การเชื่อม (Welding) การออกแบบจุดต่อโครงสร้างเหล็ก

การคำนวณกำลังรับน้ำหนักของรอยเชื่อม

กำลังของรอยเชื่อมจะขึ้นกับปัจจัยสำคัญ 2 ประการ คือ

1.วัสดุ วัสดุในที่นี้คือวัสดุที่นำมาเชื่อมเติม ที่เรียกว่า weld material หรือ ในกรณีที่เป็นการเชื่อมที่ให้ความร้อนที่ปลายขอบ base material จนหลอมละลาย แล้วนำส่วนหลอมละลายมาต่อชนเข้าด้วยกัน ก็จะเป็นกำลังของ base material นั้นๆ สำหรับ weld material จะระบุกำลังตาม spec ซึ่งหากเป็นไปตาม ASTM ก็จะระบุเกรด ขึ้นต้นด้วยสัญลักษณ์ E แล้วต่อด้วยเลข 4 หลัก เลข 2 หลักแรก แทน “กำลังรับแรงดึง” ในหน่วย Megapascal และเลข 2 หลักหลังๆ จะระบุรายละเอียดเฉพาะการใช้

2.ขนาดรอยเชื่อม แน่นอนว่า แรง ย่อมขึ้นกับ กำลังวัสดุในหน่วยแรงต่อพื้นที่ คูณกับ ขนาดพื้นที่ ดังนั้น ขนาดพื้นที่รับแรงของรอยเชื่อม ก็เป็นส่วนสำคัญของความสามารถในการรับแรงของรอยเชื่อม ซึ่งแน่นอนว่า จะขึ้นกับ ความหนาของพื้นที่ และ ความยาวของพื้นที่รับแรงหรือความยาวของรอยเชื่อมนั่นเอง แต่ความหนาของพื้นที่รับแรงนั้น อาจต้องพิจารณากันนิด เช่นถ้าเป็นการเชื่อมซึมลึกเต็มความหนา CJP ความหนารอยเชื่อมก็เป็นความหนาของวัสดุ ซึ่งถ้าเชื่อมตลอดความยาว พื้นที่รับแรงก็เป็นพื้นที่ของขอบวัสดุที่นำมาเชื่อมติดกัน โดยหากวัสดุเชื่อม หรือ weld material มีกำลังมากกว่า base material แล้ว กำลังรับแรงของรอยเชื่อมก็ย่อมมากกว่ากำลังรับแรงของวัสดุ ซึ่งทำให้ไม่ต้องคำนวณกำลังรอยเชื่อม เพราะย่อมมากกว่ากำลังวัสดุนั่นเอง หรือ หากเป็น fillet weld ก็พิจารณาที่ “พื้นที่ส่วนที่เล็กที่สุดที่จะสามารถเกิดการวิบัติได้ ที่เรียกว่า effective throat” (วิศวกรผู้ออกแบบกำหนดขนาด leg size โดย effective throat ก็หาได้จากพิธากอรัสง่ายๆ นะครับ เช่น เท่ากับ 1/sqrt(2) คูณกับ leg size หากขอบวัสดุเป็นมุมฉาก)