Αν και η τεχνολογία τροχιακής συγκόλλησης δεν είναι καινούργια, συνεχίζει να εξελίσσεται, καθιστώντας την πιο ισχυρή και ευέλικτη, ειδικά όταν πρόκειται για συγκόλληση σωλήνων. Μια συνέντευξη με τον Tom Hammer, έναν έμπειρο συγκολλητή της Axenics στο Middleton της Μασαχουσέτης, αποκαλύπτει τους πολλούς τρόπους με τους οποίους αυτή η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση δύσκολων προβλημάτων συγκόλλησης. Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της Axenics.
Η τροχιακή συγκόλληση υπάρχει εδώ και περίπου 60 χρόνια, προσθέτοντας αυτοματοποίηση στη διαδικασία GMAW. Πρόκειται για μια αξιόπιστη, πρακτική μέθοδο εκτέλεσης πολλαπλών συγκολλήσεων, αν και ορισμένοι κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) και μηχανήματα συγκόλλησης δεν έχουν ακόμη χρησιμοποιήσει την ισχύ των τροχιακών συγκολλητών, βασιζόμενοι στη χειροκίνητη συγκόλληση ή σε άλλες στρατηγικές για την ένωση μεταλλικών σωλήνων.
Οι αρχές της τροχιακής συγκόλλησης υπάρχουν εδώ και δεκαετίες, αλλά οι δυνατότητες των νέων τροχιακών συγκολλητών τις καθιστούν ένα πιο ισχυρό εργαλείο στην εργαλειοθήκη ενός συγκολλητή, καθώς πολλές πλέον διαθέτουν «έξυπνες» λειτουργίες που διευκολύνουν τον προγραμματισμό και την επεξεργασία πριν από την πραγματική συγκόλληση. Ξεκινήστε με γρήγορες, ακριβείς ρυθμίσεις για να εξασφαλίσετε συνεπείς, καθαρές και αξιόπιστες συγκολλήσεις.
Η ομάδα συγκολλητών της Axenics στο Μίντλετον της Μασαχουσέτης είναι ένας κατασκευαστής εξαρτημάτων επί συμβάσει που καθοδηγεί πολλούς από τους πελάτες της σε πρακτικές τροχιακής συγκόλλησης, εφόσον υπάρχουν τα κατάλληλα στοιχεία για την εργασία.
«Όπου ήταν δυνατόν, θέλαμε να εξαλείψουμε το ανθρώπινο στοιχείο στις συγκολλήσεις, καθώς οι τροχιακοί συγκολλητές γενικά παράγουν συγκολλήσεις υψηλότερης ποιότητας», λέει ο Tom Hammer, ένας εξειδικευμένος συγκολλητής στην Axenics.
Αν και η πρώτη συγκόλληση πραγματοποιήθηκε πριν από 2000 χρόνια, η σύγχρονη συγκόλληση είναι μια εξαιρετικά προηγμένη διαδικασία που αποτελεί αναπόσπαστο μέρος άλλων σύγχρονων τεχνολογιών και διεργασιών. Για παράδειγμα, η τροχιακή συγκόλληση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία συστημάτων σωληνώσεων υψηλής καθαρότητας που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πλακιδίων ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται ουσιαστικά σε όλα τα ηλεκτρονικά σήμερα.
Ένας από τους πελάτες της Axenics αποτελεί μέρος αυτής της αλυσίδας εφοδιασμού. Αναζήτησε έναν κατασκευαστή με συμβόλαιο για να βοηθήσει στην επέκταση της παραγωγικής της ικανότητας, συγκεκριμένα στη δημιουργία και εγκατάσταση καθαρών καναλιών από ανοξείδωτο χάλυβα που επιτρέπουν στα αέρια να διέρχονται από τη διαδικασία κατασκευής πλακιδίων.
Ενώ οι μονάδες τροχιακής συγκόλλησης και τα περιστροφικά τραπέζια με σφιγκτήρες πυρσού είναι διαθέσιμα για τις περισσότερες σωληνωτές εργασίες στην Axenics, αυτά δεν αποκλείουν την περιστασιακή χειροκίνητη συγκόλληση.
Η Hammer και η ομάδα συγκόλλησης εξέτασαν τις απαιτήσεις του πελάτη και έθεσαν ερωτήσεις, λαμβάνοντας υπόψη τους παράγοντες κόστους και χρόνου:
Οι περιστροφικές κλειστές τροχιακές μηχανές συγκόλλησης που χρησιμοποιούνται από την Hammer είναι οι Swagelok M200 και Arc Machines Model 207A. Μπορούν να συγκρατήσουν σωλήνες από 1/16 έως 4 ίντσες.
«Οι μικροκεφαλές μας επιτρέπουν να φτάνουμε σε πολύ στενά σημεία», είπε. «Ένας περιορισμός της τροχιακής συγκόλλησης είναι το αν έχουμε μια κεφαλή που ταιριάζει σε μια συγκεκριμένη σύνδεση. Αλλά σήμερα, μπορείτε επίσης να τυλίξετε μια αλυσίδα γύρω από τον σωλήνα που συγκολλάτε. Η μηχανή συγκόλλησης μπορεί να περάσει πάνω από την αλυσίδα και ουσιαστικά δεν υπάρχει όριο στο μέγεθος των συγκολλήσεων που μπορείτε να εκτελέσετε... Έχω δει μερικές διατάξεις που κάνουν συγκόλληση σε σωλήνα 20". Είναι εντυπωσιακό τι μπορούν να κάνουν αυτά τα μηχανήματα σήμερα».
Λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις καθαρότητας, τον αριθμό των απαιτούμενων συγκολλήσεων και το λεπτό πάχος τοιχώματος, η τροχιακή συγκόλληση είναι μια έξυπνη επιλογή για αυτό το είδος έργου. Για εργασίες σωληνώσεων ελέγχου ροής αέρα, η Hammer συγκολλά συχνά σε ανοξείδωτο χάλυβα 316L.
«Τότε είναι που γίνεται πραγματικά λεπτό. Μιλάμε για συγκόλληση σε λεπτό μέταλλο σαν χαρτί. Με τη συγκόλληση με το χέρι, η παραμικρή ρύθμιση μπορεί να σπάσει τη συγκόλληση. Γι' αυτό μας αρέσει να χρησιμοποιούμε μια τροχιακή κεφαλή συγκόλλησης, όπου μπορούμε να ρυθμίσουμε κάθε μέρος του σωλήνα και να το κάνουμε τέλειο πριν τοποθετήσουμε το εξάρτημα μέσα σε αυτόν. Χαμηλώνουμε την ισχύ σε μια συγκεκριμένη ποσότητα, ώστε να γνωρίζουμε ότι όταν τοποθετήσουμε το εξάρτημα εκεί θα είναι τέλειο. Με το χέρι, η αλλαγή γίνεται με το μάτι και αν πετάξουμε πολύ, μπορεί να διεισδύσει απευθείας μέσα από το υλικό.»
Η εργασία αποτελείται από εκατοντάδες συγκολλήσεις που πρέπει να είναι πανομοιότυπες. Η τροχιακή μηχανή συγκόλλησης που χρησιμοποιείται για αυτήν την εργασία κάνει μια συγκόλληση σε τρία λεπτά. Όταν ο Hammer λειτουργεί με μέγιστη ταχύτητα, μπορεί να συγκολλήσει χειροκίνητα τον ίδιο σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα σε περίπου ένα λεπτό.
«Ωστόσο, το μηχάνημα δεν επιβραδύνει. Το λειτουργείς στη μέγιστη ταχύτητα το πρωί και μέχρι το τέλος της ημέρας εξακολουθεί να λειτουργεί στη μέγιστη ταχύτητα», είπε ο Hammer. «Το λειτουργώ στη μέγιστη ταχύτητα το πρωί, αλλά στο τέλος, αυτό δεν ισχύει».
