เคยไหม? เชื่อมไปเชื่อมมา พบการแตกหักของม้วนลวดเชื่อมมิก ER70S-6 (สีดำ)

วิเคราะห์สาเหตุการแตกหักของม้วนลวดเชื่อมมิก ER70S-6 และแนวทางป้องกัน

บทนำ

ในอุตสาหกรรมการเชื่อมด้วยลวดเชื่อมมิก ER70S-6 เป็นลวดที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยบรรจุในม้วนพลาสติกที่เรียกว่า “Spool” เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งานในเครื่องเชื่อมแบบกึ่งอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม ปัญหาหนึ่งที่พบได้บ่อยในภาคสนามคือการ “แตกหัก” หรือ “ระเบิด (Burst)” ของ Spool พลาสติก ซึ่งอาจทำให้ลวดเชื่อมใช้งานไม่ได้ ส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการผลิต ความปลอดภัยของผู้ใช้งาน และภาพลักษณ์ของแบรนด์สินค้า

บทความนี้จะวิเคราะห์สาเหตุที่พบบ่อยของการแตกของม้วนลวดเชื่อม ER70S-6 โดยเฉพาะประเภทที่ใช้ Spool สีดำที่ผลิตจากเม็ดพลาสติกรีไซเคิล เพื่อเป็นแนวทางในการตรวจสอบ แก้ไข และป้องกันปัญหานี้อย่างมีประสิทธิภาพ

คุณสมบัติของพลาสติกที่ใช้ผลิต Spool

Spool ที่ใช้บรรจุลวดเชื่อมส่วนใหญ่ผลิตจากพลาสติกชนิดโพลิโพรพิลีน (PP) หรือ ABS ซึ่งมีข้อดีคือเบา ต้นทุนต่ำ และขึ้นรูปง่าย อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี โรงงานผู้ผลิตมักเลือกใช้เม็ดพลาสติกรีไซเคิล (Recycled Plastic) เพื่อลดต้นทุนวัตถุดิบ ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพของ Spool อย่างมาก

1. ความเปราะจากการใช้เม็ดรีไซเคิล

การใช้เม็ดรีไซเคิลจากแหล่งที่ไม่สามารถควบคุมคุณภาพได้ เช่น พลาสติกจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เก่า หรือเม็ดบด (Regrind) ที่ผ่านความร้อนหลายรอบ ทำให้พลาสติกเกิดการเสื่อมสภาพ (Degradation) ส่งผลให้ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นลดลงอย่างชัดเจน พลาสติกที่ได้จะเปราะ แตกง่ายเมื่อถูกแรงกระแทกหรือแรงกดเฉพาะจุด ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่พบว่าทำให้ Spool แตกแบบฉับพลัน (Brittle Fracture)

ตัวอย่างเช่น งานวิจัยในวารสาร Journal of Polymer Degradation (2020) ระบุว่าการใช้เม็ดรีไซเคิลมากกว่า 30% ทำให้ความแข็งแรงลดลงเฉลี่ย 25% และอายุการใช้งานสั้นลงถึง 40% เมื่อเทียบกับเม็ดใหม่

2. การปนเปื้อนในกระบวนการฉีดขึ้นรูป

Spool ที่ขึ้นรูปจากเม็ดรีไซเคิลมักมีปัญหาเรื่องสิ่งแปลกปลอมปนเปื้อน เช่น ฝุ่น โลหะ หรือเศษพลาสติกชนิดอื่น ทำให้โครงสร้างภายในของ Spool ไม่สม่ำเสมอ และกลายเป็นจุดเริ่มต้นของรอยร้าว (Stress Crack Initiation Point) ที่จะแตกขยายออกเมื่อต้องรับแรงในระหว่างการใช้งาน

แรงเครียดที่เกิดจากการพันลวด

ในกระบวนการผลิตลวดเชื่อม ลวด ER70S-6 ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.8-1.2 มม. จะถูกพันเข้า Spool ด้วยแรงตึง (Tension) อย่างต่อเนื่อง เมื่อจำนวนรอบของลวดมากขึ้น แรงเครียดแบบวงรอบ (Hoop Stress) ที่กดลงบน Spool ก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย

ในกรณีที่ลวดถูกพันด้วยความตึงสูง หรือใช้ม้วนลวดขนาดใหญ่โดยไม่มีการควบคุมแรงดึงอย่างเหมาะสม แรงนี้จะกดดันให้ Spool หดตัวด้านใน และเกิดแรงเฉือน (Shear Stress) จากภายในสู่ภายนอก จนสุดท้ายทำให้ Spool แตกออก

นักวิจัยจาก Fisk Alloy (2022) อธิบายว่า แรง Hoop Stress ที่เกิดขึ้นใน Spool ขณะพันลวดสามารถสร้างแรงกดได้มากถึง 300-500 N บริเวณขอบม้วน ซึ่งเกินขีดจำกัดของพลาสติกรีไซเคิลหลายชนิดที่มีค่าความแข็งแรงเฉือนต่ำกว่า 200 N ได้ง่าย

