Aunque la tecnología de soldadura orbital no es nueva, continúa evolucionando, volviéndose más potente y versátil, especialmente en la soldadura de tuberías. Una entrevista con Tom Hammer, un soldador experto de Axenics en Middleton, Massachusetts, revela las múltiples maneras en que esta técnica puede utilizarse para resolver problemas de soldadura complejos. Imagen cortesía de Axenics.
La soldadura orbital existe desde hace unos 60 años y añade automatización al proceso GMAW. Se trata de un método fiable y práctico para realizar múltiples soldaduras, aunque algunos fabricantes de equipos originales (OEM) aún no han aprovechado todo el potencial de las soldadoras orbitales, recurriendo a la soldadura manual u otras estrategias para unir tubos metálicos.
Los principios de la soldadura orbital se conocen desde hace décadas, pero las capacidades de las nuevas soldadoras orbitales las convierten en una herramienta más potente, ya que muchas incorporan funciones inteligentes que facilitan la programación y el procesamiento antes de la soldadura. Comience con ajustes rápidos y precisos para garantizar soldaduras uniformes, puras y fiables.
El equipo de soldadores de Axenics en Middleton, Massachusetts, es un fabricante de componentes por contrato que asesora a muchos de sus clientes en prácticas de soldadura orbital si existen los elementos adecuados para el trabajo.
“En la medida de lo posible, queríamos eliminar el factor humano en la soldadura, ya que las soldadoras orbitales generalmente producen soldaduras de mayor calidad”, afirma Tom Hammer, un soldador experto de Axenics.
Aunque las primeras soldaduras se realizaron hace 2000 años, la soldadura moderna es un proceso extremadamente avanzado que forma parte integral de otras tecnologías y procesos modernos. Por ejemplo, la soldadura orbital se puede utilizar para crear los sistemas de tuberías de alta pureza que se utilizan para producir las obleas semiconductoras que se emplean en prácticamente todos los dispositivos electrónicos actuales.
Uno de los clientes de Axenics forma parte de esta cadena de suministro. Buscó un fabricante por contrato para que le ayudara a ampliar su capacidad de producción, concretamente para crear e instalar canales limpios de acero inoxidable que permitan el paso de los gases durante el proceso de fabricación de obleas.
Si bien en Axenics se dispone de unidades de soldadura orbital y mesas giratorias con abrazaderas para soplete para la mayoría de los trabajos tubulares, esto no excluye la soldadura manual ocasional.
Hammer y el equipo de soldadura revisaron los requisitos del cliente y formularon preguntas, teniendo en cuenta los factores de coste y tiempo:
Las soldadoras orbitales rotativas cerradas que utiliza Hammer son los modelos Swagelok M200 y Arc Machines 207A. Pueden sujetar tubos de 1/16 a 4 pulgadas.
“Los cabezales micro nos permiten acceder a lugares muy estrechos”, dijo. “Una limitación de la soldadura orbital es si tenemos un cabezal que se ajuste a una junta específica. Pero hoy en día, también se puede enrollar una cadena alrededor del tubo que se está soldando. El soldador puede pasar por encima de la cadena y, básicamente, no hay límite para el tamaño de las soldaduras que se pueden realizar. He visto algunos sistemas que sueldan tuberías de 20 pulgadas. Es impresionante lo que estas máquinas pueden hacer hoy en día”.
Teniendo en cuenta los requisitos de pureza, la cantidad de soldaduras necesarias y el escaso espesor de la pared, la soldadura orbital es una opción inteligente para este tipo de proyecto. Para trabajos de tuberías de control de procesos de flujo de aire, Hammer suele soldar en acero inoxidable 316L.
“Ahí es donde la cosa se pone realmente delicada. Estamos hablando de soldar metal finísimo. Con la soldadura manual, el más mínimo ajuste puede romper la soldadura. Por eso preferimos usar un cabezal de soldadura orbital, donde podemos ajustar cada parte del tubo y dejarlo perfecto antes de colocar la pieza. Reducimos la potencia a un nivel específico para asegurarnos de que, al colocar la pieza, quede perfecta. A mano, el ajuste se hace a ojo, y si pedaleamos demasiado, podemos perforar directamente el material.”
El trabajo consiste en cientos de soldaduras que deben ser idénticas. La soldadora orbital que se utiliza para este trabajo realiza una soldadura en tres minutos; cuando Hammer trabaja a máxima velocidad, puede soldar manualmente el mismo tubo de acero inoxidable en aproximadamente un minuto.
“Sin embargo, la máquina no disminuye su velocidad. La pones en marcha a máxima velocidad a primera hora de la mañana y, al final del día, sigue funcionando a máxima velocidad”, dijo Hammer. “La pongo en marcha a máxima velocidad a primera hora de la mañana, pero al final, no es así”.
