ทำไม หัวพ่นไฟ อุณหภูมิสูงกว่า 1,000°C แต่ไม่ได้ทำให้โลหะทุกชนิดละลาย?

หัวพ่นไฟ WADFOW WFG1602 ขนาด 165 mm.

135 บาท

หัวพ่นไฟ WADFOW WFG1604 ขนาด 145mm

205 บาท

หัวพ่นไฟ WADFOW WFG3603 ขนาด 145 mm.

235 บาท

หัวพ่นไฟทองเหลือง WADFOW WFG2602 ขนาด 195 mm

105 บาท

หัวพ่นไฟไส้ทองเหลืองใช้กับแก๊สกระป๋อง สวิทช์หน้า NO.919 BU-9038

350 บาท

คำว่า หัวพ่นไฟ อาจชวนให้เรา นึกถึงเปลวไฟที่ร้อนจัด ที่สามารถเผาวัสดุ ลอกสี ดัดท่อ บัดกรีโลหะ หรือใช้ในงานซ่อมแซมต่าง ๆ ได้อย่างรวดเร็วครับ

หัวพ่นไฟ บางรุ่น อุณหภูมิสูงได้ถึง 1,300°C และบางระบบ อาจสร้างความร้อนได้สูงกว่านั้นมาก เลยเกิดคำถามตามมา ว่า เปลวไฟที่มีอุณหภูมิสูงถึงระดับนี้ ถ้าเอาไปเผาเหล็ก สเตนเลส ทองแดง หรือโลหะบางชนิด โลหะอาจแค่ร้อน แดง เกิดคราบดำ แต่ไม่ได้ละลาย หรือถูกหลอมเหลวเหมือนกับงานเชื่อม

การทำให้โลหะละลายต้องพิจารณาตั้งแต่ อุณหภูมิจริงที่ชิ้นงานได้รับ ปริมาณความร้อนที่หัวพ่นไฟส่งออก ระยะเวลาในการให้ความร้อน ขนาดและความหนาของโลหะ การสูญเสียความร้อน ออกสู่สิ่งแวดล้อม รวมถึงจุดหลอมเหลว และคุณสมบัติทางความร้อนของโลหะแต่ละชนิดด้วย เปลวไฟที่มีอุณหภูมิสูงจึงไม่ได้หมายความว่าจะถ่ายเทความร้อนทั้งหมดไปยังชิ้นงาน หรือทำให้ชิ้นงานมีอุณหภูมิสูงเท่ากับเปลวไฟ

อุณหภูมิของเปลวไฟ ไม่เท่ากับอุณหภูมิของชิ้นงาน

นอกจาก ปัจจัยที่ควรพิจารณาก่อนเลือกซื้อ หัวพ่นไฟ เพื่อให้ใช้งานได้อย่างมั่นใจ แล้ว ความเข้าใจที่พบบ่อยคือ เมื่อหัวพ่นไฟระบุว่าสามารถสร้างเปลวไฟได้ 1,200°C หรือแม้แต่ 1,500°C เมื่อนำไปพ่นใส่โลหะ โลหะก็น่าจะร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิระดับนั้น แต่ในความเป็นจริง ตัวเลขนี้ มักหมายถึง อุณหภูมิสูงสุดของเปลวไฟ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ไม่ใช่ถึงอุณหภูมิที่ชิ้นงานจะได้รับทั้งหมด

• ระหว่างที่เปลวไฟออกจากหัวพ่น ความร้อนบางส่วนจะกระจายออกไปในอากาศ

• บางส่วนถูกพัดออกจากพื้นผิวชิ้นงาน

• บางส่วนสะท้อน หรือสูญเสียจากการแผ่รังสีความร้อน

• โลหะยังถ่ายเทความร้อนจากบริเวณที่ถูกเผาไปยังส่วนอื่นของชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง

