ถาม : เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ (Laser welding) ดีกว่าการเชื่อมทั่วไปอย่างไร?

ตอบ : เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์นั้นมีข้อดีหลายประการ เมื่อเทียบกับการเชื่อมแบบทั่วไป เช่น การเชื่อมแบบอาร์ก (Arc welding) หรือ การเชื่อมแบบทิก  (Tungsten Inert Gas welding, TIG)    

การเชื่อมด้วยเลเซอร์หรือลำเลเซอร์ (Laser beam welding, LBW) คือกระบวนการหนึ่งของการเชื่อมวัสดุ โดยใช้พลังงานจากลำเลเซอร์หลอมชิ้นงานบริเวณที่ลำเลเซอร์ตกกระทบ โดยพลังงานที่เข้าสู่ชิ้นงานมีความหนาแน่นสูง ทำให้สามารถเชื่อมโดยรอยเชื่อมแคบและลึกได้ (ที่มา : https://th.wikipedia.org/wiki/การเชื่อม#การเชื่อม_Laser)

เนื่องด้วยการเชื่อมด้วยเลเซอร์นั้นสามารถควบคุมปริมาณความร้อนไม่ให้แผ่กระจายไปทั่วชิ้นงานได้ดีกว่าการเชื่อมแบบทั่วไป ดังนั้นการใช้เลเซอร์จึงมีข้อดีเรื่องความแม่นยำ ณ จุดที่เชื่อม (precision)  และช่วยลดปัญหาของผลกระทบจากความร้อนที่มีต่อสมบัติต่างๆของชิ้นงานลงได้

อีกทั้งยังประหยัดเวลาและลดต้นทุน เนื่องจากการเชื่อมชิ้นงานด้วยเลเซอร์ใช้เวลาน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการเชื่อมแบบเดิม เพราะสามารถลดบางขั้นตอนได้ เช่น ลดขั้นตอนการดึงชิ้นงานกลับเป็นรูปเดิม ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ต้องทำหากใช้การเชื่อมแบบเดิม หรือ ในบางกรณีสามารถลดขั้นตอนการเก็บงานตรงรอยเชื่อมได้ เนื่องจากรอยเชื่อมที่เกิดจากการใช้เลเซอร์เป็นรอยเชื่อมที่เล็ก ดังนั้นการลดเวลาและลดต้นทุนนี้จึงมีประโยชน์สำหรับการผลิตแบบจำนวนมาก  (mass production) 

และด้วยประสิทธิภาพการเชื่อมที่รวดเร็วของเลเซอร์ ทำให้เทคโนโลยีนี้ได้เปรียบในด้านความสามารถในการเชื่อมประสานวัสดุที่แตกต่างกัน (Multi-Material Joining) ได้โดยไม่ทำลายชิ้นงาน  ยกตัวอย่างเช่น  ความสามารถในการเชื่อมเหล็กกับอะลูมิเนียมที่อาศัยความรวดเร็วของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ช่วยลดระยะเวลาในการเกิดปฏิกิริยาที่มีผลเสียต่อสมบัติด้านความแข็งแรงของชิ้นงานลง 

รวมถึง ข้อดีด้านความสามารถในการควบคุมตำแหน่งของความร้อนได้ตามความต้องการ เช่น เมื่อต้องการเชื่อมวัสดุที่เป็นโลหะกับพลาสติก ก็สามารถควบคุมตำแหน่งของความร้อนให้อยู่เฉพาะบนวัสดุที่เป็นโลหะ เพื่อเป็นการป้องกันไม่ให้ชิ้นงานส่วนที่เป็นพลาสติกเกิดความเสียหาย 

นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ยังเพิ่มความเป็นไปได้ในการเชื่อมวัสดุที่มีรูปแบบของรอยเชื่อมที่วิธีการเชื่อมแบบเดิมไม่สามารถทำได้  ยกตัวอย่างเช่น การเชื่อมต่อแบบจุด (spot welding) ที่การเชื่อมแบบเดิมจำเป็นต้องใช้เครื่องมือเข้าไปเชื่อมทั้งสองด้านของชิ้นงาน แต่หากใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์แล้ว สามารถทำการเชื่อมได้เพียงด้านเดียวของชิ้นงานเท่านั้น (single side access) 

หรือแม้กระทั่งการใช้เลเซอร์ในการเชื่อมชิ้นงานที่เครื่องมือเชื่อมแบบเดิมเข้าถึงได้ยาก เช่น ชิ้นงานที่มีความโค้งเว้ามากเป็นพิเศษ  เป็นต้น รวมไปถึงการเชื่อมชิ้นงานที่ต้องการป้องกันรอยรั่ว โดยรอยเชื่อมที่ได้จากการเชื่อมด้วยเลเซอร์นั้นสามารถทำหน้าที่แทนการซีลด้วยซิลิโคนได้อีกด้วย 

ภาพจาก https://www.researchgate.net/figure/Schematic-of-laser-beam-welding-process_fig2_221910119

การเชื่อมอาร์ก (Arc welding)  เป็นการเชื่อมด้วยการอาร์กทำให้เกิดความร้อนและเป็นการทำให้ไฟฟ้าของระบบการเชื่อมครบวงจร และดำเนินการเชื่อมได้ (ที่มา : พจนานุกรมวัสดุศาสตร์ MTEC)  

การเชื่อมทิก (Tungsten Inert Gas welding, TIG)  เป็นกระบวนการเชื่อมแบบอาร์กชนิดหนึ่งที่ใช้แท่งอิเล็กโทรดเป็นทังสเตนในการเชื่อม และใช้แก๊สเฉื่อยเป็นตัวปกคลุมเพื่อป้องกันบ่อหลอม (puddle) จากการปนเปื้อนหรือการทำปฏิกิริยากับอากาศรอบข้าง และตัวแก๊สเฉื่อยยังทำหน้าที่คล้ายฟลักซ์ที่หุ้มแกนลวดเชื่อมทั่วไป ทำให้อิเล็กโทรดสะอาดด้วย  แก๊สเฉื่อยที่ใช้กันทั่วไปคืออาร์กอน หรือ ฮีเลียม  (ที่มา : ยุคล จุลอุทัย, (๒๕๒๗), งานเชื่อมระบบทิก Tig welding.สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ.)

ข้อมูลเพิ่มเติม

บทความ : การประยุกต์ใช้โครงรถน้ำหนักเบาเพื่อการพัฒนายานยนต์ในอนาคต   ดร.วัลลภ รัตนถาวร, ดร.สินธุ จันทพันธ์, ดร.เอกรัตน์ ไวยนิตย์ และ ดร.ปนัดดา เช็พเพิร์ด 

Scroll Up