Welding fundamentals and processes ตอนที่ 8

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 8

เอกสารอ้างอิง : Thomas J. Lienert. ASM handbook. Volume 06A welding fundamentals and processes. ASM international handbook committee. Materials park. Ohio. USA. 2011. 

Mechanical joining - fastening and integral attachment. มีสองวิธีที่ทำให้เกิดการขัดกันทางกลระหว่าง parts ซึ่งประกอบกันเป็น joint ที่อาศัยแรงทางกลเพียงอย่างเดียว ได้แก่ การใช้ part เสริมที่มีจุดประสงค์เฉพาะเพื่อทำให้เกิดการขัดกันดังกล่าวและการใช้รูปร่างของ parts เองเพื่อทำให้เกิดการขัดกัน วิธีแรกเรียกว่า mechanical fastening โดย part เสริมพิเศษนั้นเรียกว่า fastener วิธีหลังเรียกว่า integral mechanical attachment โดยลักษณะส่วนที่เข้าประกบกันเรียกว่า attachment features ผู้อ่านที่สนใจสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้จากเอกสารอ้างอิงที่ดีมากบางฉบับซึ่งระบุไว้ตอนท้ายของบทความนี้

Mechanical joining ไม่ว่าจะอยู่ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งจากสองรูปแบบที่อธิบายข้างต้น คิดเป็นสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่งของงาน joining ทั้งหมดที่ดำเนินการทั่วโลกในแต่ละปี ความจริงที่ว่า mechanical joining ทำได้ง่าย มีรูปแบบที่หลากหลาย ใช้ได้กับวัสดุทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็น metals, ceramics, cement and concrete, glass, polymers, wood และ composites ในแทบทุกการจับคู่ ไม่ทำให้สมบัติของวัสดุที่ทำการ join เปลี่ยนแปลง ให้ joints ที่มี structural integrity สูงอย่างสม่ำเสมอ เปิดโอกาสให้ถอดประกอบโดยตั้งใจได้โดยไม่ทำให้ parts เสียหาย เอื้อให้เกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ในทิศทางที่ควบคุมได้ระหว่าง parts ที่ถูก join และมีความสะดวกต่อการพกพา ล้วนเป็นเหตุผลที่ทำให้วิธีนี้ได้รับความนิยมอย่างมาก อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อดีทั้งหมดนี้ ก็ยังมีวิธี joining อื่นที่สำคัญและใช้งานได้จริงเช่นกัน

Mechanical fastening ทำได้ด้วยวิธีที่รู้จักกันดีหลายวิธี รวมทั้งวิธีที่อาจไม่เด่นชัดนักแต่ยังคุ้นเคยอยู่หลายวิธี ตัวอย่างของวิธี mechanical fastening และ fasteners ที่รู้จักกันดีหรือคุ้นเคยแสดงไว้ในรูปที่ 5 วิธีที่รู้จักกันดีได้แก่ การใช้ nails โลหะ, pins โลหะ, rivets โลหะหรือพลาสติก, self-tapping screws โลหะ, bolts แบบเกลียวและ machine screws โลหะซึ่งใช้งานร่วมกับ parts ที่มีเกลียวในหรือใช้งานร่วมกับ nuts โลหะที่มีเกลียวใน, washers โลหะหรือผ้า, retaining clips และ rings โลหะ, eyelets และ grommets โลหะ ซึ่งคุ้นเคยกันในชื่อ metal snaps เช่น ที่พบในเสื้อหนังบางชนิดและกางเกงยีนส์ รวมทั้ง keys และ keyways โลหะ, วิธีที่อาจไม่เด่นชัดแต่ยังคุ้นเคย ได้แก่ buttons และ buttonholes ที่ทำจากพลาสติก โลหะ หรือเซรามิก, zippers โลหะหรือพลาสติก, staples โลหะ, stitches, lashings, splices และ knots ที่ทำจากโลหะหรือพอลิเมอร์ในเชือก และวิธีอื่น ๆ ในทุกกรณี จุดประสงค์เพียงอย่างเดียวของ fastener ในฐานะ part คือการทำให้เกิดการขัดกันระหว่าง parts ของ joint ที่ต้องการ ซึ่ง fastener ถูกนำไปใช้อยู่ภายในหรือร่วมกับ joint นั้น เมื่อทำการ fasten แล้ว parts ที่ถูก join จะถูกป้องกันไม่ให้แยกออกจากกัน อย่างน้อยในบางทิศทางของการเคลื่อนที่, Mechanical fasteners แตกต่างกันไปตามวิธีเฉพาะที่ใช้ติดตั้งและตามวิธีที่ใช้ต้านทานแรงภายนอก อย่างไรก็ตาม การทำให้ joints มีความสามารถในการรับแรงเท่ากับหรือมากกว่าสมาชิกของ joint เองนั้นเป็นสิ่งที่ทำได้ Joint efficiency ซึ่งนิยามว่าเป็นค่าความเค้นที่เกิดขึ้นในส่วนประกอบหรือองค์ประกอบที่ทำให้เกิดการ joining จริง หารด้วยค่าความเค้นที่รับโดย members โครงสร้างข้างเคียง อาจมีค่าสูง โดยทั่วไปใกล้เคียงหรือมากกว่า 100% Fasteners ทำให้ joints ที่ประกอบแล้วสามารถถอดออกโดยตั้งใจได้โดยไม่ทำให้ joint elements เสียหาย อย่างไรก็ตาม ต้องให้ความระมัดระวังทั้งในการออกแบบและในการผลิตหรือประกอบ เพื่อป้องกันการถอดหลุดที่ไม่ต้องการและไม่ได้ตั้งใจ

