การเปลี่ยนจากหัวเชื่อมแก๊สเป็น Induction Brazing ต้องประเมินทั้งชิ้นงาน คอยล์ วิธีป้อนวัสดุ และเงื่อนไขการให้ความร้อน เพราะเป็นการเปลี่ยนวิธีส่งพลังงานเข้าสู่รอยต่อ ไม่ใช่เพียงนำเครื่องใหม่มาใช้กับเวลาและวิธีทำงานเดิม

ลวดเชื่อมเงินที่ใช้กับหัวเชื่อมแก๊สอยู่แล้วจึงควรได้รับการตรวจสอบความเหมาะสมกับกระบวนการใหม่ ก่อนกำหนดค่าการผลิตจริง โดยไม่ใช้เปอร์เซ็นต์เงินหรือการหลอมของปลายลวดเป็นหลักฐานเพียงอย่างเดียวว่ารอยต่อผ่านเกณฑ์

บทความนี้เน้นสิ่งที่ฝ่ายผลิต วิศวกร และ QA/QC ควรเตรียมเมื่อประเมินการเปลี่ยนกระบวนการ โดยไม่กำหนดกำลังเครื่อง ความถี่ หรือเวลาให้ความร้อนตายตัวสำหรับทุกชิ้นงาน

Induction Brazing คืออะไร

Induction Brazing เป็นงานประสานแข็งที่ใช้การให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า คอยล์สร้างสนามแม่เหล็กสลับเพื่อเหนี่ยวนำกระแสในชิ้นงานที่นำไฟฟ้า และเกิดความร้อนจากความต้านทานไฟฟ้า ในวัสดุแม่เหล็กอาจมีการสูญเสียจากฮิสเทอรีซิสร่วมด้วย

ความร้อนที่เกิดขึ้นใช้ทำให้วัสดุประสานหลอมและสร้างรอยต่อ โดยกระบวนการ Brazing ไม่ได้อาศัยการหลอมวัสดุฐานเข้าด้วยกันเหมือนการเชื่อมหลอม

ลวดเชื่อมเงินยังทำหน้าที่เป็นวัสดุประสาน ส่วน Induction เป็นวิธีให้ความร้อน ทั้งสองส่วนจึงต้องเลือกและควบคุมให้เหมาะกับงานร่วมกัน

ต่างจากการใช้หัวเชื่อมแก๊สอย่างไร

หัวเชื่อมแก๊สส่งความร้อนจากเปลวไฟ ส่วน Induction ใช้สนามแม่เหล็กจากคอยล์ ลักษณะการจัดตำแหน่งและควบคุมการให้ความร้อนจึงต่างกัน

ตารางนี้ไม่ได้จัดอันดับว่ากระบวนการใดดีกว่าในทุกงาน การเลือกต้องอ้างอิงชิ้นงาน ปริมาณผลิต และผลตรวจรับจริง

1. ตรวจวัสดุฐานและเกรดลวดก่อนเปลี่ยนกระบวนการ

เริ่มจากระบุโลหะฐานของแต่ละชิ้นส่วนให้ชัดเจน พร้อมตรวจสภาพผิว ชั้นเคลือบ และรายละเอียดที่เกี่ยวข้องกับรอยต่อ

จากนั้นยืนยันเกรดวัสดุประสานที่งานกำหนด การเปลี่ยนแหล่งความร้อนไม่ได้ทำให้วัสดุประสานที่ไม่เหมาะกับโลหะฐานสามารถใช้งานได้โดยอัตโนมัติ

สำหรับงานที่ระบุให้ใช้ BCuP-2 สามารถตรวจรายละเอียดของ วัสดุประสานทองแดงกลุ่ม Copper-Phosphorus เพื่อยืนยันรุ่นและขนาดที่ใช้เป็นข้อมูลตั้งต้น ทั้งนี้ หน้าสินค้าไม่ได้เป็นการรับรองว่าผลิตภัณฑ์ผ่านกระบวนการ Induction ของชิ้นงานใดโดยเฉพาะ

