิดข้นึ ภายในจุดน้ีจะไมส่ ูญเสียใหก้ บั อิเลก็ โทรด
2.1.1.1 การเกดิ นกั เกต [9]
การเช่ือมแบบความตา้ นทานชนิดจุด จะเกิดความร้อนสูงและมีอตั ราการเยน็ ตวั อย่างรวดเร็ว สาเหตุ
เนื่องจากตาํ แหน่งการเช่ือมและการอยู่ใกลช้ ิดกบั อิเล็กโทรดซ่ึงทาํ การหล่อเยน็ ดว้ ยน้าํ การใชแ้ รงกด
ของอิเลก็ โทรดที่มากจะเกิดการไหลผา่ นของกระแสเร่ิมตน้ และเกิดข้นึ ทนั ทีที่ความถ่ีในรอบไซเคิลท่ี1
ความตา้ นทานที่จุดสัมผสั จะลดลงอยา่ งมากเพราะวา่ ความหนาแน่นของกระแสที่ไหลผ่านมาก และ
ความตา้ นทานท่ีจุดที่ 2, 4 และ 6 มีค่ามาก (รูปที่ 2.2) อุณหภูมิที่ตาํ แหน่งผิวสัมผสั ของชิ้นงานและ
บริเวณใตอ้ ิเล็กโทรดเกิดสูงข้ึนอยา่ งรวดเร็ว แมว้ า่ ความตา้ นทานท่ีจุดสัมผสั จะลดลงอย่างรวดเร็วและ
อุณหภูมิท่ีจุดสัมผสั จะสูงข้ึนอย่างต่อเนื่อง การเชื่อมแบบน้ีไม่สามารถทาํ การเชื่อมไดถ้ า้ โลหะไม่มี

สัมประสิทธ์ิความตา้ นทาน ในรูปที่ 2.3 แสดงการกระจายอุณหภูมิในการเช่ือมเหล็กเหนียว โดยทาํ
การกราฟิ กทางโลหะวิทยา (Metallographic) ในข้นั แรกเกิดการหลอมละลายเป็ นนกั เกต และนกั เกต
โตข้ึนอย่างรวดเร็วและต่อมาโตข้ึนอย่างช้าๆ ประมาณ 10% ของขนาดความโตสุดของปลาย
อิเลก็ โทรด

รูปท่ี 2.3 การกระจายอณุ หภูมิในเหลก็ เหนียวจากการเช่ือมจุดในขณะเกิดนกั เกตซ่ึงประมาณดว้ ยการ
ทดสอบดว้ ยกราฟิ กทางโลหะวิทยา

2.1.1.2 การขยายตัวจากความร้อน [9]
ในข้นั ตอนการให้ความร้อนกบั ชิ้นงานและการหลอมละลายเป็ นนักเกต เป็ นผลให้เกิดการขยายตวั
จากความร้อนแมว้ า่ จะถูกกดดว้ ยแรงกดของอิเล็กโทรด เกิดการแยกห่างออกจากกนั ของอิเล็กโทรด
ขณะที่อิเล็กโทรดแยกห่างออกจากกันเป็ นการปลดปล่อยความร้อนโดยตรงระหว่างอิเล็กโทรด
อาจจะใชส้ าํ หรับการวดั เพื่อควบคมุ คณุ ภาพการเชื่อม ดงั แสดงในรูปที่ 2.4

รูปที่ 2.4 กราฟกระแส แรงกด และการเคลื่อนท่ีอิเลก็ โทรด ในการเชื่อมเหลก็ เหนียวที่ความหนา 1.6
มิลลิเมตร ท่ีกระแส 5,800 แอมแปร์

2.1.2 ตวั แปรท่ีมอี ทิ ธิพลต่อการเช่ือม

2.1.2.1 กระแสเช่ือม
ในสมการ Q = I 2 Rt กระแสเช่ือมจะมีอิทธิพลในการทาํ ให้เกิดความร้อนมากกว่าความตา้ นทานหรือ
เวลา ดังน้ันจึงเป็ นตัวแปรท่ีมีความสําคัญในการควบคุม มีตัวแปรอยู่สองอย่างที่มีผลต่อการ
เปล่ียนแปลงกระแสเช่ือมคือการเปลี่ยนแปลงโวลเตจในสายส่งและค่าอิมพีแดนซ์ ในวงจรทุติยภูมิ
ของเคร่ืองเชื่อมที่ใช้กระแสสลบั การเปลี่ยนแปลงค่าอิมพีแดนซ์เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของวงจร
หรือการเปล่ียนแปลงของสนามแม่เหล็กในมวลโลหะในวงจรทุติยภูมิของเคร่ือง เคร่ืองเชื่อม
กระแสตรงจะไม่มีผลกระทบจากสนามแม่เหล็กที่เกิดจากในโลหะส่วนของวงจรทุติยภูมิ แต่จะมีผล
จากการเปล่ียนแปลงของวงจรเพียงเลก็ นอ้ ย

ขนาดของนักเกตและค่าความแข็งแรงจะเพิ่มข้ึนอย่างรวดเร็วดว้ ยการเพ่ิมความหนาแน่นกระแส แต่
การเพิ่มความหนาแน่นกระแสมากเกินไปจะเป็ นเหตุทาํ ให้เกิดประกายไฟ เกิดการแตกร้าว และ
สมบตั ิทางกลลดลง การใชก้ ระแสเชื่อมที่มากเกินไปจะเกิดปริมาณความร้อนจาํ นวนมากท่ีชิ้นงาน
และมีผลทาํ ใหช้ ิ้นงานเกิดรอยบ๋มุ และส่งผลใหอ้ ิเลก็ โทรดเสียหายอยา่ งรวดเร็ว

รูปที่ 2.5 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งกระแสเชื่อมกบั แรงดึงเฉือน

2.1.2.2 เวลาเช่ือม
อตั ราความร้อนที่เกิดข้ึนจะตอ้ งพอเหมาะกับค่าความแข็งแรงท่ีเกิดข้ึน โดยไม่เกิดความร้อนมาก
เกินไปและเกิดความเสียหายแก่อิเล็กโทรด ความร้อนที่เกิดข้ึนจะเป็ นปฏิภาคตรงกบั เวลา ตวั แปรที่
สําคญั คือเกิดการสูญเสียความร้อนดว้ ยการนาํ ความร้อนรอบๆ ชิ้นงานและท่ีอิเล็กโทรด การสูญเสีย
จาการแผ่รังสีจะมีจาํ นวนนอ้ ย การสูญเสียจะเพิ่มข้ึนเม่ือเพิ่มเวลาเช่ือมและอุณหภูมิในโลหะงาน ซ่ึง
เป็นตวั แปรสาํ คญั ท่ีไม่สามารถควบคมุ ได้

ในขณะทาํ การเช่ือมจุด เวลาท่ีนอ้ ยที่สุดที่ตอ้ งการสาํ หรับการเพิ่มอุณหภูมิ เพื่อทาํ ใหเ้ กิดการหลอมท่ี
เหมาะสมที่ความหนาแน่นกระแสต่างๆ ถา้ กระแสมีความต่อเน่ือง ความร้อนที่จุดหมายเลข 4 ตามรูป
ท่ี 2.2 ในรอยเชื่อมจะเกิดความร้อนที่ทาํ ใหห้ ลอมเหลวนาน และเกิดความดนั ข้ึนภายในอาจทาํ ใหเ้ กิด
การระเบิดของน้าํ โลหะท่ีหลอมเหลวออกจากรอยต่อ ทาํ ให้เกิดแก๊สหรือไอของโลหะอาจทาํ ให้เกิด
การระเบิดของน้าํ โลหะต่อเน่ืองเลก็ นอ้ ย ถา้ ผิวโลหะชิ้นงานเป็นเกลด็ หรือเป็นหลุม แก๊สหรืออนุภาค
อาจเกิดท่ีจุดหมายเลข 2 หรือ 6