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 7

 Welding fundamentals and processes ตอนที่ 7

เอกสารอ้างอิง : Thomas J. Lienert. ASM handbook. Volume 06A welding fundamentals and processes. ASM international handbook committee. Materials park. Ohio. USA. 2011. 

Reasons for and benefits of joining (by design goals)

เป้าหมายที่ 1: ทำให้ใช้งานได้ตามหน้าที่

-           เพื่อรับและถ่ายโอนแรงในชุดของ parts ที่ต้องยึดรวมกันโดยไม่เคลื่อนที่ เช่น static structure -           เพื่อรับและถ่ายโอนแรงในชุดของ parts ที่ต้องยึดรวมกันขณะมีการเคลื่อนที่ เช่น dynamic structure -           เพื่อให้ได้ขนาดหรือรูปทรงที่ต้องการซึ่งเกินขีดจำกัดของกระบวนการผลิตหลัก เช่น casting, molding, forging, forming, powder processing -           เพื่อให้ใช้ mixed materials ที่ต้องการได้อย่างจำเพาะ -           เพื่อให้โครงสร้างพกพาได้ เช่น ย้ายเข้า-ออกจาก site ได้ -           เพื่อให้ถอดประกอบได้สำหรับการกำจัดทิ้งขั้นสุดท้าย -           เพื่อเพิ่ม damage tolerance ให้กับโครงสร้างนอกเหนือจากที่มีอยู่ในวัสดุของโครงสร้างเอง เช่น structural damage tolerance

เป้าหมายที่ 2: เอื้อให้ผลิตได้ง่าย

-           เพื่อให้ได้ structural efficiency โดยใช้ built-up details และ materials -           เพื่อให้เลือกใช้ material ที่เหมาะสมที่สุดในตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุด -           เพื่อให้ใช้วัสดุได้คุ้มค่าสูงสุด เช่น ลด scrap losses -           เพื่อก้าวข้ามข้อจำกัดด้านขนาดหรือความซับซ้อนของรูปทรงจากกระบวนการผลิตหลัก -           เพื่อให้ประกอบสร้างหรือประกอบ prefabricated details ณ หน้างานได้