ข้อมูลที่ควรส่งให้ผู้พัฒนากระบวนการประกอบด้วย

• ชนิดวัสดุฐานและสภาพผิว

• แบบและมิติรอยต่อ

• รุ่น เกรด และรูปแบบวัสดุประสาน

• เงื่อนไขการใช้ฟลักซ์หรือบรรยากาศ

• ข้อกำหนดและเกณฑ์ตรวจรับของงาน

2. ประเมินคอยล์กับตำแหน่งชิ้นงาน

คอยล์ต้องเหมาะกับพื้นที่และส่วนของชิ้นงานที่ต้องการให้ความร้อน จึงควรประเมินร่วมกับแบบชิ้นงานและวิธีประกอบ ไม่เลือกจากขนาดเครื่องเพียงอย่างเดียว

สิ่งที่ควรตรวจในการทดลอง ได้แก่

• สามารถนำชิ้นงานเข้าและออกจากคอยล์ได้หรือไม่

• ตำแหน่งรอยต่อสัมพันธ์กับคอยล์อย่างไร

• มีพื้นที่สำหรับป้อนลวดหรือวางวัสดุประสานหรือไม่

• จิ๊กและชิ้นส่วนข้างเคียงรบกวนการจัดวางหรือไม่

• ชิ้นงานแต่ละชิ้นอยู่ในตำแหน่งเดิมได้สม่ำเสมอเพียงใด

ไม่ควรนำคอยล์ของงานหนึ่งไปใช้กับอีกงานโดยสรุปว่าจะให้ผลเหมือนกัน แม้ชิ้นงานจะมีรูปร่างคล้ายกันก็ตาม

3. เลือกวิธีป้อนลวดให้เข้ากับสถานีงานใหม่

การใช้ Induction ไม่ได้บังคับว่าต้องใช้ Preform ทุกกรณี สามารถประเมินทั้งการป้อนวัสดุระหว่างทำงานและการวางวัสดุไว้ก่อนให้ความร้อนตามความเหมาะสม

เอกสาร ขั้นตอนการทำรอยต่อ Induction Brazing ของ Ambrell กล่าวถึงการจัดชิ้นงานกับวงแหวนหรือ Preform ในคอยล์ และการป้อนวัสดุแบบแท่งเมื่อไม่ได้ใช้ Preform พร้อมเน้นการออกแบบคอยล์ให้ให้ความร้อนแก่ชิ้นงานได้เหมาะสม แนวทางดังกล่าวเป็นข้อมูลประกอบการพัฒนากระบวนการ ไม่ใช่สูตรตั้งเครื่องสำหรับทุกงาน

หากใช้ลวดป้อนด้วยมือ ต้องทดลองว่าคอยล์และจิ๊กเปิดพื้นที่ให้เข้าถึงจุดป้อนได้หรือไม่ หากวางวัสดุไว้ล่วงหน้า ต้องตรวจตำแหน่ง จำนวน และการคงตำแหน่งระหว่างโหลดชิ้นงาน

4. กำหนดวิธีติดตามอุณหภูมิและการให้ความร้อน

การตั้งกำลังเครื่องและเวลาเพียงอย่างเดียวอาจยังไม่เพียงพอสำหรับอธิบายสภาพความร้อนที่รอยต่อ ต้องกำหนดด้วยว่าจะติดตามหรือยืนยันอุณหภูมิอย่างไร และตรวจตำแหน่งใด

การเลือกวิธีวัดควรให้ผู้พัฒนากระบวนการประเมินร่วมกับรูปทรงชิ้นงาน พื้นผิว และระบบเครื่องมือ หากใช้เครื่องวัดแบบไม่สัมผัส ต้องพิจารณาตำแหน่งมองวัดและการตั้งค่าที่เหมาะกับสภาพผิวด้วย

ข้อมูลที่ควรบันทึกในการทดลอง ได้แก่

ไม่ควรใช้เวลาที่เคยให้ความร้อนด้วยหัวเชื่อมแก๊สเป็นเวลาของ Induction โดยตรง และไม่ควรยืนยันความพร้อมของรอยต่อจากการเห็นลวดหลอมเพียงอย่างเดียว

