تستخدم تقنية اللحام بالقوس المعدني ثنائي الأسلاك من شركة لينكولن إلكتريك SWR+HyperFill من شركة نوفارك تكنولوجيز لملء وإغلاق لحامات الأنابيب.
لحام الأنابيب القصيرة عملية معقدة. يختلف قطر وسمك جدرانها قليلاً، وهذا أمر طبيعي. لذا، فإن تركيبها يتطلب تنازلات ولحامها يتطلب تكيفاً. يصعب أتمتة هذه العملية، كما أن عدد لحامي الأنابيب المهرة أقل من أي وقت مضى.
ترغب الشركة أيضًا في الحفاظ على لحامّي الأنابيب المتميزين لديها. من غير المرجح أن يرغب اللحامون الماهرون في اللحام لمدة ثماني ساعات متواصلة عند قوة 1G بينما الأنبوب مثبت في ظرف دوّار. ربما يكونون قد اختبروا قوة 5G (أفقية، لا تدور فيها الأنابيب) أو حتى قوة 6G (أنابيب غير دوّارة في وضع مائل)، ويأملون في الاستفادة من هذه المهارات. يتطلب اللحام بقوة 1G مهارة، لكن قد يجده ذوو الخبرة رتيبًا. كما أنه قد يستغرق وقتًا طويلاً جدًا.
مع ذلك، شهدت السنوات الأخيرة ظهور المزيد من خيارات الأتمتة في مصانع تصنيع الأنابيب، بما في ذلك الروبوتات التعاونية. وقد أضافت شركة نوفارك تكنولوجيز، ومقرها فانكوفر، كولومبيا البريطانية، والتي أطلقت روبوت اللحام التعاوني للبكرات (SWR) في عام 2016، تقنية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) ثنائية الأسلاك من شركة لينكولن إلكتريك (HyperFill) إلى النظام.
"هذا يمنحك عمود قوس أكبر للحام بكميات كبيرة. يحتوي النظام على بكرات وأطراف توصيل خاصة بحيث يمكنك تشغيل سلكين في نفس القناة وبناء مخروط قوس أكبر مما يسمح لك بلحام ضعف كمية المواد المترسبة تقريبًا."
قال سوروش كريم زاده، الرئيس التنفيذي لشركة نوفارك تكنولوجيز، التي كشفت النقاب عن تقنية SWR+Hyperfill في معرض FABTECH 2021: "لا يزال من الممكن الحصول على معدلات ترسيب مماثلة للأنابيب [الجدران] التي يتراوح قطرها من 0.5 إلى 2 بوصة".
في الإعداد النموذجي، يقوم المشغل بضبط الروبوت التعاوني لتنفيذ عملية لحام جذر بسلك واحد باستخدام شعلة واحدة، ثم يزيل الشعلة ويستبدلها كالمعتاد بشعلة أخرى مضبوطة على وضع اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) بسلكين، مما يزيد من تراكم الرواسب ويمنع انسداد الممرات. يقول كريم زاده: "يساعد هذا في تقليل عدد مرات اللحام وتقليل الحرارة المُدخلة"، مضيفًا أن التحكم في الحرارة يُحسّن جودة اللحام. "خلال اختباراتنا الداخلية، تمكّنا من تحقيق نتائج اختبار تأثير عالية حتى درجة حرارة -50 فهرنهايت."
كأي ورشة عمل، تُعدّ بعض ورش تصنيع الأنابيب مشاريع متنوعة الأنشطة. قد لا تعمل هذه الورش إلا نادرًا مع الأنابيب ذات الجدران السميكة، ولكنها تمتلك نظامًا احتياطيًا في الزوايا تحسبًا لأي عمل من هذا القبيل. باستخدام الروبوت التعاوني، يستطيع المشغل استخدام إعداد سلك واحد للأنابيب ذات الجدران الرقيقة، ثم التبديل إلى إعداد شعلتين (سلك واحد لقناة الجذر وسلكان للحام القوسي المعدني بالغاز لملء القنوات وإغلاقها) عند معالجة الأنابيب ذات الجدران السميكة التي كانت مطلوبة سابقًا لنظام أنابيب نظام اللحام القوسي الفرعي.
يضيف كريم زاده أن استخدام نظام الشعلة المزدوجة يُعزز المرونة. فعلى سبيل المثال، يمكن لروبوت اللحام التعاوني ذي الشعلة المزدوجة لحام أنابيب الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ. في هذا النظام، يستخدم المشغل شعلتين في سلك لحام واحد. تُزود إحدى الشعلتين سلك اللحام اللازم للفولاذ الكربوني، بينما تُزود الأخرى سلك اللحام اللازم لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. ويقول كريم زاده: "في هذا النظام، يحصل المشغل على نظام تغذية سلك لحام نظيف للشعلة الثانية المصممة خصيصًا للفولاذ المقاوم للصدأ".