จุดที่เปลวไฟจาก หัวพ่นไฟ สัมผัส อาจร้อนมาก แต่ความร้อนจะกระจายออกไปอย่างรวดเร็ว ทำให้อุณหภูมิสะสมไม่ถึงจุดหลอมเหลว โดยเฉพาะเมื่อชิ้นงานมีขนาดใหญ่ มีความหนามาก หรือเชื่อมต่ออยู่กับโครงสร้างโลหะชิ้นอื่น

ดังนั้น แม้เปลวไฟจะมีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000°C แต่ผิวโลหะอาจมีอุณหภูมิจริงแค่ไม่กี่ร้อยองศา หรืออาจเข้าใกล้จุดหลอมเหลวเฉพาะบริเวณเล็ก ๆ ถ้าพลังงานความร้อนที่เข้าสู่ชิ้นงานน้อยกว่าความร้อนที่สูญเสียออกไป โลหะก็จะไม่สามารถสะสมอุณหภูมิจนละลายได้

จุดหลอมเหลวของโลหะ แต่ละชนิด ไม่เท่ากัน

โลหะแต่ละชนิดมี จุดหลอมเหลว แตกต่างกันอย่างชัดเจน บางชนิดละลายได้ที่อุณหภูมิไม่สูงมาก ขณะที่บางชนิดต้องใช้ความร้อนสูงกว่า 1,000°C หรือสูงกว่านั้นอีกมากถึงจะเริ่มเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว ตัวอย่างเช่น: 

• ดีบุกมีจุดหลอมเหลวประมาณ 232°C

• ตะกั่วประมาณ 327°C สังกะสีประมาณ 420°C

• อะลูมิเนียมประมาณ 660°C

โลหะกลุ่มนี้จึงมีโอกาสอ่อนตัว หรือหลอมละลายได้ง่ายกว่า เมื่อได้รับความร้อนจากหัวพ่นไฟอย่างต่อเนื่องและเหมาะสม ในทางกลับกัน ทองแดงมีจุดหลอมเหลวประมาณ 1,085°C เหล็กกล้าทั่วไปมีจุดหลอมเหลว โดยประมาณมากกว่า 1,300°C ส่วนสเตนเลสหลายเกรดมีช่วงจุดหลอมเหลวประมาณ 1,375–1,530°C ขึ้นอยู่กับส่วนผสมของโลหะ

หัวพ่นไฟที่มีอุณหภูมิเปลวไฟสูงกว่า 1,000°C อาจสามารถทำให้อะลูมิเนียมบางชิ้นละลายได้ แต่ไม่ได้ทำให้เหล็กหรือสเตนเลสละลายได้ง่าย ๆ เพราะอุณหภูมิสูงสุดของเปลวไฟอาจยังต่ำกว่าจุดหลอมเหลว หรือสูงกว่าแค่เล็กน้อย จนไม่สามารถชดเชยการสูญเสียความร้อน

โลหะผสมอาจไม่มีจุดหลอมเหลว เป็นตัวเลขเดียว

โลหะที่ใช้งานจริงส่วนมาก ไม่ได้เป็นโลหะบริสุทธิ์ครับ แต่เป็นโลหะผสม เช่น เหล็กกล้า สเตนเลส ทองเหลือง วัสดุเหล่านี้อาจไม่ได้เปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว ที่อุณหภูมิเดียวทันที แต่จะมีช่วงอุณหภูมิที่เริ่มอ่อนตัว เริ่มหลอม และหลอมทั้งหมด แตกต่างกันไป ตามส่วนประกอบ

พอใช้หัวพ่นไฟเผาโลหะผสม อาจสังเกตได้ว่า ชิ้นงานเริ่มเปลี่ยนสี อ่อนตัว บิดงอ หรือเกิดผิวไหม้ก่อนที่จะละลาย ทำให้รู้สึกว่าโลหะใกล้ละลายแล้ว แต่ความจริงอุณหภูมิเนื้อวัสดุยังไม่ถึงช่วงหลอมเหลวทั้งหมด