5. ตรวจชิ้นส่วนข้างเคียงและระบบจับยึด

การประเมินควรครอบคลุมทั้ง Assembly ไม่ใช่เฉพาะจุดที่ต้องประสาน โดยเฉพาะชิ้นส่วนใกล้รอยต่อ เช่น ซีล พลาสติก สายไฟ หรือองค์ประกอบที่มีข้อจำกัดด้านอุณหภูมิ

ต้องตรวจว่าสามารถจัดลำดับประกอบหรือป้องกันส่วนที่เกี่ยวข้องได้อย่างไร โดยอ้างอิงข้อกำหนดของชิ้นส่วนและผลทดลอง

สำหรับจิ๊ก ควรยืนยันว่าจับชิ้นงานในตำแหน่งที่ต้องการได้โดยไม่ขัดขวางการโหลด การป้อนวัสดุ หรือการนำชิ้นงานออก รวมถึงตรวจความเหมาะสมของวัสดุจิ๊กกับระบบให้ความร้อนที่ใช้

6. ทดลองกับความแปรปรวนของงานจริง

ผลจากชิ้นงานหนึ่งชิ้นยังไม่เพียงพอที่จะกำหนดเงื่อนไขสำหรับการผลิตทั้งหมด ควรทดลองกับชิ้นงานที่เป็นตัวแทนของช่วงความแปรปรวนที่ต้องรองรับ

ตัวอย่างประเด็นที่ควรนำมาพิจารณา ได้แก่

• มิติชิ้นงานภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่อนุญาต

• ความต่างของตำแหน่งโหลดที่อาจเกิดขึ้นจริง

• สภาพชิ้นงานก่อนเริ่มแต่ละรอบ

• การทำงานต่อเนื่องหลายรอบ

• การเปลี่ยนผู้ปฏิบัติงานหรือการตั้งงานใหม่

• วิธีจัดการเมื่อรอบการทำงานหยุดกลางคัน

ขอบเขตการทดลองและจำนวนตัวอย่างต้องเหมาะกับงานและระบบคุณภาพ ไม่ควรกำหนดจำนวนเดียวใช้กับทุกผลิตภัณฑ์

7. ใช้เกณฑ์ตรวจรับเป็นตัวตัดสิน

เป้าหมายของการเปลี่ยนกระบวนการควรระบุให้ชัด เช่น ต้องการลดความแปรปรวนของเวลา หรือจัดการผลิตซ้ำให้สะดวกขึ้น แต่ผลสุดท้ายยังต้องผ่านเกณฑ์คุณภาพที่กำหนด

ไม่ควรใช้เพียงรูปลักษณ์ภายนอกหรือเวลาทำงานที่สั้นลงเป็นหลักฐานว่ากระบวนการใหม่ยอมรับได้ วิธีตรวจต้องตรงกับข้อกำหนดของงาน และอาจต้องมีการประเมินเพิ่มเติมตามที่ผู้รับผิดชอบกำหนด

ควรแยกผลทดลองออกเป็นสองส่วน ได้แก่

• ผลด้านคุณภาพ: รอยต่อและชิ้นงานผ่านข้อกำหนดหรือไม่

• ผลด้านการผลิต: เวลา ปริมาณวัสดุ งานแก้ และความสะดวกเปลี่ยนไปอย่างไร

การผ่านส่วนหนึ่งไม่ได้ยืนยันอีกส่วนโดยอัตโนมัติ

ประเมินเวลาและต้นทุนให้ครบทั้งกระบวนการ

หากเปรียบเทียบกับหัวเชื่อมแก๊ส ควรนับทั้งเวลาเตรียม โหลดชิ้นงาน จัดตำแหน่ง ให้ความร้อน ป้อนวัสดุ และนำชิ้นงานออก ไม่ดูเฉพาะช่วงที่เครื่องจ่ายพลังงาน