เป้าหมายที่ 3: ลดต้นทุน

-           เพื่อให้เลือกและใช้วัสดุได้เหมาะสมที่สุด โดยไม่ต้องยอมประนีประนอม -           เพื่อให้ใช้วัสดุได้คุ้มค่าสูงสุดและลด scrap losses -           เพื่อให้ total weight ของวัสดุน้อยที่สุด เช่น ด้วย structural efficiency -           เพื่อให้กระบวนการผลิตมีความคุ้มค่ามากขึ้น โดยไม่ต้องบังคับใช้กระบวนการผลิตหลักจนถึงขีดจำกัด -           เพื่อเอื้อต่อ automation ของการประกอบสำหรับบางวิธี -           เพื่อให้สะดวกต่อ maintenance, service, repair หรือ upgrade ซึ่งช่วยลด life-cycle costs -           เพื่อให้กำจัดทิ้งได้อย่างรับผิดชอบ

เป้าหมายที่ 4: ให้ได้ลักษณะตามต้องการ

-           เพื่อให้สามารถใช้ veneers, facades เป็นต้น ที่แตกต่างจากโครงสร้างพื้นฐานด้านล่าง -           เพื่อให้สามารถสร้าง shapes ที่ซับซ้อนได้

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 6

 Welding fundamentals and processes ตอนที่ 6

เอกสารอ้างอิง : Thomas J. Lienert. ASM handbook. Volume 06A welding fundamentals and processes. ASM international handbook committee. Materials park. Ohio. USA. 2011. 

Chemical forces. เกิดขึ้นหลัก ๆ จาก surface adsorption ระหว่าง chemical agent กับ materials หรือ parts ที่ถูก join แม้ว่าในบางกรณีแรงดังกล่าวอาจเกิดจาก actual chemical reaction ระหว่าง agent กับ part materials ได้เช่นกัน ในกรณีแรก chemical agent จะไม่ส่งผลเสียต่อ part materials และแรงดึงดูดที่ทำให้เกิด adhesion จะเป็น relatively weak secondary bonding forces ซึ่งเกิดจากลักษณะ dipole ของ molecules ที่ประกอบเป็น chemical agent ในกรณีหลังอาจเกิดผลเสียได้ หากมี weak หรือ brittle boundary layer ก่อตัวขึ้นระหว่าง chemical agent กับหนึ่งหรือหลาย part ใน joint เมื่อเกิด chemical reactions แรงที่ทำให้เกิด adhesion มักเป็น strong primary bonding forces ซึ่งเกิดจากแนวโน้มที่อะตอมของ chemical elements ส่วนใหญ่จะดึงดูดกันเอง ในทั้งสองกรณี chemical agent เรียกว่า adhesive ส่วน base parts ที่เกี่ยวข้องใน joint เรียกว่า adherends และกระบวนการ joining โดยรวมเรียกว่า adhesive bonding

Physical forces. เกิดขึ้นระหว่าง atoms และในระดับที่น้อยกว่าระหว่าง molecules โดยเป็นผลตามธรรมชาติของโครงสร้างของมันเอง physical forces เหล่านี้มีต้นกำเนิดและลักษณะเป็น electromagnetic หรือที่จริงคือ electrostatic และเป็นพื้นฐานของการ joining ด้วย welding รวมถึง subprocesses อย่าง brazing และ soldering ในแต่ละกรณีจะเกิด actual atomic-level bonding เช่น metallic, ionic และ covalent bonding ซึ่งทำให้ได้ joint strength สูงมาก อะตอมของทุกธาตุยกเว้น inert gases จะออกแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน และแรงนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อระยะห่างระหว่างอะตอมลดลง จนทำให้เกิด bonded atom pairs เมื่อ bonded pairs จำนวนมากมาก หรือในอุดมคติคือทั้งหมด ข้าม interface ระหว่างสอง materials ก่อตัวขึ้น สอง materials นั้นจะถูกยึดเข้าด้วยกันเสมือนเป็นชิ้นเดียวกัน นั่นคือเกิด weld strength ของ weld สามารถเข้าใกล้ strength ของ base materials ที่อยู่ใน joint ได้ง่าย, ดังที่จะเห็นในหัวข้อ “Welding” ซึ่งตามหลังหัวข้อ mechanical joining และ adhesive bonding สิ่งที่ต้องทำเพื่อให้เกิด weld จริง ๆ คือการเอื้อให้กระบวนการเกิด bonding ระหว่าง atoms ตามธรรมชาตินี้เกิดขึ้นได้

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 5

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 5

เอกสารอ้างอิง : Thomas J. Lienert. ASM handbook. Volume 06A welding fundamentals and processes. ASM international handbook committee. Materials park. Ohio. USA. 2011. 

