اگرچه فناوری جوشکاری اوربیتال چیز جدیدی نیست، اما همچنان در حال تکامل است و به خصوص در جوشکاری لوله، قدرتمندتر و همه‌کاره‌تر می‌شود. مصاحبه‌ای با تام همر، جوشکار ماهر شرکت Axenics در میدلتون، ماساچوست، روش‌های مختلفی را که می‌توان از این تکنیک برای حل مشکلات دشوار جوشکاری استفاده کرد، آشکار می‌کند. تصویر از Axenics
جوشکاری اوربیتال حدود ۶۰ سال است که وجود دارد و اتوماسیون را به فرآیند GMAW اضافه کرده است. این یک روش قابل اعتماد و عملی برای انجام چندین جوش است، اگرچه برخی از تولیدکنندگان و سازندگان هنوز از قدرت جوشکارهای اوربیتال استفاده نکرده‌اند و به جوشکاری دستی یا سایر استراتژی‌ها برای اتصال لوله‌های فلزی متکی هستند.
اصول جوشکاری اوربیتال دهه‌هاست که وجود دارد، اما قابلیت‌های جوشکارهای اوربیتال جدید، آنها را به ابزاری قدرتمندتر در جعبه ابزار جوشکار تبدیل کرده است، زیرا بسیاری از آنها اکنون دارای ویژگی‌های «هوشمند» هستند که برنامه‌ریزی و پردازش قبل از جوشکاری واقعی را آسان‌تر می‌کند. برای اطمینان از جوش‌های ثابت، خالص و قابل اعتماد، با تنظیمات سریع و دقیق شروع کنید.
تیم جوشکاران Axenics در میدلتون، ماساچوست، یک تولیدکننده قطعات قراردادی است که در صورت وجود عناصر مناسب برای کار، بسیاری از مشتریان خود را در زمینه روش‌های جوشکاری اوربیتال راهنمایی می‌کند.
تام همر، جوشکار ماهر در شرکت Axenics، می‌گوید: «تا حد امکان، می‌خواستیم عنصر انسانی را در جوشکاری حذف کنیم، زیرا جوشکارهای اوربیتال معمولاً جوش‌های با کیفیت بالاتری تولید می‌کنند.»
اگرچه اولین جوشکاری ۲۰۰۰ سال پیش انجام شد، جوشکاری مدرن یک فرآیند بسیار پیشرفته است که با سایر فناوری‌ها و فرآیندهای مدرن یکپارچه است. به عنوان مثال، جوشکاری اوربیتال می‌تواند برای ایجاد سیستم‌های لوله‌کشی با خلوص بالا که برای تولید ویفرهای نیمه‌هادی استفاده می‌شوند، مورد استفاده قرار گیرد که اساساً در تمام لوازم الکترونیکی امروزی به کار می‌روند.
یکی از مشتریان Axenics بخشی از این زنجیره تأمین است. این شرکت به دنبال یک تولیدکننده قراردادی برای کمک به گسترش ظرفیت تولید خود، به ویژه ایجاد و نصب کانال‌های تمیز از جنس فولاد ضد زنگ بود که به گازها اجازه عبور از فرآیند ساخت ویفر را می‌دهند.
اگرچه واحدهای جوشکاری اوربیتال و میزهای دوار با گیره‌های مشعل برای اکثر کارهای لوله‌ای در Axenics موجود است، اما این موارد مانع از جوشکاری دستی گاه به گاه نمی‌شوند.
همر و تیم جوشکاری، الزامات مشتری را بررسی کرده و با در نظر گرفتن عوامل هزینه و زمان، سوالاتی پرسیدند:
دستگاه‌های جوش اوربیتال چرخشی محصور شده که توسط شرکت Hammer استفاده می‌شوند، Swagelok M200 و Arc Machines Model 207A هستند. آن‌ها می‌توانند لوله‌هایی با قطر ۱/۱۶ تا ۴ اینچ را در خود جای دهند.