การใชเ้ วลาเชื่อมท่ีนานเกินไปจะมีผลกระทบต่อชิ้นงาน และอิเล็กโทรดคลา้ ยกบั การใชก้ ระแสเชื่อม
ที่มากเกินไป ดงั น้นั พ้ืนที่ท่ีเกิดผลกระทบทางความร้อน (Heat-affected Zone) จะแผ่กวา้ งเขา้ ไปใน
โลหะชิ้นงาน ความสัมพนั ธ์ระหว่างเวลาเชื่อมกบั ความแข็งแรงรอยเช่ือมจุดรับแรงดึงเฉือน ดงั แสดง
ในรูปที่ 2.7 โดยสมมติใหเ้ งื่อนไขอ่ืนๆมีค่าคงท่ี จาํ นวนที่แน่นอนของเวลาเชื่อมและกระแสอาจจะเป็น
ส่ิงท่ีคู่กัน ความร้อนที่ตอ้ งการอาจจะเปล่ียนโดยการปรับเปลี่ยนอย่างใดอย่างหน่ึงคือค่าระหว่าง

กระแสกบั เวลาเชื่อม การถ่ายเทความร้อนจะเป็ นผลมาจากเวลา และเวลาที่น้อยท่ีสุดที่ใช้เพื่อให้ได้
ขนาดของนกั เกตตามท่ีตอ้ งการ โดยไมต่ อ้ งคาํ นึงถึงกระแส

รูปที่ 2.6 ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งเวลาเชื่อมกบั ความแขง็ แรงเฉือน
2.1.2.3 แรงกด
ค่าความตา้ นทาน (R) ในสมการท่ี 2.1 มีอิทธิพลมาจากแรงกดเช่ือม ท่ีมีผลต่อความตา้ นทานจาก
ผวิ สัมผสั ระหวา่ งผิวชิ้นงาน แรงกดเช่ือมเกิดข้ึนจากแรงกดท่ีรอยต่อท่ีมาจากอิลเล็กโทรด แรงกดของ
อิเล็กโทรดจะเป็ นแบบไดนามิก ซ่ึงข้ึนอยู่กับชนิดและความหนาของชิ้นงาน และผลของแรงกดน้ี
เกิดผลกระทบตอ่ ความตา้ นทานที่จุดสมั ผสั
ชิ้นงานเช่ือมจะถูกจบั ยึดให้แน่นเขา้ ดว้ ยกนั ท่ีตาํ แหน่งเชื่อม เพ่ือทาํ ใหก้ ระแสสามารถไหลผา่ นไดท้ ุก
อย่างจะตอ้ งสมดุลกัน เช่น แรงกดอิเล็กโทรดหรือแรงกดเช่ือมที่เพิ่มข้ึน แอมแปร์จะตอ้ งเพิ่มข้ึน
จนถึงขีดจาํ กดั ท่ีกาํ หนด ผลของความร้อนท่ีเกิดข้ึนท้งั หมดอาจตรงกนั ขา้ ม เม่ือเพิ่มแรงกดค่าความ
ตา้ นทานท่ีจุดสัมผสั และความร้อนท่ีเกิดข้ึนที่จุดเช่ือมต่ออาจจะลดลง ในการเพ่ิมความร้อนเพ่ือให้ได้
ระดบั ท่ีตอ้ งการ จะตอ้ งเพ่มิ แอมแปร์หรือเวลาเพื่อชดเชยความตา้ นทานที่ลดลง [10]
ส่วนประกอบของผิวหนา้ โลหะถา้ ดูในระดบั โครงสร้างจุลภาคจะมีส่วนที่นูนและเวา้ เมื่อใช้แรงกด
เบาทาํ ให้ผิวสัมผสั กนั ที่เป็นจุดเป็นส่วนนูน ซ่ึงเป็ นพ้ืนท่ีส่วนนอ้ ย ท่ีผิวสัมผสั จะมีค่าความตา้ นทาน
สูงเมื่อแรงกดสูง แรงกดจะทาํ ให้เกิดการยบุ ตวั ของส่วนท่ีนูนและจะทาํ ใหพ้ ้นื ผิวสัมผสั เพ่ิมข้นึ ดงั น้นั

ทาํ ให้ลดความตา้ นทานท่ีผิวสัมผสั ลง ปกติอิเล็กโทรดจะมีความแข็งแรงนอ้ ยกวา่ ชิ้นงาน ดงั น้ันแรง
กดท่ีเหมาะสมของอิเลก็ โทรด ท่ีผิวสมั ผสั กบั ชิ้นงานจะตอ้ งดีกวา่ ผิวสัมผสั ระหวา่ งชิ้นงานกบั ชิ้นงาน

รูปท่ี 2.7 ความตา้ นทานที่จุดสมั ผสั ท่ีความดนั เปล่ียนแปลง
ในรูปที่ 2.7 แสดงอิทธิพลของการเพิ่มแรงกดของอิเล็กโทรด ทาํ ให้ความตา้ นทานท่ีผิวสัมผสั ลดลง
สําหรับการให้ความร้อนจากความตา้ นทานของเหล็ก ความตา้ นทานท่ีจุดสัมผสั ประกอบดว้ ยสอง
ส่วน คือ ความต้านทานที่จุดสัมผสั ที่มีอิทธิพลจากแรงกด ผิวสําเร็จ และสภาพการแพร่ความ
ตา้ นทานซ่ึงเป็นผลมาจากขอ้ จาํ กดั ท่ีตาํ แหน่งจุดสัมผสั ที่กระแสไหลผา่ น การแพร่ความตา้ นทานเป็น
ปฏิภาคกบั ค่าความตา้ นทานของชิ้นงานและจาํ นวนจุดสัมผสั ในตาํ แหน่งขนาน จุดสัมผสั อาจทาํ ให้
เกิดเป็นรอยแยกไดเ้ นื่องจากเกิดออกไซด์บางๆ ท่ีผิวซ่ึงเกิดจากความไม่เรียบของผิว ความตา้ นทานที่
ผวิ สัมผสั ข้ึนกบั ความตา้ นทานหลายๆจุด ท่ีจุดสัมผสั ซ่ึงอยูภ่ ายใตแ้ รงกด ไม่สามารถกลบั คืนสู่ค่าเดิม
ด้วยตัวมัยได้เมื่อปลอยแรงกด ในการเช่ือมชิ้นงานที่มีค่าความต้านทานท่ีสูง ความต้านทานท่ี

ผิวสัมผสั ไม่สามารถลดลงไดด้ ว้ ยการเพิ่มแรงกดเพ่ือทาํ ให้เกิดความร้อน แรงกดที่มากเกินไปไม่พึง
ปรารถนาเพราะเกิดรอยบุ๋มเพ่มิ ข้นึ ที่ผิวงาน และทาํ ใหอ้ ิเลก็ โทรดเกิดการสึกหรอ [9]
2.1.3 เคร่ืองเช่ือม (Welding Machines)
เครื่องเชื่อมแบบความตา้ นทานชนิดจุด ตอ้ งใช้แรงกดชิ้นงานสําหรับการเชื่อม วิธีการที่ใชส้ ําหรับ
กดชิ้นาน ไดแ้ ก่ แรงกดจากอากาศ (Air Pressure) แรงกดจากไฮดรอลิก (Hydraulic Pressure) และ
กลไกคานงดั (Mechanical Leverage) ระบบของแรงกดจะใช้ตามชนิดของเครื่องเชื่อม การเลือกใช้
เครื่องเช่ือมน้นั จะตอ้ งพิจารณาที่ความลึกของช่วงแขน (Throat Depth) คอื ระยะท่ีวดั จากอิเล็กโทรดถึง
ตัวเครื่องซ่ึงเป็ นระยะท่ีสามารถทาํ การเชื่อมได้ลึกเข้าไปในชิ้นงาน และความสูงของแขน (Horn
Spacing) คือระยะห่างระหว่างแขนของเครื่องเชื่อม เมื่ออิเลก็ โทรดแตะกนั ซ่ึงเป็ นระยะที่สามารถทาํ
การเชื่อมชิ้นงานไดส้ ูงท่ีสุด

รูปที่ 2.8 เคร่ืองเชื่อมชนิดใชแ้ รงกดจากแรงกดอากาศ
เคร่ืองเชื่อมแบบความตา้ นทานชนิดจุดส่วนใหญ่ใชก้ บั ไฟฟ้าชนิดกระแสสลบั (Alternating Current,
AC) แรงดนั ไฟฟ้าอยูใ่ นช่วง 115-460 โวลต์ ท่ีกระแส 200-400 แอมแปร์ ภายในตวั เครื่องจะมีหมอ้