Joining with mechanical, chemical, and physical forces. ในทางพื้นฐาน มีแรงอยู่เพียงสามประเภทเท่านั้นที่ใช้ยึด parts สองชิ้นหรือมากกว่าให้สัมผัสกันโดยต้านทานการเคลื่อนที่ที่ไม่ต้องการได้ ไม่ว่า materials ที่เกี่ยวข้องจะเป็นชนิดใดก็ตาม แรงทั้งสามประเภทคือ mechanical forces, chemical forces และ physical forces ที่เกิดจากแรงดึงดูดในระดับอะตอม

Mechanical forces. เกิดจาก part หนึ่งรบกวนการเคลื่อนที่ของอีก part หนึ่งหรือหลาย part ทางกายภาพ เนื่องจากรูปร่างระดับ macroscopic และความขรุขระของผิวระดับ microscopic ในระดับ macroscopic หากรูปร่างของ parts สองชิ้นหรือมากกว่าที่ประกบกันทำให้ชิ้นหนึ่งสามารถสอดเข้าไปหรือซ้อนอยู่ภายในอีกชิ้นหนึ่งได้ ก็จะป้องกันการเคลื่อนที่ได้อย่างน้อยบางทิศทาง โดยทั่วไป solid bodies สองชิ้นสามารถเคลื่อนที่ได้สามทิศทางแบบ translation คือในทิศ x, y หรือ z ของ Cartesian coordinate system หรือหมุนรอบแกน x, y หรือ z ของ Cartesian coordinate system การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ทั้งหกแบบนี้เรียกว่า degrees of freedom ดังนั้น การเคลื่อนที่ใน three-dimensional space จึงมีหก degrees of freedom คือสามแบบในการเลื่อนตำแหน่งและสามแบบในการหมุน, ตัวอย่างเช่น หากมี protrusion บน part หนึ่งสอดพอดีกับ recess ของอีก part หนึ่ง parts ทั้งสองจะถูกป้องกันไม่ให้เลื่อนผ่านกันภายใต้ shear force แต่จะยังไม่ถูกป้องกันไม่ให้แยกออกจากกันภายใต้แรง tension ดังที่จะเห็นในหัวข้อถัดไป interference ลักษณะนี้อาจเกิดจากการใช้ special part มาทำให้เกิดการรบกวนร่วมกัน หรือเกิดจากการที่ abutting parts เองมีรูปร่างที่เข้าคู่กันจนเกิด interference ในทั้งสองกรณี จะมีเพียง mechanical forces เท่านั้น และไม่มี atomic-level forces ชนิดใดเข้ามาช่วยในการยึด parts ไว้ด้วยกันเพื่อต้านทานการเคลื่อนที่ที่ไม่ต้องการอย่างน้อยบางทิศทาง, นอกจาก interference ระดับ macroscopic ที่เกิดจากรูปร่างของ mating parts แล้ว ยังมี interference ระดับ microscopic อยู่เสมอจาก surface asperities หรือยอดและหุบของผิว เมื่อ real surfaces สองผิว ซึ่งไม่เคยเรียบสมบูรณ์ในระดับอะตอม สัมผัสกัน จุดสูงและจุดต่ำของผิวหนึ่งจะมีปฏิสัมพันธ์กับจุดสูงและจุดต่ำของอีกผิวหนึ่ง ความไม่พอดีกันระดับ microscopic นี้ทำให้เกิด friction ซึ่งเป็นสิ่งที่ช่วยให้ fasteners ทำงานได้ในการ mechanical joining, ข้อดีของการใช้ mechanical forces เพื่อทำให้เกิด joining คือ materials ที่ถูก join ทางกลไม่จำเป็นต้องเป็นชนิดเดียวกัน ตราบใดที่เข้ากันได้ทางเคมี หรือถูกแยกออกจากกันด้วย intermediate insulating material parts  ที่ join ทางกลสามารถยอมให้เกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่าง mating parts ได้เฉพาะบางทิศทางของ translation และ/หรือ rotation ขณะที่ไม่เคลื่อนที่ในทิศทางอื่น parts ที่ประกอบด้วยวิธีทางกลสามารถถอดแยกออกได้โดยตั้งใจ และสามารถออกแบบเพื่อป้องกันการถอดแยกโดยไม่ตั้งใจได้ joints ที่เกิดจาก purely mechanical forces จะหยุดการลามของ crack ที่ part-to-part interface ซึ่งไม่มี material continuity จึงช่วยให้ structural assembly มี damage tolerance ระดับทักษะที่ต้องใช้ในการทำ mechanical joining ค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับ joining methods อื่น เช่น adhesive bonding และ welding การทำ mechanical joining ทำได้ง่ายทั้งในโรงงานและหน้างาน และ joints ที่ได้สามารถมี strength เข้าใกล้ strength ของ joint elements ได้ง่าย, ข้อเสียของการใช้ mechanical forces เพื่อทำให้เกิด joining คือ mechanically joints อาจคลายตัวหรือแยกออกโดยไม่ตั้งใจ stress มักไปรวมตัวที่ discrete points ของตำแหน่งยึดหรือตำแหน่ง fastening joints ทางกลอาจรั่วของไหลได้หากไม่มีมาตรการพิเศษ เช่น gaskets หรือ sealants และงาน fastening ทางกลใช้แรงงานค่อนข้างมาก