รายการที่ควรประเมินร่วมกัน ได้แก่

Induction จึงอาจเป็นทางเลือกที่ควรทดลองสำหรับบางงาน แต่ความคุ้มค่าต้องมาจากข้อมูลของกระบวนการจริง ไม่ใช่การคาดว่าการเปลี่ยนแหล่งความร้อนจะลดต้นทุนเสมอ

ก่อนนำเข้าสู่การผลิต ต้องจัดทำข้อมูลใด

หลังได้เงื่อนไขที่ผ่านการประเมิน ควรจัดทำวิธีปฏิบัติและบันทึกให้สามารถตั้งงานซ้ำได้ โดยระบุเครื่อง คอยล์ จิ๊ก วัสดุ ตำแหน่งชิ้นงาน ค่าควบคุม และวิธีตรวจรับอย่างชัดเจน

การเปลี่ยนคอยล์ จิ๊ก ขนาดชิ้นงาน หรือรูปแบบวัสดุประสานควรได้รับการทบทวนตามระบบของหน้างาน เพราะอาจทำให้เงื่อนไขที่ผ่านการทดลองเดิมไม่ตรงกับงานใหม่

สำหรับงานที่กำหนดให้ใช้ BCuP-2 สามารถตรวจตัวเลือกของ ลวดประสานสำหรับรอยต่อทองแดงต่อทองแดง เพื่อให้รายการวัสดุในเอกสารตรงกับผลิตภัณฑ์ที่นำมาทดลอง

สรุป

การเปลี่ยนจากหัวเชื่อมแก๊สเป็น Induction Brazing ต้องพัฒนาวิธีให้ความร้อนและการจัดสถานีงานให้เหมาะกับชิ้นงาน ควบคู่กับการเลือกวัสดุประสานที่ตรงข้อกำหนด

ประเด็นสำคัญคือคอยล์ ตำแหน่งชิ้นงาน วิธีป้อนลวด การติดตามความร้อน และผลตรวจรับ เมื่อผ่านการทดลองแล้วจึงกำหนดเงื่อนไขสำหรับการผลิต พร้อมประเมินเวลาและต้นทุนให้ครบทั้งกระบวนการ

คำถามที่พบบ่อย

ลวดเชื่อมเงินที่ใช้กับหัวเชื่อมแก๊สใช้กับ Induction ได้ทันทีไหม?

ต้องตรวจเกรด รูปแบบวัสดุ และข้อกำหนดของงาน แล้วทดลองกับระบบใหม่ก่อน ไม่ควรรับรองจากการใช้งานเดิมเพียงอย่างเดียว

Induction Brazing ต้องใช้ Preform เสมอหรือไม่?

ไม่เสมอไป สามารถประเมินการป้อนลวดระหว่างทำงานได้ หากการจัดคอยล์ จิ๊ก และวิธีปฏิบัติรองรับ

ตั้งเวลาเท่ากับหัวเชื่อมแก๊สได้ไหม?

ไม่ควรนำเวลาเดิมมาใช้โดยตรง เพราะวิธีส่งพลังงานต่างกัน ต้องกำหนดเงื่อนไขจากการทดลองของชิ้นงานนั้น

ใช้กำลังเครื่องมากขึ้นทำให้งานดีขึ้นหรือไม่?

ไม่สามารถสรุปเช่นนั้น ต้องประเมินการกระจายความร้อนและผลต่อชิ้นงาน ค่ากำลังต้องสัมพันธ์กับกระบวนการที่ผ่านการตรวจสอบ

เปลี่ยนเป็น Induction แล้วไม่ต้องใช้ฟลักซ์ใช่ไหม?

การเปลี่ยนแหล่งความร้อนไม่ได้ยกเลิกความจำเป็นของฟลักซ์โดยอัตโนมัติ ต้องตรวจวัสดุฐาน วัสดุประสาน และบรรยากาศของงาน

คอยล์เดียวใช้กับชิ้นงานหลายแบบได้ไหม?

ต้องประเมินเป็นรายงาน ไม่ควรถือว่าใช้แทนกันได้จากความคล้ายของรูปทรงหรือขนาดเพียงอย่างเดียว