بحسب التقارير، يستطيع النظام إجراء تعديلات فورية أثناء عمليات اللحام الجذري الحرجة. يوضح كريم زاده قائلاً: "أثناء عملية اللحام الجذري، عند المرور عبر نقطة التثبيت، تتسع الفجوة وتضيق تبعًا لحجم الأنبوب. ولمعالجة هذا الأمر، يستطيع النظام اكتشاف الالتصاق وإجراء لحام تكيفي. أي أنه يُغير تلقائيًا معايير اللحام والحركة لضمان المزج السليم في نقاط التثبيت هذه. كما يمكنه أيضًا قراءة كيفية تغير الفجوة وتغيير معايير الحركة للتأكد من عدم حدوث انفجار، وبالتالي إتمام عملية اللحام الجذري بشكل صحيح."
يجمع نظام الروبوت التعاوني بين تتبع اللحام بالليزر وكاميرا توفر للحام رؤية واضحة للسلك (أو السلك في حالة استخدام سلكين) أثناء تدفق المعدن في التجويف. لسنوات، استخدمت نوفارك بيانات اللحام لإنشاء نوف آي، وهو نظام رؤية آلية مدعوم بالذكاء الاصطناعي يجعل عملية اللحام أكثر استقلالية. الهدف هو ألا يكون المشغل متحكمًا بشكل دائم في عملية اللحام، بل أن يكون قادرًا على الابتعاد لأداء مهام أخرى.
قارن كل هذا بتطبيق يتضمن تحضير قناة الجذر يدويًا، يليه تمرير سريع وتحضير القناة يدويًا باستخدام آلة طحن لتنظيف سطح قنوات الجذر. بعد ذلك، ينتقل الأنبوب القصير أخيرًا إلى قناة الحشو والتغطية. ويضيف كريم زاده: "غالبًا ما يتطلب هذا نقل خط الأنابيب إلى موقع منفصل، مما يعني الحاجة إلى معالجة كمية أكبر من المواد".
تخيل الآن نفس التطبيق مع أتمتة الروبوت التعاوني. باستخدام سلك واحد لكل من قنوات الجذر والتغطية، يقوم الروبوت التعاوني بلحام الجذر ثم يبدأ فورًا بملء القناة دون توقف لإعادة تسوية سطح الجذر. بالنسبة للأنابيب السميكة، يمكن للمحطة نفسها أن تبدأ بشعلة سلك واحد ثم تتحول إلى شعلة سلكين في المراحل اللاحقة.
قد تُحدث هذه الأتمتة الروبوتية التعاونية نقلة نوعية في ورش لحام الأنابيب. يقضي اللحامون المحترفون معظم وقتهم في لحام أصعب أنواع الأنابيب التي لا يمكن لحامها باستخدام ظرف دوار. سيقود المبتدئون الروبوتات التعاونية جنبًا إلى جنب مع ذوي الخبرة، وسيشاهدون اللحامات ويتحكمون بها، ويتعلمون كيفية لحام الأنابيب بجودة عالية. مع مرور الوقت (وبعد التدريب على وضعية اللحام اليدوي 1G)، سيتعلمون كيفية استخدام الشعلة، وفي النهاية سيجتازون اختبارات 5G و6G ليصبحوا لحامين محترفين بأنفسهم.
اليوم، قد يبدأ شخصٌ جديدٌ يعمل مع روبوت تعاوني مساراً مهنياً جديداً كفني لحام أنابيب، لكن الابتكار لا يُقلل من فعاليته. إضافةً إلى ذلك، يحتاج قطاع صناعة اللحام إلى فنيي لحام أنابيب أكفاء، ولا سيما إلى طرق لتحسين إنتاجيتهم. ومن المرجح أن يلعب التشغيل الآلي للحام الأنابيب، بما في ذلك الروبوتات التعاونية، دوراً متزايداً في المستقبل.
تيم هيستون، رئيس تحرير مجلة "ذا فابريكيتور"، يعمل في مجال تصنيع المعادن منذ عام 1998، حيث بدأ مسيرته المهنية في مجلة "ويلدينغ" التابعة لجمعية اللحام الأمريكية. ومنذ ذلك الحين، غطت المجلة جميع عمليات تصنيع المعادن، بدءًا من التشكيل والثني والقطع، وصولًا إلى التجليخ والتلميع. انضم هيستون إلى "ذا فابريكيتور" في أكتوبر 2007.
مجلة فابريكيتور هي المجلة الرائدة في أمريكا الشمالية في مجال تصنيع وتشكيل الصلب. تنشر المجلة أخبارًا ومقالات تقنية وقصص نجاح تمكّن المصنّعين من أداء عملهم بكفاءة أكبر. تعمل فابريكيتور في هذا المجال منذ عام 1970.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة "ذا فابريكيتور"، سهولة الوصول إلى موارد صناعية قيّمة.
أصبح الإصدار الرقمي من مجلة الأنابيب والأنابيب متاحًا بالكامل الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيّمة.
احصل على وصول رقمي كامل إلى مجلة STAMPING Journal، التي تعرض أحدث التقنيات وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع إمكانية الوصول الرقمي الكامل إلى The Fabricator en Español، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد صناعية قيّمة.