อุณหภูมิสูง กับปริมาณความร้อน เป็นคนละเรื่องกัน

การพิจารณาว่าหัวพ่นไฟสามารถทำให้โลหะละลายได้ หรือไม่นั้น ต้องแยกคำว่า “อุณหภูมิ” ออกจาก “ปริมาณความร้อน” ให้ชัดเจน อุณหภูมิบอกระดับความร้อนของเปลวไฟ แต่ไม่ได้บอกว่าเปลวไฟสามารถส่งพลังงานเข้าสู่ชิ้นงานได้แค่ไหน ในช่วงเวลาหนึ่ง

ตัวอย่างที่เข้าใจง่ายคือ ประกายไฟจากเครื่องเจียรอาจมีอุณหภูมิสูงมาก แต่เมื่อกระเด็นมาถูกผิวหนังในระยะสั้น ไม่เกิดผลเหมือนการสัมผัสโลหะร้อนชิ้นใหญ่ เพราะประกายไฟมีมวลน้อย เก็บพลังงานความร้อนได้น้อย ในทางกลับกัน แต่น้ำร้อนที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าอาจถ่ายเทความร้อนได้มากกว่า หากมีปริมาณมาก และสัมผัสเป็นเวลานาน

หัวพ่นไฟขนาดเล็กอาจมีเปลวไฟอุณหภูมิสูง แต่มีอัตราการปล่อยพลังงานไม่มากพอสำหรับโลหะขนาดใหญ่ ความร้อนที่เข้าสู่ผิวโลหะจึงกระจายออกไป ก่อนที่จะสะสมถึงจุดหลอมเหลว ต่างจากเตาหลอม หรือหัวเชื่อม ที่ออกแบบให้ส่งความร้อนปริมาณมากเข้าสู่พื้นที่เฉพาะอย่างต่อเนื่อง จึงสามารถทำให้โลหะร้อนจนหลอม ได้รวดเร็วนั่นเอง

ขนาด และความหนาของโลหะมีผลอย่างมาก

โลหะชิ้นเล็ก แผ่นบาง หรือลวดขนาดเล็ก สามารถร้อนขึ้นได้เร็วกว่างานหนา เพราะมีมวลน้อย และใช้พลังงานในการเพิ่มอุณหภูมิน้อยกว่า หัวพ่นไฟขนาดเล็กจึงอาจทำให้อะลูมิเนียมแผ่นบาง ลวดทองแดง หรือโลหะบัดกรีละลายได้ แต่ถ้าเอาหัวพ่นไฟ อันเดียวกันไปใช้กับเพลาเหล็กหนา แผ่นเหล็กขนาดใหญ่ หรือโครงสร้าง อาจทำได้แค่ให้ผิวร้อน หรือเปลี่ยนสี

• ชิ้นงานขนาดใหญ่ทำหน้าที่คล้ายแหล่งดูดซับความร้อน

• ความร้อนจากจุดที่ถูกเปลวไฟจะเดินทางเข้าสู่เนื้อโลหะรอบข้างอย่างรวดเร็ว

• ยิ่งชิ้นงานมีพื้นที่มาก ความร้อนก็ยิ่งกระจายตัวได้มาก ทำให้บริเวณที่ต้องการหลอมไม่สามารถสะสมอุณหภูมิได้สูงพอ

• หากโลหะวางอยู่บนโต๊ะเหล็ก จับด้วยปากกาจับงานขนาดใหญ่ หรือเชื่อมต่ออยู่กับโครงสร้างอื่น ความร้อนยังถ่ายเทออกผ่านอุปกรณ์เหล่านั้นได้อีกด้วย

ไม่ใช่เรื่องแปลกที่ หัวพ่นไฟ จะทำให้ลวดโลหะขาดหรือละลายได้ภายในเวลาไม่นาน แต่กลับไม่สามารถทำให้แท่งโลหะชนิดเดียวกัน ที่มีขนาดใหญ่กว่าละลายได้ แม้ว่าจะให้ความร้อนเป็นเวลานาน