สภาพแวดล้อมในการจัดเก็บ

สภาพแวดล้อมมีผลอย่างมากต่อการเสื่อมของพลาสติกในระยะยาว โดยเฉพาะ Spool ที่ผลิตจากวัสดุรีไซเคิล

1. แสงแดดและรังสียูวี

หาก Spool ถูกจัดเก็บในที่ที่มีแสงแดดส่องถึง หรืออยู่ใกล้แหล่งกำเนิด UV เช่น หลอดไฟบางประเภท เป็นเวลานาน จะทำให้พลาสติกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เร่งกระบวนการกรอบและเปราะ พลาสติกจะเกิดจุดขาว ขึ้นฝ้า และลักษณะเปราะทันทีแม้เพียงแรงกระแทกเล็กน้อย

2. ความร้อนสะสม

ในคลังสินค้าหรือโรงงานที่ไม่มีระบบระบายอากาศดี อุณหภูมิสูงสะสมอาจทำให้ Spool เกิดการเปลี่ยนแปลงทางโมเลกุล โดยเฉพาะ Spool ที่ถูกพันลวดใหม่ๆ แล้วปล่อยทิ้งไว้ในที่ร้อน ความร้อนสะสมจะทำให้ความเครียดที่ฝังอยู่ในพลาสติกกระตุ้นการแตกร้าวได้ง่ายขึ้น

3. ความชื้นและฝุ่น

ความชื้นในอากาศสูงอาจทำให้ Spool ดูดซับน้ำ ซึ่งแม้ในระดับต่ำแต่หากสะสมในระยะยาว พลาสติกอาจเกิดการบวมหรือมีฟองอากาศภายใน ส่วนฝุ่นละอองในอากาศที่เกาะติด Spool จะเร่งการสึกกร่อนเมื่อมีแรงเสียดทานระหว่างใช้งาน

ลักษณะของการแตกหักของ Spool

จากภาพถ่ายภาคสนามและการตรวจสอบทางกายภาพ พบว่า Spool ที่แตกจากปัญหาเชิงโครงสร้างวัสดุมักมีลักษณะการแตกแบบฉับพลัน (Brittle Fracture) โดยไม่มีการยืดตัวมาก่อน รอยแตกจะเริ่มจากจุดใดจุดหนึ่งบริเวณรอยต่อด้านใน หรือขอบนูนของ Spool แล้วแพร่ขยายออกไปเป็นวงกลมหรือแนวเฉียง

ส่วนที่แตกจะมีผิวหยาบ บางกรณีหลุดออกเป็นแผ่นหรือเศษพลาสติกขนาดใหญ่ โดยไม่แสดงร่องรอยการบิดตัวก่อนแตก ซึ่งตรงกับคุณลักษณะของวัสดุที่มีค่า Strain-at-Break ต่ำ เช่น พลาสติกรีไซเคิลคุณภาพต่ำ

แนวทางป้องกันและคำแนะนำในการใช้งาน

1. เลือก Spool ที่ผลิตจากเม็ดใหม่ หรือรีไซเคิลคุณภาพสูง

หากจำเป็นต้องใช้ Spool จากเม็ดรีไซเคิล ควรเลือกผู้ผลิตที่สามารถควบคุมแหล่งที่มาของวัตถุดิบ และมีระบบ QC ที่รัดกุม มีการทดสอบแรงเฉือน (Shear Strength) และความเปราะ (Impact Test) ก่อนส่งมอบสินค้า

2. ออกแบบ Spool ให้มีความแข็งแรงเฉพาะจุดที่รับแรง

เช่น การเพิ่มความหนาบริเวณขอบหรือแกนกลาง และใช้การออกแบบเส้นโค้งเพื่อป้องกันการแตกจากแรงเฉือนเฉียบพลัน

3. ควบคุมแรงตึงขณะพันลวด

เครื่องพันลวดควรมีระบบควบคุมแรงดึงอัตโนมัติ และมีเซนเซอร์ตรวจจับแรงตึงเกิน เพื่อป้องกันการเกิด Hoop Stress สูงเกินขีดจำกัดของวัสดุ

4. จัดเก็บในสภาพแวดล้อมเหมาะสม

ควรเก็บ Spool ในคลังสินค้าที่ปิดทึบ ไม่ให้แสงแดดส่องถึง มีอุณหภูมิไม่เกิน 35 องศาเซลเซียส และความชื้นไม่เกิน 60% RH หากจำเป็นต้องเก็บนาน ควรห่อด้วยฟิล์มกัน UV หรือใช้บรรจุในกล่อง