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 4

 Welding fundamentals and processes ตอนที่ 4

เอกสารอ้างอิง : Thomas J. Lienert. ASM handbook. Volume 06A welding fundamentals and processes. ASM international handbook committee. Materials park. Ohio. USA. 2011. 

Forces and interactions in materials joining. ทางเลือกทางวิศวกรรมสำหรับการ join วัสดุเกี่ยวข้องกับการใช้แรงทางกล แรงเคมี และหรือแรงทางฟิสิกส์ที่ยึดวัสดุเข้าด้วยกัน จากหัวข้อก่อนหน้านี้เห็นได้ชัดว่า joining ไม่ได้เป็นเพียงกระบวนการที่มีคุณค่าเท่านั้น แต่ในบางกรณียังเป็นกระบวนการที่จำเป็นสำหรับการผลิตภายในโรงงานและการประกอบสร้าง ณ สถานที่ใช้งาน, นอกจากนี้ joining ยังเป็นกระบวนการสำคัญสำหรับการซ่อมแซมระหว่างการใช้งาน มากกว่าที่อาจตระหนักหรือวางแผนไว้ ในความเป็นจริง ความท้าทายที่สำคัญบางประการของ welding คือการซ่อมแซม parts, assemblies หรือ structures ที่เดิมไม่ได้สร้างขึ้นด้วย welding หรือแม้จะสร้างขึ้นด้วย welding แต่ไม่ทราบชนิดของ metals หรือ alloys ที่ใช้ในการประกอบสร้างแล้ว

Compatibility of dissimilar materials. ก่อนพิจารณาทางเลือกหลักต่าง ๆ ที่ใช้ในการ joining ควรพิจารณาก่อนว่าแรงชนิดใดที่ทำให้ parts สองชิ้นหรือมากกว่ายึดติดกันอยู่ใน joint ได้ สำหรับ materials engineer การ joining ของ parts สองชิ้นหรือมากกว่านั้นขึ้นอยู่กับชนิดทั่วไปของ material ที่ใช้ในแต่ละ part เป็นสำคัญ เห็นได้ชัดว่า shape ของ parts ที่จะ join และ purpose ของ joint ก็เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ปัจจัยเหล่านี้จะพิจารณาภายหลังจากประเด็นพื้นฐานว่า materials ชนิดใดกำลังถูก join เข้าด้วยกัน เพราะท้ายที่สุดแล้ว เมื่อมีการ join different materials เข้าด้วยกัน materials เหล่านั้นต้อง compatible กันเพื่อให้เกิด joint ที่ทำงานได้อย่างเหมาะสม, Compatibility ของ dissimilar materials เกี่ยวข้องกับ interactions ทาง chemical, physical และ mechanical ประการแรกและสำคัญที่สุด materials ใน joint ควรมี chemical compatibility เพื่อไม่ให้เกิด adverse reactions เช่น galvanic corrosion ประการที่สอง ต้องมี physical compatibility ของ joined materials ด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อการใช้งานกำหนดให้ joint ต้องทำงานภายในช่วงอุณหภูมิหนึ่ง การทราบว่า material หนึ่งตอบสนองต่อความร้อนแตกต่างจากอีก material ใน joint อย่างมากหรือไม่ เป็นเรื่องสำคัญมาก หาก coefficients of thermal expansion แตกต่างกันมากกว่าประมาณ 15 ถึง 20% หรือหาก melting points แตกต่างกันอย่างมาก สิ่งนี้อาจส่งผลเสียต่อการทำงานของ joint ภายในช่วงอุณหภูมิบางช่วงได้ ประการที่สาม mechanical compatibility ก็มีความสำคัญ เพื่อให้สมบัติหลัก เช่น hardness, strength หรือ stiffness ไม่แตกต่างกันมากเกินไป ตัวอย่างเช่น ความแตกต่างอย่างมากของสมบัติทางกลอาจนำไปสู่ปัญหาในการใช้งาน เช่น การสึกหรอของ part หนึ่งจากอีก part หนึ่งมากเกินไป การเกิด stress กับ part หนึ่งมากกว่าอีก part หนึ่งจนยอมรับไม่ได้ หรือการโก่งตัวหรือการขาดความยืดหยุ่นของ part หนึ่งเมื่อเทียบกับอีก part หนึ่งจนยอมรับไม่ได้

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 3

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 3

เอกสารอ้างอิง : Thomas J. Lienert. ASM handbook. Volume 06A welding fundamentals and processes. ASM international handbook committee. Materials park. Ohio. USA. 2011. 

ความจำเป็นที่เห็นได้ชัดที่สุดของ joining คือการสร้างสิ่งที่มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะผลิตเป็นชิ้นเดียวได้ เนื่องจากข้อจำกัดที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของกระบวนการซึ่งใช้สร้างสิ่งนั้น ข้อจำกัดดังกล่าวมีอยู่ในทุก primary processes ที่ใช้ขึ้นรูป materials ให้เป็น parts รวมถึง casting (ของ metals หรือ ceramics รวมถึง cement และ concrete), molding (ของ polymers), forging (ของ metals), rolling, drawing หรือ extruding (ของ metals, glasses และบาง polymers) หรือ powder compacting (ของ metals หรือ ceramics) สิ่งที่เกี่ยวเนื่องกับความจำเป็นนี้คือการสร้างสิ่งที่มีรูปร่างซับซ้อนเกินไป แม้อาจไม่ได้มีขนาดใหญ่เกินกว่าที่ primary processes ข้างต้นจะผลิตได้ ตัวอย่างเช่น secondary process อย่าง machining ใช้สร้าง parts ที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ แม้จะจำกัดอยู่ที่ parts ที่มีขนาดไม่เกินขีดจำกัดของ primary processes ที่ใช้ผลิต starting stock มิฉะนั้น machined detail parts จะต้องถูก join เพื่อให้ได้ assembly, อีกความจำเป็นที่เห็นได้ชัดของ joining คือการสร้าง assemblies หรือ structures ที่ functions ตามต้องการจะบรรลุได้ดีที่สุดด้วยการผสม materials ต่างชนิดกัน ไม่ว่าจะต่างกันในระดับพื้นฐาน (เช่น metal, ceramic หรือ polymer) หรือภายในหมวดเดียวกัน (เช่น metals หรือ alloys สองชนิดที่ต่างกัน) ตัวอย่างของกรณีแรกคือความจำเป็นในการ join glass กับ cement หรือ concrete กับ wood หรือกับ metal เพื่อสร้างหน้าต่างในผนังโครงสร้าง ตัวอย่างของกรณีหลังคือความจำเป็นในการ join pure copper กับ เหล็กกล้าไร้สนิม เพื่อผลิต clad bimetal starting stock สำหรับ cookware ที่มีก้นกระจายความร้อน, มักมีความต้องการในการ optimize เพิ่มเติมโดยใช้ material starting stock ให้ได้มากที่สุดเพื่อลดของเสียหรือ scrap การใช้ประโยชน์จากวัสดุที่ดีขึ้นเช่นนี้อาจทำได้ด้วย joining ชิ้นส่วนขนาดเล็กที่ตัดจาก starting stock ขนาดใหญ่เข้าด้วยกันในลักษณะที่ช่วยลดของเสียให้น้อยที่สุด (เช่น โดยการ nesting flat detail parts ที่ punched หรือถูกตัดจาก metal sheet ด้วยวิธีอื่น) เพื่อสร้างชิ้นงานที่ใหญ่ขึ้น แนวทางนี้ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ด้วย laser blanking (โดยใช้ชิ้นส่วนจาก sheet metal stock ที่มีความหนาต่างกันเพื่อสร้าง patchwork part สำหรับขึ้นรูปเป็น body panel)