Η αποτροπή της εισόδου ρύπων σε σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα είναι κρίσιμη, γι' αυτό και η συγκόλληση υψηλής καθαρότητας στη βιομηχανία ημιαγωγών εκτελείται συχνά σε καθαρό δωμάτιο, ένα ελεγχόμενο περιβάλλον που εμποδίζει την είσοδο ρύπων στην περιοχή συγκόλλησης.
Ο Hammer χρησιμοποιεί το ίδιο προ-ακονισμένο βολφράμιο στους χειροκίνητους πυρσούς του που χρησιμοποιεί και στο Orbiter. Ενώ το καθαρό αργό παρέχει εξωτερικό και εσωτερικό καθαρισμό στη χειροκίνητη και τροχιακή συγκόλληση, η συγκόλληση με τροχιακές μηχανές επωφελείται επίσης από την εκτέλεση σε κλειστό χώρο. Όταν το βολφράμιο βγαίνει, το κέλυφος γεμίζει με αέριο και προστατεύει τη συγκόλληση από την οξείδωση. Όταν χρησιμοποιείται χειροκίνητος πυρσός, το αέριο διοχετεύεται μόνο στη μία πλευρά του σωλήνα που συγκολλάται τη δεδομένη στιγμή.
Οι τροχιακές συγκολλήσεις είναι γενικά καθαρότερες επειδή το αέριο καλύπτει τον σωλήνα για περισσότερο χρόνο. Μόλις ξεκινήσει η συγκόλληση, το αργόν παρέχει προστασία μέχρι ο συγκολλητής να είναι σίγουρος ότι η συγκόλληση είναι αρκετά κρύα.
Η Axenics συνεργάζεται με έναν αριθμό πελατών εναλλακτικών πηγών ενέργειας, οι οποίοι κατασκευάζουν κυψέλες καυσίμου υδρογόνου που τροφοδοτούν μια ποικιλία οχημάτων. Για παράδειγμα, ορισμένα περονοφόρα ανυψωτικά μηχανήματα που κατασκευάζονται για εσωτερική χρήση βασίζονται σε κυψέλες καυσίμου υδρογόνου για να αποτρέψουν την καταστροφή βρώσιμων αποθεμάτων από χημικά υποπροϊόντα. Το μόνο υποπροϊόν μιας κυψέλης καυσίμου υδρογόνου είναι το νερό.
Ένας από τους πελάτες είχε πολλές από τις ίδιες απαιτήσεις με έναν κατασκευαστή ημιαγωγών, όπως η καθαρότητα και η συνέπεια των συγκολλήσεων. Θέλει να χρησιμοποιήσει ανοξείδωτο χάλυβα 321 για συγκόλληση λεπτών τοιχωμάτων. Ωστόσο, η εργασία αφορούσε την κατασκευή πρωτοτύπου σε έναν συλλέκτη με πολλαπλές συστοιχίες βαλβίδων, καθεμία από τις οποίες προεξέχει σε διαφορετική κατεύθυνση, αφήνοντας ελάχιστο χώρο για συγκόλληση.
Μια τροχιακή μηχανή συγκόλλησης κατάλληλη για την εργασία κοστίζει περίπου 2.000 δολάρια και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ενός μικρού αριθμού εξαρτημάτων, με εκτιμώμενο κόστος 250 δολαρίων. Δεν έχει νόημα από οικονομικής άποψης. Ωστόσο, η Hammer έχει μια λύση που συνδυάζει τεχνικές χειροκίνητης και τροχιακής συγκόλλησης.
«Σε αυτήν την περίπτωση, θα χρησιμοποιούσα ένα περιστροφικό τραπέζι», λέει ο Hammer. «Είναι στην πραγματικότητα η ίδια δράση με μια τροχιακή συγκολλητική μηχανή, αλλά περιστρέφετε τον σωλήνα, όχι το ηλεκτρόδιο βολφραμίου γύρω από τον σωλήνα. Χρησιμοποιώ τον χειροκίνητο πυρσό μου, αλλά μπορώ να κρατήσω τον πυρσό μου στη θέση του με μια μέγγενη. Τοποθετείται έτσι ώστε να είναι ελεύθερα τα χέρια, ώστε η συγκόλληση να μην υποστεί ζημιά από το τρέμουλο ή το κούνημα του ανθρώπινου χεριού. Αυτό εξαλείφει μεγάλο μέρος του παράγοντα ανθρώπινου σφάλματος. Δεν είναι τόσο τέλεια όσο η τροχιακή συγκόλληση επειδή δεν γίνεται σε κλειστό περιβάλλον, αλλά αυτός ο τύπος συγκόλλησης μπορεί να γίνει σε περιβάλλον καθαρού δωματίου για την εξάλειψη των ρύπων.»