แปลงไฟฟ้าอยู่ 2 ชุด ไดแ้ ก่ ชุดหมอ้ แปลงปฐมภูมิต่อเขา้ กบั สายไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายทาํ หนา้ ท่ีแปลง
จากแรงดนั ไฟฟ้าสูงให้เป็ นแรงดนั ต่าํ เรียกว่า Step-down Transformer ในเครื่องเชื่อมแบบจุดการ
ลดลงของแรงดนั 1 หรือ 15 โวลต์ กระแสจะเพิ่มข้ึน 1,000 หรือ 10,000 แอมแปร์ และหมอ้ แปลง
ทตุ ิยภูมิจะจ่ายแรงดนั ต่าํ แตก่ ระแสสูง ซ่ึงจะตอ่ เขา้ กบั อิเลก็ โทรด [12]

รูปท่ี 2.9 เคร่ืองเชื่อมกระแสสลบั แบบหน่ึงเฟส [10]

2.1.4 อเิ ลก็ โทรด (Electrode) [12]

อิเล็กโทรดท่ีใช้ในการเช่ือมแบบความตา้ นทานชนิดจุดจะตอ้ งไม่เป็ นชนิดเดียวกบั ชิ้นงาน แต่จะทาํ
หนา้ ที่กดชิ้นงานเขา้ ดว้ ยกนั และนาํ กระแสไปสู่ชิ้นงาน วสั ดุท่ีใชท้ าํ อิเลก็ โทรดจะตอ้ งมีสมบตั ิดงั น้ี
1. เป็นตวั นาํ ไฟฟ้าที่ดี
2. เป็นตวั นาํ ความร้อนที่ดี
3. มีความแขง็ แรงและมีความแขง็
วสั ดุท่ีเป็ นตวั นาํ ไฟฟ้าและความร้อนท่ีดี โดยปกติจะมีความแขง็ แรงและความแข็งต่าํ เช่น ทองแดง
วสั ดุท่ีมีความแข็งแรงและความแข็งมากกวา่ ปกติจะเป็ นตวั นาํ ไฟฟ้าและตวั นาํ ความร้อนท่ีไม่ดี เช่น
ทงั สะเตน และโมลิบดินัม วสั ดุที่ใชท้ าํ อิเลก็ โทรดส่วนมากจะเป็นทองแดงผสม ใชส้ าํ หรับการเช่ือม
เหล็กเหนียว สเตนเลส นิเกิล และโลหอ่ืนๆ ข้ึนกับชนิดของทองแดงที่ใช้ทําอิเล็กโทรด ถ้ามี
ส่วนผสมมากในทองแดงจะเพิ่มความแข็งและความแขง็ แรง แต่การนาํ ไฟฟ้าและความร้อนจะลดลง
อิเลก็ โทรดท่ีทาํ จากโมลิบดินม่ั หรือทงั สะเตน จะมีความแข็งแรงมากวา่ อิเล็กโทรดท่ีทาํ จากทองแดง
ผสม แตก่ ารนาํ กระแสไฟฟ้าจะไมด่ ี ชนิดของอิเลก็ โทรด มีดงั น้ี

ชนิดท่ี 1 Copper-cadmium Alloy ชนิดน้ีนาํ ความร้อนไดด้ ีและเป็ นตวั นาํ กระแส ค่าการนาํ กระแสอยู่
ท่ี 90% และมีคา่ การนาํ ความร้อนท่ีดีท่ีสุด เป็นวสั ดุลกั ษณะอ่อนมีความแขง็ 70B

ชนิดที่ 2 Copper- chromium Alloy ชนิดน้ีเป็ นตวั นาํ กระแสไฟฟ้าที่ดี 80 % และนาํ ความร้อนดี มีค่า
ความแขง็ ที่ 80 B. อิเลก็ โทรดชนิดน้ีใชก้ นั อยา่ งกวา้ งขวาง สาํ หรับการเชื่อมเหลก็ สเตนเลส นิเกิล และ
วสั ดุอ่ืนๆ ท่ีมีค่าการนาํ กระแสและการนาํ ความร้อนต่าํ
ชนิดที่ 3 Copper-cobalt-beryllium Alloy อิเล็กโทรดชนิดน้ีมีค่าการนําไฟฟ้าอยู่ที่ 48% มีค่าการนํา
ความร้อนนอ้ ยกวา่ ชนิดท่ี 2 มีคา่ ความแขง็ อยทู่ ่ี 100B.

ชนิดท่ี 4 และ 5 อิเลก็ โทรดชนิดน้ีทาํ จากทองแดงผสมซ่ึงมีความแขง็ มาก แตม่ ีคา่ การนาํ ไฟฟ้าและการ
นาํ ความร้อนไมด่ ี

ชนิดท่ี 11 Copper-tungsten Alloy มีคา่ การนาํ ไฟฟ้าท่ี 46% มีค่าความแขง็ ท่ี 90 B. อิเลก็ โทรดชนิดน้ี
ใชท้ ดแทนชนิดท่ี 1,2 หรือ 3 โดยปกติแลว้ จะไม่ติดกบั ชิ้นงาน

ชนิดที่ 13 Tungsten Electrode อิเล็กโทรดชนิดน้ีเป็ นตวั นาํ 32 % และแข็งมาก ใชส้ ําหรับการเชื่อม
ทองแดง ทองเหลือง และวสั ดุอ่ืนๆท่ีเป็นตวั นาํ

ชนิดที่ 14 Molybdenum Electrode อิเล็กโทรดชนิดน้ีเป็ นตวั นาํ 31% และมีค่าความแขง็ 90 B. คลา้ ย
กบั ชนิดที่ 13 ชนิดน้ีใชก้ บั วสั ดุนอกกลมุ่ เหลก็ ท่ีมีคา่ การนาํ กระแสและการนาํ ความร้อนสูง

RWMA Class Common Material Description General Availability
1 Name Designation
Application
Zirconium C15000
Copper A specially lectrodes for Forgings, Rod

heat treated welding and Bar

zirconium aluminum

copper alloy. alloys, brass

and bronzes,

coated

materials and

magnesium

alloys. Can

be used for

both spot and

seam welding.

2 Chromium- C18150 A specially

Zirconium heat treated

Copper chromium-

zircomium

copper alloy

that meet the

minimum

electrcal and

hardness

specifications

of Class 2

material.

Should be

used in the

fully heat-

treated

condition.

Chromium C18200 A high

Copper conductivity

chromium

copper alloy.

Its optimum

properties are

obtained

through a

combination

of both heat

treatment and

cold work.
Should be
used in fully
heat-treated
condition.

ปฏิกิริยาทางโลหะวิทยาระหว่างอิเล็กโทรดและแผ่นโลหะเป็ นไปได้เน่ืองจากความร้อนของจูล
ระหว่างการเช่ือม ดงั น้ัน กระบวนการทางไฟฟ้าและความร้อนจะกาํ หนดการสึกหรอของอิเล็กโทรด
และสุดท้ายคืออายุการใช้งานของอิเล็กโทรด ในส่วนน้ีผลกระทบของไฟฟ้ามีการกล่าวถึง
กระบวนการทางความร้อนและโลหะวิทยาและปฏิกิริยาต่ออายุการใช้งานของอิเล็กโทรด ความ
ตา้ นทานการสัมผสั ข้ึนอยู่กบั สภาพพ้ืนผิว และจะกาํ หนดการสร้างความร้อนและปฏิกิริยาทางโลหะ
วิทยาที่ส่วนต่อประสานแผ่นอิเล็กโทรด เม่ือทาํ การเช่ือมแผ่นเหล็กอาบสังกะสี ความตา้ นทานการ
สัมผสั ต่าํ เนื่องจากค่าการนาํ ไฟฟ้าสูงของสังกะสีรับประกนั กระแสเชื่อมที่สูงกว่าการเชื่อมเหล็กเปล่า
อยา่ งมีนยั สาํ คญั อิทธิพลท่ีลึกซ้ึงยง่ิ ข้นึ ของสังกะสีอิสระท่ีส่วนต่อประสานแผน่ อิเลก็ โทรดอยทู่ ี่การสึก
หรอของอิเล็กโทรด การผสมทองแดงกับสังกะสีเป็ นทองเหลืองจะเพิ่มความต้านทานท่ีหน้า
อิเล็กโทรด ซ่ึงจะทาํ ให้อุณหภูมิอิเลก็ โทรดเพ่มิ ข้นึ ระหวา่ งการเช่ือม หนา้ ของอิเลก็ โทรดจะเสียรูปจาก
การให้ความร้อนซ้ําๆ และผลกระทบทางกลท่ีส่วนต่อประสาน และทองเหลืองที่เกิดข้ึนบนหน้า
อิเลก็ โทรดมกั จะถูกดึงข้ึนมาโดยแผ่นงาน โดยทิ้งวงแหวนสีทองของเครื่องหมายการเย้ืองไวบ้ นแผ่น
งาน ดงั น้นั การเคลือบสังกะสีจึงส่งเสริมการสึกหรอของอิเลก็ โทรด