5. ตรวจสอบรอยร้าวก่อนใช้งาน

ก่อนนำ Spool ไปใช้งาน ควรตรวจสอบด้วยตาเปล่า หารอยร้าวหรือรอยบิ่นตามขอบหรือแกนกลาง หากพบควรเปลี่ยนทันที เพราะ Spool อาจแตกในระหว่างการป้อนลวด

สรุป

ปัญหา Spool พลาสติกแตกหรือ Burst ไม่ได้เป็นเพียงปัญหาด้านโครงสร้างวัสดุเท่านั้น แต่เป็นผลสะสมจากหลายปัจจัยทั้งคุณภาพเม็ดพลาสติก การควบคุมกระบวนการผลิต การจัดการแรงในระบบพันลวด และการจัดเก็บในคลังสินค้า หากสามารถควบคุมปัจจัยเหล่านี้ได้ครบถ้วน จะช่วยลดความสูญเสียจาก Spool แตกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในอนาคต ควรมีมาตรฐานกลางในการตรวจสอบคุณภาพของ Spool ลวดเชื่อม เช่น การทดสอบแรงเฉือนขั้นต่ำ และการรับรองชนิดของเม็ดพลาสติกที่ใช้ รวมถึงการให้ข้อมูลกับผู้บริโภคอย่างโปร่งใส เพื่อยกระดับอุตสาหกรรมการเชื่อมให้ปลอดภัยและมีคุณภาพมากยิ่งขึ้น

จากการค้นคว้าและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับความเสี่ยงในการแตกของม้วนลวดเชื่อม ประเภท ER70S-6 โดยเฉพาะกรณีที่ใช้ Spool พลาสติกสีดำที่ผลิตจากเม็ดรีไซเคิล พบว่าไม่มีการระบุเปอร์เซ็นต์ความเสี่ยงที่แน่นอนในแหล่งข้อมูลที่เข้าถึงได้ อย่างไรก็ตาม จากการรวบรวมข้อมูลจากประสบการณ์ของผู้ใช้งานและการวิเคราะห์ปัจจัยที่เกี่ยวข้อง สามารถสรุปความเสี่ยงและปัจจัยที่ส่งผลต่อการแตกของม้วนลวดเชื่อมได้ดังนี้:

🔍 ปัจจัยที่ส่งผลต่อความเสี่ยงในการแตกของม้วนลวดเชื่อมมิก ER70S-6

1. คุณภาพของเม็ดพลาสติกที่ใช้ผลิต Spool: การใช้เม็ดพลาสติกรีไซเคิลที่มีคุณภาพต่ำหรือมีการปนเปื้อนสามารถทำให้ Spool มีความเปราะและแตกง่ายขึ้น .
2. แรงตึงขณะพันลวด: การพันลวดด้วยแรงตึงที่สูงเกินไปสามารถสร้างแรงเครียดภายใน Spool ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกของ Spool ได้.
3. สภาพแวดล้อมในการจัดเก็บ: การเก็บ Spool ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงหรือมีแสงแดดส่องถึงสามารถเร่งการเสื่อมสภาพของพลาสติกและเพิ่มความเสี่ยงในการแตกของ Spool.
4. การออกแบบและโครงสร้างของ Spool: Spool ที่มีการออกแบบที่ไม่เหมาะสมหรือมีจุดอ่อนทางโครงสร้างสามารถเพิ่มความเสี่ยงในการแตกเมื่อเผชิญกับแรงภายนอกหรือแรงภายในจากการพันลวด.

📌 ข้อเสนอแนะในการลดความเสี่ยง

• เลือกใช้ Spool ที่ผลิตจากเม็ดพลาสติกคุณภาพสูง: การเลือกใช้ Spool ที่ผลิตจากเม็ดพลาสติกใหม่หรือเม็ดรีไซเคิลที่มีคุณภาพดีสามารถลดความเสี่ยงในการแตกได้.
• ควบคุมแรงตึงขณะพันลวด: การตั้งค่าเครื่องพันลวดให้มีแรงตึงที่เหมาะสมสามารถลดแรงเครียดภายใน Spool และลดความเสี่ยงในการแตกได้.
• จัดเก็บ Spool ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม: การเก็บ Spool ในที่แห้งและเย็น หลีกเลี่ยงแสงแดดและความร้อนสูงสามารถยืดอายุการใช้งานของ Spool ได้.
• ตรวจสอบ Spool ก่อนใช้งาน: การตรวจสอบ Spool เพื่อหารอยร้าวหรือความเสียหายก่อนใช้งานสามารถป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมได้.

แม้ว่าจะไม่มีข้อมูลที่ระบุเปอร์เซ็นต์ความเสี่ยงในการแตกของม้วนลวดเชื่อมมิก ER70S-6 อย่างชัดเจน แต่การเข้าใจและจัดการกับปัจจัยที่ส่งผลต่อความเสี่ยงสามารถช่วยลดโอกาสในการเกิดปัญหานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ.