© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

สาเหตุของรอยร้าวในโลหะ

บุณยวัฒน์ ธีรประเวศน์กุล4 June 2008

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Crack / Fracture

• ทั้งสองคำตางหมายถึงการราวเหมือนกัน สิ่งที่แตกตางกัน

คือ

Crackรอยราวโดยทั่วไป อาจจะเปนรอยราวที่เกิดจาก

กระบวนการผลิต ความรอน หรือแรงที่มา

กระทำ โดยรอยราวไมทำใหวัสดุแยกออกจากกัน

Fractureการแตกราวที่เกิดจากการที่มีแรงมากระทำ ไมวา

จะเปนแรงสถิตย หรือ แรงเปนคาบ (Static Load

and Cyclic Load)

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

The Causes of Crack

สาเหตุของการเกิดรอยราวเกิดขึ้นไดจากเหตุตางๆดังนี้

เหตุทางกล

แรงสถิตย์ แรงเป็นคาบ หรือ แรงดึง

แรงกด แรงดัด แรงกระแทก

เหตุทางความร้อน

การขยายตัวโดยความร้อน

เหตุทางเทคโนโลยี

ความผิดพลาดของวัสดุ / การ

ผลิตความผิดพลาดจากงานเชื่อม

เหตุทางเคมี

การเกิด Oxidationการผุกร่อน

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

The Causes of Crack

สาเหตุของการเกิดรอยราวเกิดขึ้นไดจากเหตุตางๆดังนี้

เหตุทางกล

แรงสถิตย์ แรงเป็นคาบ หรือ แรงดึง

แรงกด แรงดัด แรงกระแทก

เหตุทางเทคโนโลยี

ความผิดพลาดของวัสดุ / การ

ผลิตความผิดพลาดจากงานเชื่อม

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทางกล

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทางกล• ปฏิกิริยาของวัสดุตอแรงกระทำภายนอก

• ความสามารถในการเปลี่ยนรูปของโลหะจะมีผลกับรอยราว

วัสดุเปราะ

•ความสามารถในการเปลี่ยนรูปต่ํา•ไม่มีการยืดตัวแบบพลาสติก (Plastic Deformation) ทําให้ความเค้นไม่สามารถลดลงได้

•รอยแยกเมื่อมองจากภายนอกจะสามารถประกบกันเหมือนเดิมได้

วัสดุเหนียว

•ความสามารถในการเปลี่ยนรูปสูง•จะยืดตัวแบบพลาสติกก่อนที่จะเกิดรอยแยก•ไม่สามารถประกบชิ้นงานที่แยกจากกันได้

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Stress-Strain Diagram

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Brittle vs Ductile

วัสดุแตกเปราะ วัสดุแตกเหนียว

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Comparative Stress/Strain

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทางเทคโนโลยี

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทางเทคโนโลยี

จากการหล่อ

จากงานเชื่อม

จากการชุบแข็ง

จากการสึกหรอ

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

เหตุทางเทคโนโลยี

จากการหล่อ

จากงานเชื่อม

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

รอยร้าวจากการหล่อ

รอยร้าวจากการหดตัว(Shrinkage Cracks)

การฉีกขาดขณะร้อน(Hot Tears)

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Shrinkage Crack and Cavitiesลักษณะ

เปนรอยแตกที่เห็นที่ภายนอกหรือภายในชิ้นงาน สวนมาก

คลายผลึกมีกิ่งกานสาขา พบมากบริเวณที่ความหนาของชิ้น

งานมีการเปลี่ยนแปลง

สาเหตุ

1. อุณหภูมิเทสูงเกินไป ทำใหเกิดการหดตัวของของเหลว

2. เกิดความผิดพลาดในการปอนน้ำโลหะ

3. เกิดการแข็งตัวเร็วเกินไปที่ทางเขาของน้ำโลหะและรูลน

4. โลหะไมแข็งตัวในทิศทางเดียว

การแกไข

1. ใชอุณหภูมิเทใหถูกตองและเพิ่มขนาดของทางวิ่งน้ำ

โลหะ

2. ใชหัวปอนที่ออกแบบมาอยางถูกตอง

3. ใชทุนเย็นติดตามจุดตางๆ เพื่อใหการแข็งตัวเปนแบบ

ทิศทางเดียว

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Hot Tear

ลักษณะ

รอยแตกมีรูปรางที่ไมสม่ำเสมอ เกิดขึ้นขณะที่น้ำโลหะเขา

แบบแลวอยูในชวงสุดทายกอนการแข็งตัว

สาเหตุ

1. เกิดจากการหดตัว ทำใหความเคนภายในเพิ่มขึ้น

2. ชิ้นงานมีรูปรางสลับซับซอน ซึ่งทำใหเย็นตัวในแตละ

ตำแหนงไมเทากัน

การแกไข

1. พยายามออกแบบงานหลอใหมีการเปลี่ยนแปลงหนาตัด

อยางชาๆ

2. ใชทุนเย็นติดตามจุดตางๆ เพื่อใหการแข็งตัวเปนแบบ

ทิศทางเดียว

3. ถาเปนงานหลอที่มีความซับซอน ใหแยกหลอเปนสวน

ยอยๆ แลวนำมาเชื่อมตอเขาดวยกัน

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

รอยร้าวจากงานเชื่อม

การแตกร้าวร้อน(Solidification Cracks /

Hot Cracking)

การแตกร้าวขณะเย็น(Hydrogen Crack /

Cold Cracking)

การแตกร้าวขณะให้ความร้อนหลังเชื่อม(Reheating Crack)

การแตกร้าวแบบฉีกขาด(Lamellar Tearing)

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

การแตกร้าวร้อนตำแหนงที่เกิด

ในเนื้อเชื่อม และมักจะเกิดตามยาวกลางแนวเชื่อม

สาเหตุ

1. เกิดความเคนขณะเชื่อม

2. ธาตุผสมจำพวกฟอสฟอรัส (P) และกำมะถัน (S) จุด

หลอมละลายต่ำ แข็งตัวชากวาธาตุอื่นๆ ทำใหเกิดรอย

แยกขึ้นตามขอบเกรนของเนื้อเชื่อม

3. สวนผสมคารบอนมากกวา 0.3% ทำใหแตกราวงาย

การแกไข

1. เลือกกระบวนการเชื่อมที่ใหอัตราการหลอมละลายต่ำ

เชน MIG/MAG เปนตน

2. เลือกลวดเชื่อมที่มีสวนผสมของคารบอนต่ำและ

แมงกานีสสูง

3. ทำความสะอาดงานใหไมมีคราบน้ำมันและความชื้น

4. เติมแองปลายสุด (Crater) แนวเชื่อมใหเต็ม

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

การแตกร้าวขณะเย็นตำแหนงที่เกิด

• เกิดที่เนื้องานบริเวณ HAZ ตามแนวเกรนหยาบขนาน

ไปกับแนวเชื่อม

• แตกตามขอบเกรนในการเชื่อมเหล็กคารบอน และ

แตกผาเกรนในการเชื่อมเหล็กแมงกานีส

• แตกทันที หรือภายใน 48 ชั่วโมง

สาเหตุ

1. การแพรซึมของไฮโดรเจนรวมตัวกับแนวเชื่อมขณะ

หลอมละลาย และเกิดความเคนตกคาง

2. ความรอนเขาสูงเกินไป

การแกไข

1. เลือกลวดไฮโดรเจนต่ำ

2. ใหความรอนกอนเชื่อม

3. ควบคุมอุณหภูมิระหวางชั้นเชื่อม

4. ใหความรอนหลังเชื่อม เพื่อลดความคนตกคาง

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

การแตกร้าวขณะ Reheat

ตำแหนงที่เกิด

• อาจเกิดกับ low alloy steel ที่มีสวนประกอบของโคร

เมี่ยม วานาเดี่ยม และโมลิบดีนั่ม

• ลักษณะแตกเปราะตามขอบเกรน

สาเหตุ

1. เกิด Hydrogen Cracks

2. การตกผลึกของคารบอน

3. เกิดการคืบตัวที่ขอบเกรน

4. เกิดจุดรวมความเคนตกคางสูง

5. แนวเชื่อมใหญปริมาณความรอนตกคางสูง

การแกไข

1. ออกแบบงานใหกระจายความเคนไดแบบอิสระ

2. เชื่อมรองพื้นแนวเล็ก

3. ใชลวดเชื่อมที่เกิดความเคนตกคางนอย

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

การแตกร้าวแบบฉีกร้าว

ตำแหนงที่เกิด

• มักเกิดขึ้นใตแนวเชื่อมโดยเฉพาะกับเหล็กรีด

สาเหตุ

1. มีสารฝงในเปนแนวยาวในเนื้อโลหะงาน

2. งานหนาเกิดการหดตัวในแนวขวางกับพื้นที่

3. แผนเหล็กโลหะงานที่เชื่อมมีความเหนียวต่ำ

การแกไข

1. เชื่อมรองพื้นดวยลวดเชื่อมความแข็งแรงต่ำกวาโลหะ

งาน

2. ออกแบบรอยตอบากรองแผนงานที่หนาให

หลอมละลายขณะเชื่อม

3. เลือกใชลวดเชื่อมไฮโดรเจนต่ำและอบแหง

© 2008 Acme International (Thailand) Ltd. All rights reserved

Thank You