2.1.5 ระเบียบการเช่ือมแบบความต้านทาน (Resistance Welding Procedures) [12]

2.1.5.1 การเลือกเคร่ืองเช่ือม
เคร่ืองเช่ือมแบบความตา้ นทานมีหลายแบบ บางเคร่ืองมีขนาดท่ีโตสามารถเชื่อมชิ้นงานไดข้ นาดใหญ่
และหนา เคร่ืองขนาดเล็กสามารถเช่ือมงานไดข้ นาดเล็ก การเลือกใชต้ อ้ งเหมาะกับงานที่ทาํ ชนิด
และความของชิ้นงานจะเป็ นตวั กาํ หนดว่าตอ้ งใช้แรงกดและกระแสเชื่อมเป็ นเท่าใด ชิ้นงานท่ีหนา
นอ้ ยกว่า 1.6 มิลลิเมตรสามารถเช่ือมดว้ ยเครื่องชนิดคานโยก ชิ้นงานที่หนาเหมาะกบั เครื่องเชื่อมที่ใช้

กระบอกอดั ลมหรือระบบไฮดรอลิก และตอ้ งการใชก้ ระแสเช่ือมมากกว่างานบาง การเลือกใช้ขนาด
ของเคร่ืองเช่ือมจะตอ้ งจ่ายแรงที่เพยี งพอและกระแสเชื่อมที่เหมาะกบั งานท่ีทาํ
2.1.5.2 การเลือกใช้อเิ ลก็ โทรดทพิ
การเลือกเครื่องเช่ือมทาํ ไดเ้ พียงคร้ังแรก มีตวั แปรที่จะตอ้ งปรับเปล่ียนเขา้ กบั การทาํ งานอีก 4 อยา่ ง
คอื เวลา กระแส แรงกดของอิเล็กโทรด และชนิดของอิเล็กโทรด เมื่อทาํ การเลือกชนิดของอิเล็กโทรด
ส่ิงที่จะตอ้ งพิจารณามี 2 อยา่ งคือ ชนิดของวสั ดุที่ใชท้ าํ อิเลก็ โทรด จะตอ้ งเลือกใชใ้ ห้ถูกตอ้ งกบั วสั ดุ
ท่ีทาํ การเชื่อม และขนาดของปลายอิเล็กโทรดทิพ การเลือกใช้ขนาดของอิเล็กโทรดทิพให้ใชข้ นาด
ปลายที่เล็กกว่าแท่งอิเล็กโทรดที่ต้องการใช้งาน เม่ือทาํ การเช่ือมเหล็กเหนียว การหาขนาดของ
อิเล็กโทรดทิพ โดยใชส้ มการ การหาขนาดอิเลก็ โทรดทิพ = 4.54+ (ความหนาของชิ้นงานท้งั สองชิ้น
,มิลลิเมตร) คา่ ท่ีคาํ นวณไดเ้ ป็นคา่ ประมาณ การเลือกใช้ ถา้ มีทศนิยมใหเ้ ลือกขนาดท่ีโตกวา่ ที่มีอยู่
ถา้ ปลายอิเลก็ โทรดทิพไม่ขนานกนั และไม่อย่ใู นแนวศนู ยเ์ ดียวกนั จะมีผลตอ่ ความสมบรู ณ์ของชิ้นงาน
ที่ทาํ การเชื่อม ดงั น้นั เม่ือปลายอิเลก็ โทรดทิพกดที่ชิ้นงานจะมีลกั ษณะ ดงั แสดงในรูปท่ี 2.10 และรูป
ที่ 2.11 หลงั จากติดต้งั อิเลก็ โทรดเขา้ กบั เครื่องใหท้ าํ การปรับต้งั ใหถ้ กู ตอ้ ง

รูปท่ี 2.10 อิเลก็ โทรดทิพไม่อยใู่ นแนวศูนยเ์ ดียวกนั

รูปท่ี 2.11 อิเลก็ โทรดทิพไม่ขนานกนั ท่ีตาํ แหน่งพ้นื ที่สัมผสั นอ้ ยจะมีแรงกดมาก
หลงั จากทาํ การเช่ือมไปแลว้ ควรจะทาํ ความสะอาดปลายอิเลก็ โทรดทิพ การทาํ ความสะอาดหลงั จาก
การใชง้ าน เพ่ือจาํ กดั สิ่งสกปรก ออกไซด์ และผงโลหะท่ีติดอยทู่ ่ีปลายอิเลก็ โทรดทิพ อิเลก็ โทรดที่
ถูกใชง้ านที่กระแสหรือแรงกดมากๆ หรือใชง้ านเป็นเวลานาน จะทาํ ให้บานออกมีลกั ษณะคลา้ ยเห็ด
เนื่องจากปลายอิเล็กโทรดมีขนาดโตกว่าแท่งอิเล็กโทรด กระแสท่ีใช้เชื่อมจะแผ่ทวั่ ผิวหน้าที่โตข้ึน
ทาํ ให้ความหนาแน่นของกระแสเชื่อมลดลง เป็ นผลให้เกิดรอยเช่ือมมีขนาดเล็กและรอยเช่ือมไม่
แขง็ แรง ถา้ ปลายอิเลก็ โทรดบานทาํ ใหก้ ารแกไ้ ขหรือเปลี่ยนใหม่ใหถ้ ูกตอ้ งตามรูปร่างท่ีตอ้ งการ ดว้ ย
การปรับแต่งหรือใชเ้ ครื่องมือ

รูปที่ 2.12 แสดงปลายอิเลก็ โทรดท่ีบาน A และ C อิเลก็ โทรดปกติ B และ D ปลายอิเลก็ โทรดท่ีบาน
จากความร้อนหรือแรงกดท่ีมาก

2.1.5.3 การเลือกใช้แรงกด
แรงกดท่ีเกิดจากอิเลก็ โทรดท่ีกดชิ้นงานสาํ หรับการเชื่อม ไม่ควรมากเกินไปอาจทาํ ใหช้ ิ้นงานเสียหาย
และเกิดรอยบุ๋มที่ชิ้นงาน เคร่ืองเชื่อมชนิดท่ีใช้กระบอกลมการเพ่ิมหรือลดแรงกดทาํ ไดด้ ว้ ยการปรับ
แรงดนั อากาศ การวดั แรงกดดว้ ยการใชเ้ กจวดั แรง (Force Gauge) วางไวร้ ะหว่างอิเลก็ โทรดท่ีกดเขา้
หากนั ที่ตวั เกจวดั แรงจะวดั แรงกดของอิเล็กโทรด เมื่อทาํ การเชื่อมชิ้นงานเหลก็ เหนียวท่ีมีความหนา
ไม่เกิน 3.2 มิลลิเมตร สามารถประมาณค่าแรงกดได้ โดยใช้สูตรคาํ นวณในสมการดงั น้ี แรงกด (นิว
ตนั ) = 1,500 X ความหนารวมของชิ้นงาน (มิลลิเมตร)

การประมาณแรงกดในทางปฏิบัติโดยการวางชิ้นงานสองชิ้นเขา้ ระหว่างอิเล็กโทรด กดสวิทซ์ให้
อิเล็กโทรดเคลื่อนท่ีลงมากดชิ้นงานแต่ไม่จ่ายกระแสเช่ือม ปล่อยสวิทซ์ให้อิเล็กโทรดเคล่ือนท่ีกลบั
สงั เกตที่ชิ้นงานถา้ ไมม่ ีรอยบ๋มุ ใหเ้ พ่มิ เพิ่มแรงกดข้ึนใหจ้ นปรากฏเห็นรอยบุ๋มเพยี งเลก็ นอ้ ยที่ชิ้นงาน

2.1.5.4 การเลือกใช้เวลาเชื่อม
เวลาเช่ือมเป็นตวั แปรท่ีสาํ คญั ที่มีผลกบั คณุ ภาพการเช่ือม ถา้ ทาํ การปรับใชไ้ ม่ถูกตอ้ งจะไดร้ อยเชื่อมที่
เล็กและรอยเช่ือมที่อ่อนแอ การปรับต้งั เวลาในการเชื่อมมีเวลาที่ตอ้ งปรับต้งั ท้งั หมด 4 ตวั คือ เวลา
กดงาน เวลาเช่ือม เวลากดคา้ งไว้ และเวลาปลดงาน

