โลหะ ครั้งต่อไปที่คุณสวมแว่นกันแดดนักบินในราคา 6,902 บาท ซึ่งต้องขอบคุณชาวเมโสโปเตเมีย งานโลหะที่ใช้เชื่อมเรย์แบนชิ้นเล็กๆที่บอบบางของคุณ สามารถสืบย้อนไปถึงรากเหง้าของมันย้อนกลับไปยังช่างตีเหล็กชาวสุเมเรียนในสมัยโบราณได้ ประวัติพื้นฐานมีดังนี้ ประการแรก มนุษย์ค้นพบโลหะรวมถึงโลหะ 7 ชนิดในสมัยโบราณ ได้แก่ ทองคำ ทองแดง เงิน ตะกั่ว ดีบุก เหล็กและปรอท 2 ชนิดแรกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือ ทองคำและทองแดง
รวมถึงชาวเมโสโปเตเมีย ชาวอียิปต์ ชาวกรีกและชาวโรมันต่างก็ผลิตช่างฝีมือที่ตอกโลหะอ่อน ให้เป็นแผ่นและประกอบเป็นทุกอย่างตั้งแต่เครื่องใช้และถ้วย ไปจนถึงเครื่องประดับและอาวุธ ช่างฝีมือเหล่านี้ใช้เวลาไม่นานในการเคลื่อนย้ายจากวัตถุธรรมดาที่ทำจากโลหะชิ้นเดียว ไปสู่วัตถุที่ซับซ้อนซึ่งเกิดจากการต่อชิ้นส่วนหลายชิ้นเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น ในช่วงราชวงศ์แรกของ Ur ประมาณ 2,650 ถึง 2,500 ก่อนคริสต์ศักราช
ช่างโลหะได้สร้างสิ่งประดับตกแต่งทางสถาปัตยกรรมที่น่าทึ่งซึ่งทำจากทองแดง การตกแต่งอย่างหนึ่งซึ่งประดับวัดที่อัลอูบีด เป็นรูปนกอินทรีที่มีหัวเป็นสิงโตถือกวาง 2 ตัวที่หางของพวกมัน เขากวางแยกส่วนแล้วต่อเข้ากับชิ้นที่ใหญ่กว่า วิธีการเชื่อมโลหะที่เก่าแก่ที่สุด เกี่ยวข้องกับการตอกหมุด หมุดสั้นๆที่ตอกเข้าไปในรูที่เจาะในแผ่นโลหะ น่าเสียดายที่หมุดย้ำและน็อตและโบลต์ที่ใช้คู่กันในปัจจุบัน อาจหลวมเมื่อเวลาผ่านไปและไม่ได้นำไปสู่ข้อต่อที่แข็งแรงที่สุดเสมอไป
สิ่งนี้ทำให้ช่างฝีมือมองหาวิธีอื่น ในการหลอมชิ้นส่วนโลหะของพวกเขา เมื่อเหล็กแพร่หลายมากขึ้น พวกเขาอาศัยการเชื่อมด้วยโลหะปลอม ซึ่งจำเป็นต้องให้ชิ้นส่วนโลหะสำเร็จรูปได้รับความร้อน แล้วจึงตอกหรือกดเข้าด้วยกัน ทุกวันนี้เทคนิคอื่นๆได้เข้ามาแทนที่การเชื่อมโลหะ แม้ว่าทั้งหมดจะต้องใช้ความร้อนในการทำงานก็ตาม ซึ่งรวมถึงการบัดกรี การเชื่อมและการเชื่อมแต่ละวิธีเหล่านี้ใช้ความร้อน เพื่อละลายโลหะตัวเติมลงในช่องว่างที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะ 2 ชิ้น
ซึ่งต้องกลายเป็นหนึ่งเดียว สิ่งที่แตกต่างคือความเข้มของความร้อน ลักษณะของฟิลเลอร์และผลที่ตามมาคือ ความแข็งแรงและความทนทานของข้อต่อ ในการเชื่อมอุณหภูมิต้องร้อนพอที่จะละลายโลหะตัวเติม แต่เย็นพอที่จะไม่ละลายโลหะที่เชื่อม บ่อยครั้งที่สารตัวเติมนั้นเป็นโลหะผสมเงิน ซึ่งนำไปสู่ชื่อสามัญอื่นๆของการเชื่อมว่าการเชื่อมเงิน ต่อไปเราจะพิจารณาการบัดกรีแข็งอย่างใกล้ชิด เพื่อทำความเข้าใจวิธีการทำงาน และเหตุใดบางคนจึงเลือกใช้เทคนิคนี้แทนการเชื่อม
ซึ่งเริ่มต้นด้วยการดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ ที่ขอบเขตซึ่งเกิดขึ้นเมื่อโลหะ 2 ชิ้นมารวมกัน แรงยกตัว วิทยาศาสตร์เบื้องหลังการเชื่อม หากคุณใช้นิ้วแตะแท่งโลหะหรือชิ้นส่วนโลหะที่แปรรูปเป็นรูปทรงเฉพาะเพื่อการจัดเก็บ คุณอาจอธิบายว่าพื้นผิวของมันเรียบเมื่อสัมผัส หากคุณดูชิ้นส่วนเดียวกันด้วยกล้องจุลทรรศน์ คุณจะเห็นความจริงว่าพื้นผิวของโลหะนั้น เต็มไปด้วยซอกต่างๆเมื่อคุณนำโลหะ 2 ชิ้นมารวมกัน ความไม่สมบูรณ์และความผิดปกติเหล่านี้