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 2

Welding fundamentals and processes ตอนที่ 2

เอกสารอ้างอิง : Thomas J. Lienert. ASM handbook. Volume 06A welding fundamentals and processes. ASM international handbook committee. Materials park. Ohio. USA. 2011. 

Need for joining. โดยทั่วไป assemblies หรือชุดประกอบ มักผลิตขึ้นภายในโรงงานจาก fabricated detail parts หลายชิ้นแล้วนำมาประกอบเข้าด้วยกันด้วยกระบวนการ joining หนึ่งกระบวนการหรือมากกว่า เช่น welding, brazing, soldering, adhesive bonding, mechanical fastening หรือกระบวนการยึดติดเฉพาะทางอื่น ๆ ทั้งนี้การเลือกกระบวนการ joining จะขึ้นอยู่กับชนิดวัสดุ ขนาดชิ้นงาน ความแข็งแรงที่ต้องการ ความเที่ยงตรงของตำแหน่ง สภาพแวดล้อมใช้งาน และข้อกำหนดด้านการผลิต, ในกรณีของ structures หรือโครงสร้างขนาดใหญ่ โดยทั่วไปมักประกอบสร้าง ณ สถานที่ใช้งานจาก prefabricated parts หรือชิ้นส่วนที่ผลิตล่วงหน้าจากโรงงาน แล้วนำมาประกอบเข้าด้วยกันด้วยกระบวนการ joining เช่นเดียวกัน ตัวอย่างเช่น โครงสร้างเหล็ก สะพาน ถังเก็บ ท่อส่ง ภาชนะรับความดัน โครงสร้างนอกชายฝั่ง และโครงสร้างเครื่องจักรกลขนาดใหญ่, อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี assemblies หรือ structures อาจมีขนาดเล็กมากจนประกอบด้วย parts หรือ components ระดับจุลภาคหรือระดับไมโคร ในกรณีนี้ joining ยังคงเป็นกระบวนการสำคัญที่ทำให้การสร้างอุปกรณ์หรือระบบขนาดเล็กเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น microelectromechanical systems: MEMS ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนทางกล ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กมากที่ต้องอาศัยกระบวนการ joining หรือ bonding ที่มีความแม่นยำสูง 

นอกจากนี้ ยังมีกรณีที่ components และตัวอุปกรณ์ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นพร้อมกันในระหว่างกระบวนการผลิตวัสดุหรือโครงสร้างระดับจุลภาค อุปกรณ์ประเภทนี้มักเรียกว่า device เช่น solid-state microelectronic devices ได้แก่ transistors และวงจรรวมบน silicon chips แม้ว่ากระบวนการผลิตจะไม่ได้มีลักษณะเป็นการนำชิ้นส่วนขนาดใหญ่สองชิ้นมาต่อกันโดยตรงเหมือนงานโครงสร้างทั่วไป แต่ยังคงมีแนวคิดของ joining, bonding หรือ interconnection อยู่ในระดับวัสดุและระดับชั้นฟิล์มบาง