Ενώ η τεχνολογία τροχιακής συγκόλλησης προσφέρει καθαρότητα και επαναληψιμότητα, ο Hammer και οι συνάδελφοί του συγκολλητές γνωρίζουν ότι η ακεραιότητα της συγκόλλησης είναι κρίσιμη για την αποτροπή του χρόνου διακοπής λειτουργίας λόγω αστοχιών συγκόλλησης. Η εταιρεία χρησιμοποιεί μη καταστροφικές δοκιμές (NDT), και μερικές φορές καταστροφικές δοκιμές, για όλες τις τροχιακές συγκολλήσεις.
«Κάθε συγκόλληση που κάνουμε επιβεβαιώνεται οπτικά», λέει ο Hammer. «Στη συνέχεια, οι συγκολλήσεις δοκιμάζονται με φασματόμετρο ηλίου. Ανάλογα με τις προδιαγραφές ή τις απαιτήσεις του πελάτη, ορισμένες συγκολλήσεις δοκιμάζονται ακτινογραφικά. Οι καταστροφικές δοκιμές είναι επίσης μια επιλογή.»
Οι καταστροφικές δοκιμές μπορεί να περιλαμβάνουν δοκιμές αντοχής σε εφελκυσμό για τον προσδιορισμό της μέγιστης αντοχής σε εφελκυσμό της συγκόλλησης. Για να μετρηθεί η μέγιστη τάση που μπορεί να αντέξει μια συγκόλληση σε ένα υλικό όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L πριν από την αστοχία, η δοκιμή τεντώνει και εκτείνει το μέταλλο μέχρι το σημείο θραύσης του.
Οι συγκολλήσεις από πελάτες εναλλακτικών πηγών ενέργειας υποβάλλονται μερικές φορές σε υπερηχητικές μη καταστροφικές δοκιμές σε συγκολλήσεις εξαρτημάτων κυψελών καυσίμου υδρογόνου με τρικαναλικό εναλλάκτη θερμότητας που χρησιμοποιούνται σε μηχανήματα και οχήματα εναλλακτικών πηγών ενέργειας.
«Αυτή είναι μια κρίσιμη δοκιμή, επειδή τα περισσότερα από τα εξαρτήματα που αποστέλλουμε έχουν τη δυνατότητα διέλευσης επικίνδυνων αερίων. Είναι πολύ σημαντικό για εμάς και τους πελάτες μας ο ανοξείδωτος χάλυβας να είναι άψογος, χωρίς σημεία διαρροής», λέει ο Hammer.
Το Tube & Pipe Journal έγινε το πρώτο περιοδικό αφιερωμένο στην εξυπηρέτηση της βιομηχανίας μεταλλικών σωλήνων το 1990. Σήμερα, παραμένει η μόνη έκδοση στη Βόρεια Αμερική αφιερωμένη στη βιομηχανία και έχει γίνει η πιο αξιόπιστη πηγή πληροφοριών για τους επαγγελματίες σωλήνων.
Τώρα με πλήρη πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση του The FABRICATOR, εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.
Η ψηφιακή έκδοση του The Tube & Pipe Journal είναι πλέον πλήρως προσβάσιμη, παρέχοντας εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.
Απολαύστε πλήρη πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση του STAMPING Journal, το οποίο παρέχει τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις, βέλτιστες πρακτικές και νέα του κλάδου για την αγορά σφράγισης μετάλλων.
Τώρα με πλήρη πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση του The Fabricator en Español, εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.