จึงจะสร้างช่องทางที่ของเหลวสามารถเคลื่อนที่ได้ ในการเชื่อมของเหลวนั้นเป็นโลหะตัวเติมที่หลอมเหลว และแรงที่ดึงผ่านรูพรุนด้วยกล้องจุลทรรศน์คือสิ่งที่เรียกว่าแรงยกตัว คุณสามารถสร้างแบบจำลองของแรงยกตัว โดยวางท่อแก้วขนาดยาวลงในจานน้ำ เมื่อคุณทำเช่นนี้คุณจะเห็นของเหลวไต่ขึ้นท่อ สูงกว่าระดับน้ำในจานสิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากโมเลกุลของน้ำมีความเหนียว พวกมันชอบอยู่ใกล้กันและพวกมันยังชอบที่จะเกาะติดกับพื้นผิวของวัสดุอื่นๆ
นักวิทยาศาสตร์เรียกปรากฏการณ์เดิมว่า การเชื่อมกันซึ่งอย่างหลังเรียกว่าการยึดเกาะ เมื่อการยึดเกาะแข็งแรงกว่าการเกาะกัน แรงยกตัวจะเริ่มขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่งโมเลกุลของน้ำที่เกาะอยู่ที่พื้นผิวของท่อแก้ว จะดึงโมเลกุลของน้ำด้านล่างขึ้นมา แรงยกตัวขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อแก้ว เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง เสาน้ำก็จะสูงขึ้นเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น เสาน้ำจะตกลงสู่ตำแหน่งที่ต่ำลง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำออกแรงดึง
ซึ่งแรงกว่าในระยะทางที่สั้นกว่า การเชื่อมยังขึ้นอยู่กับแรงยกตัว ซึ่งหมายความว่าโลหะที่ต่อจะต้องยังคงแข็ง ดังนั้น โลหะที่เติมเมื่อเหลวแล้วจะสามารถดึงตัวเองไปตามพื้นผิว ที่อยู่ติดกันได้อย่างใกล้ชิด เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดนี้ โลหะ ที่เติมต้องมีอุณหภูมิหลอมเหลวสูงกว่า 450 องศาเซลเซียส แต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะที่เชื่อม สามารถใส่โลหะตัวเติมลงในข้อต่อ ก่อนที่จะให้ความร้อนหรือป้อนเข้าไปในข้อต่อเมื่อได้รับความร้อน
แต่ในทั้ง 2 สถานการณ์อุณหภูมิจะต้องคงอยู่ ในช่วงที่กำหนดเพื่อส่งเสริมการทำงานของเส้นเลือดฝอยที่ดี ช่างฝีมือต้องคำนึงถึงช่องว่างระหว่างชิ้นโลหะที่อยู่ติดกันด้วย การเชื่อมจะได้ผลดีที่สุดหากระยะห่าง ระหว่างรอยต่ออยู่ระหว่าง 0.001 ถึง 0.005 นิ้ว หากช่องว่างแคบลงอาจขัดขวางการเคลื่อนที่ของสารตัวเติม หากกว้างขึ้นจะทำให้แรงของเส้นเลือดฝอยลดลง และข้อต่อที่ตามมาอาจไม่แข็งแรง หากคุณคิดว่าการบัดกรีแข็งฟังดูคล้ายกับการเชื่อมคุณคิดถูก การเชื่อมมักใช้สารตัวเติมเพื่อเชื่อมโลหะ 2 ชิ้น แต่ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่ามาก
อันที่จริงแล้วการเชื่อมจะหลอมรวมโลหะ 2 ชิ้นเข้าด้วยกันโดยการหลอมโลหะที่เป็นฐาน และถ้ามีการใช้ก็จะเติมสารตัวเติม ปฏิกิริยาของเส้นเลือดฝอยไม่สามารถเกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมได้ เนื่องจากไม่มีพื้นผิวแข็งที่สารตัวเติมสามารถเคลื่อนที่ได้ การเชื่อมกับการบัดกรีเช่นเดียวกับการบัดกรีแข็ง การบัดกรีอาศัยการทำงานของเส้นเลือดฝอยแต่ใช้โลหะตัวเติมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่า 840 องศาฟาเรนไฮต์ ดังนั้นจึงทำให้เกิดข้อต่อที่อ่อนแอกว่า ตัวอย่างเช่น ช่างประปาบางคนมักจะบัดกรีท่อทองแดงเข้าด้วยกัน โดยการหลอมดีบุกหรือโลหะผสมของดีบุกเข้าไปในช่องว่างระหว่างท่อ จุดหลอมเหลวของดีบุกอยู่ที่ 232 องศาเซลเซียส
บทความที่น่าสนใจ : ยาง ทำความเข้าใจและศึกษาเกี่ยวกับสารเคมีที่ทำให้ยางยืดหยุ่นได้