1. เวลากดงาน (Squeeze Time) ตอ้ งมีเวลานานพอสําหรับอิเลก็ โทรดเคล่ือนท่ีลงมากดชิ้นงานและกด
งานดว้ ยแรงกดที่เหมาะสมก่อนการเชื่อม เวลาท่ีใชใ้ นการกดชิ้นงานอยใู่ นช่วง 20-40 ไซเคลิ

2. เวลาเช่ือม (Weld Time) เม่ือกระแสไหลผา่ นจะตอ้ งมีเวลาเพยี งพอใหโ้ ลหะหลอมและไดข้ นาดรอย
เชื่อมท่ีเหมาะสม เวลาเช่ือมข้นึ อยกู่ บั ชนิดและความหนาของชิ้นงานท่ีจะทาํ การเช่ือม สาํ หรับการเชื่อม
เหลก็ เหนียว สามารถใชส้ ูตรสาํ หรับประมาณเวลาเช่ือมดงั น้ี เวลาเช่ือม (ไซเคิล) = 4.73 X ความหนา
รวมของชิ้นงาน (มิลลิเมตร)

3. เวลากดคา้ ง (Hold Time) ตอ้ งมีเวลาเพียงพอเพ่ือใหโ้ ลหะท่ีหลอมเหลวเยน็ ตวั กลายเป็นของแขง็

4.เวลาปลดงาน (Off Time) ปกติจะใชเ้ ม่ือทาํ การเช่ือมแบบอตั โนมตั ิ หลงั จากการเช่ือมเสร็จแลว้
จะตอ้ งมีเวลาเพียงพอกบั การนาํ ชิ้นงานออกและใส่ชิ้นงานใหม่แทนที่ก่อนการเช่ือม เวลาปลดงาน
จะตอ้ งปรับต้งั ตามความเหมาะสม ถา้ ไมใ่ ชใ้ หป้ รับต้งั เป็นศนู ย์

2.1.5.5 การเลือกใช้กระแสเช่ือม [13]
กระแสเชื่อมเป็นตวั แปรที่สาํ คญั เหมือนกบั เวลาเช่ือม ถา้ กระแสเช่ือมมากเกินไปจะเกิดการฉีดเอาน้าํ
โลหะที่หลอมเหลวออกจากจุดเชื่อม เรียกวา่ การเกิดประกายไฟ (Expulsion Weld) ในการเช่ือมเหลก็
เหนียว การประมาณคา่ กระแสเช่ือมดว้ ยสมการ กระแสเช่ือม (แอมแปร์) = 4,935 X ความหนารวม
ชิ้นงาน (มิลลิเมตร)

ตารางท่ี 2.1 แนะนาํ การต้งั คา่ พารามิเตอร์ตา่ งๆ สาํ หรับการเช่ือมเหลก็ คาร์บอนต่าํ ดว้ ยการเช่ือมจุด

ความแขง็ แรงข้นั ต่าํ (นิวตนั )
ความหนา ขนาดปลาย แรงกด เวลาเช่ือม กระแส ขนาด ระยะเวน้ เม่อื ช้ินงานมีค่าความแขง็ แรง
ช้ินงาน อเิ ลก็ โทรด (นิวตนั ) (ไซเคิล) เช่ือม นกั เกต รอยเชื่อม ต่าํ กว่า มากกวา่
(มม.) (มม.) (แอมแปร์) (มม.) (มม.)
483 MPa 483 MPa

0.53 4.82 1,334 6 6,500 3.30 9.4 1,423 1,957

0.79 4.82 1,779 8 8,000 4.06 12.7 2,535 3,559

1.02 6.35 2,224 10 9,500 4.82 19.1 4,092 5,338

1.27 6.35 2,891 12 10,500 5.58 22.1 6,005 -
1.57 6.35 3,559 14 12,000 6.35 25.4 8,229 -

หมายเหตุ
- เครื่องเชื่อมชนิดกระแสสลบั แบบ 1 เฟส
- วฏั จกั รการเช่ือมแบบ Single-impulse ท่ีความถ่ี 60 เฮิร์ซ
- อิเลก็ โทรดแบบ Flat-faced ชนิดที่ 2 (Copper alloy)

2.1.6 วฎั จกั รการเชื่อม (Welding Cycle)

วฏั จกั รหรือรอบการเช่ือมไดก้ ล่าวไวใ้ นหัวขอ้ 2.1.5.4 ในวฏั จกั รการเชื่อมสามารถท่ีจะปรับปรุงทาง
ฟิ สิกส์และสมบตั ิทางกลของรอยเช่ือมให้ดีข้ึน ดงั แสดงในรูปท่ี 2.15 และรูปท่ี 2.16 ดงั น้ี แรงกด
เบ้ืองตน้ ใชส้ าํ หรับกดงานเขา้ ดว้ ยกนั ใหค้ วามร้อนเบ้ืองตน้ (Preheat) เพื่อเพิ่มความร้อนข้ึนเร่ือยๆใน
ข้นั ตน้ การเช่ือมหรือสําหรับวสั ดุที่เคลือบสังกะสี การกดอดั (Forging) ใช้สําหรับทาํ ให้รอยนักเกต
แข็งตวั ลดความร้อน (Quench Time) และเวลาอบชุบ (Temper Time) ใช้สําหรับปรับปรุงสมบตั ิ

การเช่ือมดา้ นความแข็งของเหล็กให้ไดต้ ามท่ีตอ้ งการ ให้ความร้อนหลงั การเช่ือม (Post Heat) เพื่อ
ปรับปรุงเกรนในนกั เกตให้ละเอียดข้ึนและเพ่ิมความแขง็ แรง และลดกระแสเชื่อม (Current Decay)
ใชส้ าํ หรับหน่วงการเยน็ ตวั ของอะลมู ิเนียมผสมเพ่ือช่วยป้องกนั การเกิดการแตกร้าว [10] [11]

รูปที่ 2.13วฏั จกั รการเช่ือมจุดแบบ Single- impulse

รูปท่2ี .14 วฏั จกั รการเช่ือมจุดแบบ Multiple-impulse

2.1.6 คุณภาพการเชื่อม (Weld Quality) [10] [14] [15]

คุณภาพการเช่ือมที่ตอ้ งการข้ึนอยกู่ บั จุดประสงคท์ ่ีจะนาํ ไปใชง้ าน เช่น ชิ้นส่วนเครื่องบิน โครงสร้าง
รถยนต์ คุณภาพที่ตอ้ งการจะตอ้ งมีกฏหรือขอ้ บงั คบั ท่ีเขม้ งวดในรายละเอียด ส่วนงานจาํ พวกชิ้นส่วน
รถยนต์คุณภาพที่ตอ้ งการจะน้อยกว่าที่กล่าวมาขา้ งตน้ โดยทวั ไปคุณภาพของการเช่ือมแบบความ
ตา้ นทานชนดจุดจะพจิ ารณาที่
1. สภาพผิว
2. ขนาดรอยเชื่อม
3. การหลอมละลายลึก
4. ความแขง็ แรงและความอ่อนตวั
5. ความไม่สมบรู ณ์ภายใน
6. การแยกจากกนั ของแผน่ งานและการเกิดประกายไฟ

2.1.6.1 สภาพผิว (Surface Appearance)
โดยปกติสภาพผิวงานเชื่อมจุดจะตอ้ งมีผิวเรียบที่ต่อเน่ือง เป็ นวงที่ชิ้นงานและไม่มีการหลอมที่
ผวิ หนา้ งาน เศษของอิเลก็ โทรด หลมุ รอยแตก การแยกที่เกิดจากการกดของอิเลก็ โทรด ท่ีทาํ การวดั
ไดจ้ ากการทาํ งานดว้ ยอิเลก็ โทรด

2.1.6.2 ขนาดรอยเชื่อม (Weld Size)
ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความกวา้ งของบริเวณที่หลอมเหลว จะต้องมีความเหมาะสมตาม
รายละเอียดที่ตอ้ งการหรือเกณฑ์การออกแบบ ในการเช่ือมจุด ขนาดเส้นผ่านศูนยก์ ลางเล็กสุดของ
นกั เกตเท่ากบั 3.5-4 เท่าของความหนาชิ้นงานชิ้นท่ีบางท่ีสุดท่ีทาํ การเช่ือม ขนาดท่ีโตท่ีสุดจะควบคุม
โดยรูปร่างภายนอกของชิ้นงาน ราคาหรือการปฏิบตั ิการเช่ือม ซ่ึงแต่ละอนั ข้นึ อยกู่ บั ความตอ้ งการดา้ น
การออกแบบและความสามารถของโรงงานท่ีปฏิบตั ิงาน [10] [14]