Es fundamental evitar que los contaminantes entren en los tubos de acero inoxidable, por lo que la soldadura de alta pureza en la industria de los semiconductores a menudo se realiza en una sala limpia, un entorno controlado que impide que los contaminantes entren en la zona soldada.
Hammer utiliza el mismo tungsteno preafilado en sus sopletes manuales que en el Orbiter. Si bien el argón puro proporciona purga externa e interna en la soldadura manual y orbital, la soldadura con máquinas orbitales también se beneficia de realizarse en un espacio cerrado. Cuando sale el tungsteno, la carcasa se llena de gas y protege la soldadura de la oxidación. Al usar un soplete manual, el gas solo se sopla hacia un lado del tubo que se está soldando.
Las soldaduras orbitales suelen ser más limpias porque el gas cubre el tubo durante más tiempo. Una vez que comienza la soldadura, el argón proporciona protección hasta que el soldador se asegura de que la soldadura esté lo suficientemente fría.
Axenics colabora con varios clientes del sector de las energías alternativas que fabrican las pilas de combustible de hidrógeno que alimentan diversos vehículos. Por ejemplo, algunas carretillas elevadoras diseñadas para uso en interiores utilizan pilas de combustible de hidrógeno para evitar que los subproductos químicos dañen los alimentos. El único subproducto de una pila de combustible de hidrógeno es el agua.
Uno de los clientes tenía muchos de los mismos requisitos que un fabricante de semiconductores, como la pureza y la consistencia de la soldadura. Quería utilizar acero inoxidable 321 para la soldadura de paredes delgadas. Sin embargo, el trabajo consistía en crear un prototipo de colector con múltiples bancos de válvulas, cada uno sobresaliendo en una dirección diferente, lo que dejaba poco espacio para soldar.
Una soldadora orbital adecuada para este trabajo cuesta alrededor de 2000 dólares y se puede usar para fabricar una pequeña cantidad de piezas, con un costo estimado de 250 dólares. No es rentable. Sin embargo, Hammer tiene una solución que combina técnicas de soldadura manual y orbital.
“En este caso, usaría una mesa giratoria”, dice Hammer. “En realidad, es el mismo proceso que con una soldadora orbital, pero se hace girar el tubo, no el electrodo de tungsteno alrededor del tubo. Uso mi soplete manual, pero puedo sujetarlo con una mordaza para que quede con las manos libres y así evitar que la soldadura se dañe por el movimiento de la mano. Esto reduce considerablemente el margen de error humano. No es tan perfecto como la soldadura orbital porque no se realiza en un entorno cerrado, pero este tipo de soldadura se puede realizar en una sala limpia para eliminar contaminantes”.
Si bien la tecnología de soldadura orbital ofrece pureza y repetibilidad, Hammer y sus compañeros soldadores saben que la integridad de la soldadura es fundamental para evitar tiempos de inactividad debido a fallas en la soldadura. La empresa utiliza ensayos no destructivos (END), y en ocasiones ensayos destructivos, para todas las soldaduras orbitales.
«Cada soldadura que realizamos se verifica visualmente», afirma Hammer. «Posteriormente, las soldaduras se analizan con un espectrómetro de helio. Según las especificaciones o los requisitos del cliente, algunas soldaduras se someten a pruebas radiográficas. También ofrecemos la opción de realizar ensayos destructivos».
Las pruebas destructivas pueden incluir pruebas de resistencia a la tracción para determinar la resistencia máxima a la tracción de la soldadura. Para medir la tensión máxima que una soldadura en un material como el acero inoxidable 316L puede soportar antes de fallar, la prueba estira y estira el metal hasta su punto de ruptura.
En ocasiones, las soldaduras realizadas por clientes de energías alternativas se someten a ensayos ultrasónicos no destructivos en las uniones soldadas de los componentes de las pilas de combustible de hidrógeno con intercambiador de calor de tres canales utilizadas en maquinaria y vehículos de energías alternativas.
“Esta es una prueba crucial porque la mayoría de los componentes que enviamos contienen gases potencialmente peligrosos. Para nosotros y nuestros clientes es muy importante que el acero inoxidable sea impecable, sin puntos de fuga”, afirma Hammer.
Tube & Pipe Journal se convirtió en la primera revista dedicada a la industria de tuberías metálicas en 1990. Hoy en día, sigue siendo la única publicación en Norteamérica dedicada a la industria y se ha convertido en la fuente de información más confiable para los profesionales del sector.
Ahora, con acceso completo a la edición digital de The FABRICATOR, tendrá fácil acceso a valiosos recursos de la industria.
La edición digital de The Tube & Pipe Journal ya está disponible en su totalidad, lo que facilita el acceso a valiosos recursos del sector.
Disfrute de acceso completo a la edición digital de STAMPING Journal, que ofrece los últimos avances tecnológicos, las mejores prácticas y las noticias del sector del estampado de metales.
Ahora, con acceso completo a la edición digital de The Fabricator en Español, tendrá fácil acceso a valiosos recursos de la industria.