โลหะบางชนิดนำความร้อนได้ดี จึงละลายเฉพาะจุดได้ยาก

ค่าการนำความร้อนของโลหะเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลโดยตรงต่อการใช้หัวพ่นไฟครับ ทองแดงและอะลูมิเนียมนำความร้อนได้ดีมาก พอเปลวไฟให้ความร้อนบริเวณใดบริเวณหนึ่ง ความร้อนจะกระจายไปยังส่วนอื่นอย่างรวดเร็ว ทำให้จุดที่ถูกเผาไม่สามารถรักษาอุณหภูมิสูงไว้ได้นาน

คุณสมบัตินี้เป็นประโยชน์ในงานที่ต้องการระบายความร้อน เช่น หม้อน้ำ ฮีตซิงก์ หรือระบบแลกเปลี่ยนความร้อน แต่ทำให้การบัดกรี การประสาน หรือการหลอมโลหะเฉพาะจุดทำยากขึ้น โดยเฉพาะเมื่อชิ้นงานมีความหนา

กรณีของทองแดงเป็นตัวอย่างที่ชัดเจน แม้จุดหลอมเหลวจะอยู่ประมาณ 1,085°C ซึ่งอาจใกล้เคียงกับอุณหภูมิของหัวพ่นไฟ แต่ทองแดงนำความร้อนได้ดีมาก การใช้หัวพ่นขนาดเล็กกับชิ้นงานทองแดงหนาจึงไม่สามารถทำให้อุณหภูมิ ถึงจุดหลอมเหลวได้จริง เพราะความร้อนกระจายออกไปเร็วกว่าที่หัวพ่นไฟจะ “เติม” ได้

ชนิดของเชื้อเพลิง ส่งผลต่อความร้อน ของ หัวพ่นไฟ

หัวพ่นไฟมีหลายประเภทครับ ทั้งหัวพ่นแก๊สบิวเทนขนาดเล็ก หัวพ่นแก๊สกระป๋อง หัวพ่นโพรเพน หัวพ่นแก๊สสำหรับงานประสาน ไปจนถึงระบบเชื้อเพลิงร่วม กับออกซิเจน ชนิดของเชื้อเพลิง และปริมาณออกซิเจน ที่ใช้ในการเผาไหม้ส่งผลต่อทั้งอุณหภูมิของเปลวไฟ รูปทรงของเปลวไฟ และอัตราการถ่ายเทความร้อน

หัวพ่นไฟบิวเทน ขนาดเล็กจึงเหมาะกับงานที่ใช้ความร้อนเฉพาะจุด เช่น งานครัว งานหดท่อ งานคลายกาว งานบัดกรีขนาดเล็ก หรือการให้ความร้อนกับชิ้นส่วนที่มีมวลไม่มาก แม้อุณหภูมิของเปลวไฟอาจสูงกว่า 1,000°C แต่กำลังความร้อนรวมยังมีข้อจำกัด

ชั้นออกไซด์ และสิ่งสกปรก ขัดขวางการถ่ายเทความร้อน

พื้นผิวโลหะ ที่มีสนิม คราบน้ำมัน สี จาระบี หรือชั้นออกไซด์หนา อาจทำให้การรับความร้อนไม่สม่ำเสมอ ทำหน้าที่คล้ายฉนวน หรืออาจไหม้และสร้างควันก่อนที่ความร้อนจะเข้าสู่เนื้อโลหะโดยตรง

ในงานบัดกรี หรือประสานโลหะ ชั้นออกไซด์ยังทำให้โลหะเติมไม่สามารถไหล และยึดเกาะกับผิวชิ้นงานได้ดี อาจทำให้เข้าใจว่าหัวพ่นไฟ ความร้อนไม่พอ