ตารางที่ 2.2 ขนาดของรอยนกั เกตปานกลางที่ตอ้ งการ สาํ หรับความหนางานตา่ งๆ

ความหนาชิ้นงานที่บางสุด (มิลลิเมตร) ขนาดนกั เกต (มิลลิเมตร)

0.65 3.05

0.80 3.56

1.00 4.06

1.20 4.57

1.60 5.08

2.1.6.3 การหลอมละลายลกึ (Depth of Fusion)
การหลอมละลายลึก คือ ระยะของนักเกตท่ีแผ่ขยายเขา้ ไปในเน้ือชิ้นงานท่ีทาํ การเชื่อม โดยทวั่ ไป
ขนาดที่ยอมรับไดต้ ่าํ สุดคือ 20 % ของความหนาชิ้นงานที่บางท่ีสุด ถา้ การหลอมละลายลึกนอ้ ยกวา่
20 % เรียกว่าการเช่ือมเย็น เพราะว่าความร้อนทีเกิดข้ึนในบริเวณการเช่ือมจะต่าํ ปกติการหลอม
ละลายลึกท่ียอมรับได้มากสุดคือ 80 % ของความหนาชิ้นงานท่ีบางที่สุด ถ้าการหลอมละลายลึก
มากกวา่ น้ี เช่น 100% จะเกิดประกายไฟ การยบุ ตวั มาก และอิเลก็ โทรดเสียหายเร็ว [10] [14]

รูปท่ี 2.15 แสดงการหลอมละลายลึกในการเช่ือมจุด
2.1.6.4 ความแข็งแรงและความอ่อนตัว (Strength and Ductility)

โครงสร้างท่ีเกิดการเชื่อมจุด ปกติจะออกแบบการเช่ือมเพ่ือรับแรงเฉือน เม่ือชิ้นงานถูกกระทาํ ดว้ ย
แรงดึงหรือแรงกด ในบางคร้ังชิ้นงานรับแรงดึงหรือแรงรวมระหวา่ งแรงดึงกบั แรงเฉือน ทิศทางของ
แรงปกติจะผา่ นท่ีจุดเชื่อมตอ่ เท่าน้นั ความแข็งแรงที่ตอ้ งการในการเช่ือมจุด จะแสดงรายละเอียดเป็น
ปอนด์(กิโลกรัม)ต่อการเช่ือม ความตอ้ งการข้ึนอยู่กบั ความหนา ความแข็งแรงของการเชี่อมจุดจะ
เพิ่มข้ึนเม่ือขนาดของนกั เกตเพ่ิมข้ึน ในเหลก็ เหนียวค่าเฉลี่ยของความเคน้ เฉือนสําหรับการเช่ือมท่ีดี
จะอยู่ในช่วง 10-60 กิโลปอนด์ต่อตารางนิ้ว (69-414 MPa) ค่าความเคน้ เฉือนของชิ้นงานที่อยู่รอบ
นอกรอยเชื่อมเท่ากบั หรือใกลเ้ คียงกบั ค่าความเคน้ สูงสุดของชิ้นงาน เพราะว่าความแข็งแรงเฉือนท่ี
วงกลมรอยเช่ือมจะแปรผนั เป็ นเส้นตรงตามขนาดนักเกต มาตรฐานสําหรับการวดั ความเหนียว เช่น
การวดั เปอร์เซนตก์ ารยดื ตวั หรือการลดลงของพ้ืนที่ในการทดสอบแรงดึง ไม่สามารถที่จะทาํ การวดั ได้
ง่าย การทดสอบวดั ความแข็งเป็ นแนวคิดที่ใกลค้ วามจริงสําหรับการวดั ความเหนียวของการเช่ือมจุด
ความเหนียวจะลดลงเม่ือความแขง็ เพ่มิ ข้นึ

2.1.6.5 ความไม่สมบูรณ์ภายใน (Internal Discontinuities)
ความไม่สมบูรณ์ท่ีเกิดข้ึนภายในของการเช่ือมจุดรวมถึงรอยแตก โพรงอากาศ( Porosity) หรือโพรง
โลหะ (Spongy Metal) โพรงขนาดใหญ่ (Large Cavities) และการเกิดวสั ดุเคลือบโลหะ โลหะ
แทรกใน โดยปกติความไม่สมบูรณ์ จะไม่มีความเสียหายหรือผลกระทบจากแรงสถิตหรือความ
แข็งแรงต่อความลา้ ถา้ ตาํ แหน่งท่ีเกิดอยู่ตรงกลางรอยนกั เกต เพราะว่าค่าความเคน้ จะเท่ากบั ศูนยท์ ่ี
ตาํ แหน่งตรงกลางนกั เกต ที่รอบนอกรอยเชื่อมจะมีความเคน้ สูง ค่าความเคน้ สูงสามารถอา้ งเหตุผล
คลา้ ยกบั การเช่ือมตอ่ แบบเกย

การเชื่อมชิ้นงานที่หนา 1 มิลลิเมตรและหนากว่า อาจเกิดการหดตวั เป็ นโพรงขนาดเลก็ ท่ีตรงกลาง
รอยนกั เกต เกิดจากแรงกระทาํ ของอิเลก็ โทรดขณะท่ีโลหะร้อน ดงั รูปที่ 2.18 (A) โพรงอากาศหรือ
โพรงท่ีเป็นผลมาจากการเกิดประกายไฟจากโลหะมากกว่าการหดตวั เป็นโพรง ดงั รูปท่ี 2.16(B) การ
เกิดประกายไฟมากๆ เป็ นผลมาจากสภาพการเช่ือมที่ไม่เหมาะสม ตาํ หนิที่เกิดข้ึนภายในของการ
เช่ือมจุด เกิดจากแรงกดอิเล็กโทรดต่าํ กระแสเช่ือมสูง การข้นึ รูปไม่ดีหรือระยะเกยไม่เพียงพอ ปลด
งานเร็วเกินไปหลงั จากทาํ การเชื่อมทาํ ใหไ้ ม่มีแรงกดขณะนกั เกตเยน็ ตวั

รูปท่ี 2.16 แสดงการหดตวั เป็นโพรงในการเชื่อมจุด
2.1.6.6 การแยกจากกนั ของแผ่นงาน
การแยกจากกนั ของแผน่ งาน เกิดข้ึนที่ตาํ แหน่งเช่ือมตอ่ กนั ของผวิ งานในระหวา่ งการขยายตวั และการ
ติดกนั ของชิ้นงานเช่ือมและผลกระทบจากแรงกดของอิเลก็ โทรดในขณะนกั เกตยงั ร้อน ปริมาณการ
แยกจากกนั ข้ึนอยู่กบั ความหนาชิ้นงาน ชิ้นงานที่หนาก็จะเกิดมากข้ึน การแยกจากกนั ของแผ่นงาน
มากๆเป็นผลมาจากการบุ๋มที่ผิว การตกแต่งผิวหนา้ อิเลก็ โทรดที่ไม่เหมาะสม ในขณะที่ใชแ้ รงกดสูง
ทาํ ให้เกิดการลดลงของความหนารอยต่อ ทาํ ให้โลหะงานแยกออกเป็ นแฉก และกดให้โลหะสูงข้ึน
รอบๆอิเลก็ โทรด ดงั แสดงในรูปที่ 2.17

รูปที2่ .17 แสดงการแยกจากกนั ของแผน่ งานที่มากเกินไป

2.2 การวดั ความสมบูรณ์ของการเชื่อมจุด

การวดั ความสมบรู ณ์ของการเช่ือมจุด สามารถแบ่งออกไดเ้ ป็น 2 วิธีใหญๆ่
1. การวดั ดว้ ยการตรวจสอบแบบทาํ ลาย (Destructive Testing)
2. การวดั ดว้ ยการตรวจสอบแบบไมท่ าํ ลาย (Nondestructive Testing)