สภาพแวดล้อม ทำให้ หัวพ่นไฟ ให้ความร้อน ได้ไม่เต็มที่

ลม ความชื้น อุณหภูมิรอบข้าง และพื้นที่ทำงานล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพของหัวพ่นไฟ ถ้าใช้งานกลางแจ้งในบริเวณที่มีลม เปลวไฟอาจพัดออกจากตำแหน่ง ความร้อนกระจายตัว และการเผาไหม้ไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้ชิ้นงานร้อนช้ากว่าปกติ

ชิ้นงานที่เปียก หรือชื้นจะต้องใช้พลังงานส่วนหนึ่งในการทำให้น้ำระเหยก่อน อุณหภูมิของโลหะก็เลยเพิ่มขึ้นช้าลง ขณะที่พื้นผิว หรืออุปกรณ์รองรับ ที่มีขนาดใหญ่ อาจดึงความร้อนออกจากชิ้นงานได้อย่างต่อเนื่อง งานเดียวกันที่ทำในพื้นที่ปิด และควบคุมลมจึงอาจใช้เวลาน้อยกว่าการทำกลางแจ้งอย่างเห็นได้ชัด

หัวพ่นไฟ อุณหภูมิสูง ไม่ได้เหมาะกับโลหะ ทุกงาน

การเลือกหัวพ่นไฟไม่ควรพิจารณาเฉพาะตัวเลขอุณหภูมิสูงสุด แต่ควรดูชนิดของงาน ขนาดชิ้นงาน รูปแบบเปลวไฟ อัตราการใช้เชื้อเพลิง และกำลังความร้อนร่วมกัน

หัวพ่นไฟที่ให้เปลวแหลม และเข้มข้นอาจเหมาะกับงานเฉพาะจุด แต่ไม่เหมาะกับการให้ความร้อนชิ้นงานขนาดใหญ่ เพราะพื้นที่รับความร้อนแคบเกินไป ขณะที่หัวพ่นเปลวกว้างสามารถกระจายความร้อนได้ทั่วถึงกว่า แต่อาจไม่สามารถสร้างความร้อนเข้มข้น ในจุดเล็กได้

งานคลายสกรูที่ติดแน่น หดท่อพลาสติก ลอกสี บัดกรีท่อ หรือให้ความร้อนชิ้นส่วนก่อนประกอบ ความต้องการด้านอุณหภูมิ และกำลังความร้อนแตกย่อมต่างกัน แม้จะใช้ หัวพ่นไฟ เหมือนกัน

สรุป: เปลวไฟเกิน 1,000°C ไม่ได้แปลว่าโลหะ ต้องละลาย

สาเหตุที่ หัวพ่นไฟ มีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000°C แต่ไม่ได้ทำให้โลหะทุกชนิดละลาย เป็นเพราะอุณหภูมิของเปลวไฟไม่ใช่อุณหภูมิจริงของชิ้นงานทั้งหมด การหลอมโลหะต้องอาศัยทั้งระดับอุณหภูมิ ปริมาณความร้อน ระยะเวลา จุดหลอมเหลว ขนาดชิ้นงาน การนำความร้อน และการสูญเสียความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม

โลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ และมีขนาดเล็กอาจละลายได้ด้วยหัวพ่นไฟทั่วไป แต่โลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง มวลมาก หรือนำความร้อนได้ดี อาจเพียงแค่ร้อน เปลี่ยนสี หรืออ่อนตัว แม้จะถูกเปลวไฟที่มีอุณหภูมิสูง เผาเป็นเวลานานก็

ดังนั้น การดูเพียงตัวเลขอุณหภูมิสูงสุดบนข้อมูลของหัวพ่นไฟจึงอาจไม่เพียงพอ ก่อนเลือกใช้งานควรพิจารณาว่า ต้องการทำให้ชิ้นงานอุ่น อ่อนตัว บัดกรี ประสาน หรือหลอมจริง รวมถึงตรวจสอบชนิดและความหนาของโลหะให้ชัดเจน

การเข้าใจความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของเปลวไฟกับพลังงานความร้อนที่เข้าสู่ชิ้นงาน จะช่วยให้เลือก หัวพ่นไฟ ได้เหมาะสม