2.2.1 การวดั ด้วยการตรวจสอบแบบทําลาย

การตรวจสอบแบบทาํ ลายจะเป็นการทดสอบหลงั จากการเช่ือมเสร็จแลว้ เพอื่ วิเคราะห์ค่าความแข็งแรง
วดั ขนาด และดูโครงสร้างมหภาคของรอยเชื่อม ส่วนมากจะกระทาํ ในหอ้ งปฎิบตั ิการ เช่น
2.2.1.1 การทดสอบแบบลอก (Peel test)
เป็ นวิธีการสังเกตรอยเชื่อม (Weld diameter) และวิธีการแตกหัก (Fracture Mode) สําหรับโลหะแผ่น
บาง ดว้ ยการดึงออกจากทิศทางเดียวกนั กบั ความหนางาน แลว้ ทาํ การวดั ขนาดรอยเช่ือม และเส้นผา่ น
ศูนยก์ ลางปลก๊ั (Plug Diameter) และวิธีการแตกหกั มีจุดประสงคเ์ พ่ือใชใ้ นกระบวนการควบคมุ หาค่า
ความสามารถในการเชื่อมของชิ้นงาน และเลือกเงื่อนไขการเชื่อม การลอกทาํ ด้วยการจบั งานกับ
ปากกาจบั งานแล้วใช้อุปกรณ์ลอกออกดังแสดงในรูปที่ 2.18 การวดั แรงดึงอาจใช้เคร่ืองดึงหรือ
ประยกุ ตเ์ ครื่องดึงตามสมควร

รูปที2่ .18 วิธีการลอกชิ้นงานเช่ือมจุด
2.2.1.2 การทดสอบแบบิด (Twist Test)
เป็นวิธีการทดสอบเพอื่ วดั ขนาดรอยเช่ือม ขนาดปลก๊ั และวิธีการแตกหกั ดว้ ยการบิดให้หกั ออกจากกนั
ในทิศทางขนานกบั ผิวงาน เหมาะกบั งานหนาปานกลางถึงงานหนา ใชส้ าํ หรับควบคมุ ในกระบวนการ
ผลิต หาคา่ ความสามารถในการเชื่อมของชิ้นงาน และเลือกเงื่อนไขการเช่ือม
ในกรณีงานท่ีหนาปานกลางถึงหนามาก จบั งานเขา้ กบั ปากกาจบั งานแลว้ ใชค้ อ้ นตีให้หกั ออกจากกนั
หรือใชเ้ คร่ืองมือหกั ดงั แสดงในรูปท่ี 2.19

รูปที่ 2.19 วิธีการบิดชิ้นงานเช่ือมจุดออกจากกนั
2.2.1.3 การทดสอบด้วยส่ิว (Chisel Test)
เป็ นวิธีการประมาณความแข็งแรงของรอยเชื่อมหรือวดั ขาดของรอยเช่ือม ด้วยการใช้ส่ิวตอกเข้า
ระหวา่ งชิ้นงานสองชิ้นให้แยกออกจากกนั ดว้ ยคอ้ น กรณีที่ชิ้นงานหนาหรือมีความแขง็ แรงสูงอาจใช้
เคร่ืองจกั รช่วย การทดสอบวธิ ีน้ีแยกออกไดเ้ ป็น 2 กรณี คอื
กรณีการทดสอบแบบไมท่ าํ ลาย จะใชส้ ่ิวท่ีมีรูปร่างดงั รูปท่ี 2.20ตอกเขา้ ไปจนกระทงั่ ชิ้นงานท่ีบริเวณ
รอบๆรอยเช่ือมเกิดการยืดตวั หรือเกิดการบิดตวั มาก แต่การตอกเขา้ ไปตอ้ งไม่ทาํ ให้บริเวณรอบรอย
เชื่อมเกิดการแตกหักเสียหาย เมื่อตดั สินใจไดว้ ่ารอยเช่ือมมีความแข็งแรงเป็ นท่ีน่าพอใจ ให้ใช้คอ้ น
เคาะชิ้นงานคนื กลบั สภาพดงั เดิม

รูปที่ 2.20 ส่ิวสาํ หรับการทดสอบแบบไมท่ าํ ลาย

รูปที่ 2.21 ส่ิวสาํ หรับการทดสอบแบบทาํ ลาย
กรณีเป็นการทดสอบแบบทาํ ลาย จะใชส้ ิ่วท่ีมีรูปร่างดงั รูปท่ี 2.22 ตอกเขา้ ไปเพื่อแยกชิ้นงานออกจาก
กนั เพื่อวดั ขนาดรอยเชื่อมและบอกวิธีการแตกหกั สาํ หรับคา่ การยอมรับรอยเชื่อม

รูปที่ 2.22 วิธีการสกดั ชิ้นงานเช่ือมจุดออกจากกนั ดว้ ยส่ิว
การวดั ขนาดรอยเช่ือม (Weld Diameter) ขนาดรอยเชื่อมท่ีรวมถึงบริเวณที่มีผลกระทบร้อนจะสามารถ
วดั ได้ด้วย Venire Caliper หรือ Scale Magnifier ในการวดั จะได้ขนาด 3 อย่าง คือ ขนาดรอยเช่ือม,
Corona Bond Diameter และขนาดปลก๊ั ดงั รูปท่ี 2.23 เม่ือรอยเชื่อมเป็ นวงกลมการวดั เพียงคร้ังเดียวก็
เพียงพอ โดยปกติการวดั จะทาํ การวดั ในรอบแนวแกนหลายคร้ังแลว้ หาค่าเฉลี่ยที่ได้ เช่นรอยเช่ือมท่ีมี
รูปร่างท่ีมีไม่สมมาตรหรือรูปไข่ จะทาํ การวดั หาขนาดที่โตท่ีสุดและเลก็ สุดแลว้ หาค่าเฉล่ีย

รูปท่ี 2.23 วิธีการสัดเสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางรอยเชื่อมและปลกั๊

การยอมรับชิ้นงานเชื่อม ขนาดของรอยเชื่อมที่วดั ไดจ้ ะตอ้ งเท่ากบั หรือโตกว่ามาตรฐานของรอยเชื่อม
โดยพิจารณาเทียบกับการทดสอบแรงดึงเฉือน (Tension Shear) และการทดสอบแรงดึง (Direct
Tension Test)

2.2.2 การวดั ด้วยการตรวจสอบแบบไม่ทาํ ลาย

การตรวจสอบแบบไม่ทาํ ลายมี 2 ลกั ษณะคอื ตรวจสอบหลงั การเช่ือมและขณะทาํ การเช่ือม ซ่ึงมีขอ้ ดี
ท่ีแตกตา่ งกนั ข้นึ อยกู่ บั จุดประสงคข์ องการตรวจสอบ

2.2.2.1 การตรวจพนิ จิ (Visual Testing)
เป็ นการตรวจหลงั การเช่ือมแบบตรวจพินิจ จะพิจารณาทางกายภาพที่ผิวรอยเช่ือม เช่น พิจารณาท่ีสี
(Coloration) การเกิดรอยบุ๋ม (Indentation) และความเรียบผิว (Smoothness) สําหรับประเมินคุณภาพ
งานเชื่อม

2.2.2.2 การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (Ultrasonic Testing)
ในการตรวจสอบจะใชเ้ ทคนิคการตรวจสอบแบบพลเั อคโค (Pluses-Echo) ใชค้ วามถี่ช่วง 12-20 MHz
ใช้หลกั การพ้ืนฐานทาํ การวดั ดว้ ยเวลาการส่งผ่าน (Transit Time) และการลดลงของพลงั งานเอคโค
(Echo Attenuation) สําหรับวดั คุณภาพการเชื่อมจุด เช่น การวดั ขนาดรอยเชื่อม (Weld Nugget Size)
เพ่ือจะบ่งบอกคุณภาพของการเช่ือมว่าขนาดของรอยเชื่อมยอมรับได้ (Acceptable size Nugget) รอย

เช่ือมไม่ไดข้ นาด (Undersize Nugget) หรือไมเ่ กิดรอยเช่ือม (No Nugget) ซ่ึงเป็นการตรวจสอบหารอย
บกพร่อง (Defect) ท่ีเกิดข้นึ ในรอยเช่ือมหลงั จากการเชื่อมแลว้ หรือมีอยแู่ ลว้ ในชิ้นงาน

คลื่นเสียงจะถูกส่งผ่านเขา้ ไปในชิ้นงานที่ตรงกลางของรอยเช่ือม ขนาดความกวา้ งของลาํ เสียงจะตอ้ ง
เท่ากบั ขนาดท่ีเล็กท่ีสุดท่ียอมรับไดข้ องรอยเช่ือม โดยปกติคลื่นเสียงจะสะทอ้ นกลบั เม่ือกระทบกบั
บริเวณท่ีผิวสัมผสั เมื่อเกิดการปลี่ยนแปลงค่าอะคูสติกอิมพลิแดนซ์ เม่ือรอยเช่ือมมีขนาดเท่ากบั หรือ
โตกว่าขนาดความกวา้ งของลาํ เสียง จอภาพจะแสดงรูปแบบของสัญญาณแบบพลสั เอคโคใหเ้ ห็น ซ่ึง
สามารถบ่งบอกถึงขนาดรอยเชื่อมได้

ส่วนการตรวจสอบขณะทาํ การเชื่อม จะใชก้ ารตรวจสอบดว้ ยอะคูสติกอิมีชชนั่ ซ่ึงเป็นการตรวจสอบ
แบบใหม่ ใชห้ ลกั การตรวจจบั คลื่นเสียงท่ีส่งออกมาจากการเปล่ียนแปลงของวสั ดุ เป็นการตรวจสอบ
แบบเวลาจริง (Real time) สามารถนาํ มาประยกุ ตก์ บั การเชื่อมแบบจุดได้ ซ่ึงจะกลา่ วต่อไป

2.3 การทดสอบแรงดึงเฉือน (Tension Shear Testing)

2.3.1 วธิ ีการทดสอบ

การทดสอบแรงดึงเฉือนสาํ หรับการเช่ือมแบบจุดเพ่ือหาค่าความแขง็ แรงของการเชื่อม ชิ้นงานทดสอบ
มีขนาดดงั รูปที่ 2.24ซ่ึงเป็นการเตรียมการสาํ หรับการเชื่อมแบบตอ่ เกย และทาํ การเชื่อมท่ีก่ึงกลางท่ีเกย
ซ้อนกนั การทดสอบแรงดึงเฉือนทาํ ไดง้ ่ายและค่าทดลองไม่แพง โดยปกติใชส้ ําหรับประกนั คุณภาพ
ชิ้นงานเชื่อม ค่าความแขง็ แรงสูงสุดของชิ้นงานและวิธีการแตกหกั เช่น การเฉือนท่ีรอยเชื่อมหรือการ
ฉีกขาดที่โลหะงานและชนิดของการแตกหัก (ความเหนียวหรือเปราะ) ตอ้ งทาํ การพิจารณาและลงใน
รายงาน อาจทาํ การวดั ที่มมุ ดดั ในแนวระหวา่ งผิวสมั ผสั กบั แนวแกนที่เกิดการแตกหักเสียหาย ดงั แสดง
ในรูปที่ 2.25 ความเหนียวของการเช่ือมส่วนมากไดจ้ ากอตั ราส่วนระหวา่ งการดึง (Direct Tension) กบั
การดึงเฉือน (Tension Shear) ดงั ผลท่ีแสดงในตารางที่ 2.3

รูปท่ี 2.24 รูปร่างชิ้นงานทดสอบแรงดึงเฉือน

รูปที่ 2.25 แสดงมมุ บิดท่ีเกิดข้ึนขณะทาํ การดึงเฉือน

ตารางท่ี 2.3 ขนาดชิ้นงานทดสอบตามมาตรฐาน JIS Z 3136 ระยะเวน้ ห่างระหวา่ งรอยเชื่อม (P)
ความหนาชิ้นงาน (T) ความกวา้ ง (W) ความยาว (L) (มิลลิเมตร)
(มิลลิเมตร) (มิลลิเมตร) (มิลลิเมตร)
20
นอ้ ยกวา่ 0.8 20 75

0.8-1.3 30 100 30
1.3-2.5 40 125 40
2.5-3.5 50 150 55
3.5-4.4 50 150 70
4.4-5.0 50 150 80

ความแข็งแรงของการเชื่อมจุดข้ึนอยกู่ บั ขนาดพ้ืนท่ีหนา้ ตดั ของนกั เกตในแนวราบของรอยเชื่อม จาก
การทดสอบแรงดึงเฉือนชิ้นงานทดสอบจะเกิดการดดั และการหมุน ชิ้นงานที่มีขนาดรอยเชื่อมเล็กจะ
เกิดแรงเฉือนขาดตามผิวท่ีสมั ผสั กนั มีลกั ษณะดงั รูปท่ี 2.26 ในกรณีที่รอยเช่ือมมีขนาดใหญ่แรงกระทาํ
ไม่พอเพยี งที่จะทาํ ให้เกิดกรขาดท่ีรอยเช่ือมได้ ทาํ ใหเ้ กิดการแผ่ไปท่ีที่มีการเปลี่ยนแปลง และเกิดรอย
แตกข้ึนท่ีชิ้นงานขา้ งใดขา้ งหน่ึงท่ีบริเวณรอบๆรอยเช่ือม เนื่องจากการไดร้ ับผลกระทบร้อน (Heat
Affected Zone) เป็ นผลให้บริเวณรอยเชื่อมเกิดการเปราะ และเกิดการขาดมีนักเกตหรือสลกั (Slug)

ติดอยทู่ ี่ชิ้นงานของอีกขา้ ง

รูปท่ี 2.26 การแตกหกั ของการเช่ือมจุดภายใตแ้ รงดึงเฉือน

การเช่ือมที่มีค่าความแขง็ แรงต่าํ จะเกิดความเสียหายจากการเฉือนผา่ นที่นกั เกต และการเชื่อมที่มีความ
แข็งแรงสูงจะเกิดการฉีกขาดที่โลหะชิ้นงาน ขนาดนักเกตเชื่อมเล็กสุดข้ึนกบั ชนิดของโลหะชิ้นงาน

สภาพผิว และความหนาที่ใชเ้ ช่ือม ความตอ้ งการดา้ นความแขง็ แรงตอ้ งการให้เกิดการฉีกขาดที่โลหะ
ชิ้นงาน

ตารางท่ี 2.4 อตั ราส่วนระหวา่ งการดึงกบั การดึงเฉือนของชิ้นงานทดสอบชนิดตา่ งๆ
วสั ดุ อตั ราส่วน

เหลก็ คาร์บอนต่าํ 0.60-0.99

เหลก็ คาร์บอนปานกลาง 0.18-0.21

โลหะผสม, เหลก็ ความแขง็ แรงสูง 0.21-0.28

ออสเทนไนติกสแตนเลส 0.55-0.82

เฟอร์ริติกแสตนเลส 0.25-.33

อะลูมิเนียม 0.37-0.43

นิกเกิล 0.71-0.81

ไททาเนียม 0.27-0.52

2.4 การทดสอบทางโลหะวทิ ยา (มหภาค) (Macro Testing)

2.4.1 วิธีการทดสอบ

การทดสอบจะตอ้ งทาํ การตดั ชิ้นงานผ่านใกลเ้ คียงกบั แนวจุดศูนยก์ ลางของรอยเชื่อมจุด ทาํ การขดั ผิว
และทาํ การกดั กรดที่ผิวรอยตดั ตรวจวดั ตรวจสอบขอ้ บกพร่องที่เกิดข้ึนภายใน เช่น ขนาดนักเกต การ
หลอมละลายลึก รอยแตกร้าว และโพรงอากาศ
2.4.2 การวัดขนากนักเกตและการหลอมละลายลกึ
ขนาดนกั เกตและการหลอมละลายลึกของการเชื่อม จะทาํ การวดั ในแตล่ ะส่วนของชิ้นงาน ดงั แสดงใน
รูปที่ 2.27 อย่างไรก็ตามในการเช่ือมแบบต่อเกยชิ้นงานมีความหนาแตกต่าง อตั ราส่วนของการหลอม
ละลายลึกจะถูกแสดงโดยอตั ราส่วนของการหลอมละลายลึกของความหนาชิ้นงานที่บาง

รูปท่ี 2.27 แสดงการวดั นกั เกตและการหลอมละลายลึก

อตั ราส่วนการหลอมละลายลกึ ของชิ้นงานท่ีบาง = t1100 (%)
อตั ราส่วนการหลอมละลายลกึ ของชิ้นงานที่หนา T1

= t2100 (%)
T1

โดยท่ี
T1, T2 = เป็นความหนาชิ้นงานโดย T1 < T2
t1, t2 = เป็นค่าการหลอมละลายลึกสูงสุด

D = เป็นขนาดนกั เกต
L = เป็นขนาดความยาวสูงสุดของรอยแตกร้าวและโพรงอากาศ