او گفت: «میکروهدها به ما اجازه می‌دهند تا به مکان‌های بسیار تنگ دسترسی پیدا کنیم.» «یکی از محدودیت‌های جوشکاری اوربیتال این است که آیا ما یک سر داریم که برای یک اتصال خاص مناسب باشد یا خیر. اما امروزه، می‌توانید یک زنجیر را نیز دور لوله‌ای که جوشکاری می‌کنید بپیچید. جوشکار می‌تواند از روی زنجیر عبور کند و اساساً هیچ محدودیتی برای اندازه جوش‌هایی که می‌توانید انجام دهید وجود ندارد... من برخی از دستگاه‌هایی را دیده‌ام که جوشکاری روی لوله ۲۰ اینچی را انجام می‌دهند. کاری که این دستگاه‌ها امروزه می‌توانند انجام دهند، چشمگیر است.»
با توجه به الزامات خلوص، تعداد جوش‌های مورد نیاز و ضخامت دیواره نازک، جوشکاری اوربیتال انتخاب هوشمندانه‌ای برای این نوع پروژه است. برای کار لوله‌کشی کنترل فرآیند جریان هوا، Hammer اغلب روی فولاد ضد زنگ 316L جوشکاری می‌کند.
«اینجاست که کار خیلی ظریف می‌شود. ما داریم درباره جوشکاری روی فلز نازک کاغذی صحبت می‌کنیم. در جوشکاری دستی، کوچکترین تنظیمی می‌تواند جوش را خراب کند. به همین دلیل است که ما دوست داریم از یک سر جوش اوربیتال استفاده کنیم، جایی که می‌توانیم هر قسمت از لوله را تنظیم کنیم و قبل از قرار دادن قطعه در آن، آن را بی‌نقص کنیم. ما قدرت را تا مقدار مشخصی کم می‌کنیم تا بدانیم وقتی قطعه را در آنجا قرار می‌دهیم، بی‌نقص خواهد بود. با دست، تغییر با چشم انجام می‌شود و اگر بیش از حد پدال بزنیم، می‌تواند مستقیماً از طریق ماده نفوذ کند.»
این کار شامل صدها جوش است که باید یکسان باشند. دستگاه جوش اوربیتال مورد استفاده برای این کار، یک جوش را در سه دقیقه انجام می‌دهد؛ وقتی هامر با حداکثر سرعت کار می‌کند، می‌تواند همان لوله فولادی ضد زنگ را به صورت دستی در حدود یک دقیقه جوش دهد.
هامر گفت: «با این حال، دستگاه کند نمی‌شود. شما آن را اول صبح با حداکثر سرعت اجرا می‌کنید و تا پایان روز، هنوز با حداکثر سرعت کار می‌کند. من آن را اول صبح با حداکثر سرعت اجرا می‌کنم، اما در نهایت، اینطور نیست.»
جلوگیری از ورود آلاینده‌ها به لوله‌های فولادی ضد زنگ بسیار مهم است، به همین دلیل لحیم‌کاری با خلوص بالا در صنعت نیمه‌هادی اغلب در یک اتاق تمیز، یک محیط کنترل‌شده که از ورود آلاینده‌ها به ناحیه لحیم‌کاری جلوگیری می‌کند، انجام می‌شود.
هامر از همان تنگستن تیز شده‌ای که در دستگاه Orbiter استفاده می‌کند، در مشعل‌های دستی خود استفاده می‌کند. در حالی که آرگون خالص، در جوشکاری دستی و اوربیتال، تخلیه خارجی و داخلی را فراهم می‌کند، جوشکاری با دستگاه‌های اوربیتال نیز از انجام شدن در یک فضای بسته سود می‌برد. وقتی تنگستن خارج می‌شود، پوسته با گاز پر می‌شود و جوش را از اکسیداسیون محافظت می‌کند. هنگام استفاده از مشعل دستی، گاز فقط به یک طرف لوله‌ای که در حال حاضر جوشکاری می‌شود، دمیده می‌شود.
جوش‌های اوربیتال عموماً تمیزتر هستند زیرا گاز، لوله را مدت طولانی‌تری می‌پوشاند. پس از شروع جوشکاری، آرگون تا زمانی که جوشکار مطمئن شود جوش به اندازه کافی سرد شده است، محافظت ایجاد می‌کند.
شرکت Axenics با تعدادی از مشتریان انرژی‌های جایگزین که سلول‌های سوختی هیدروژنی مورد نیاز برای انواع وسایل نقلیه را تولید می‌کنند، همکاری می‌کند. به عنوان مثال، برخی از لیفتراک‌های ساخته شده برای استفاده در فضای داخلی، برای جلوگیری از تخریب مواد خوراکی توسط محصولات جانبی شیمیایی، به سلول‌های سوختی هیدروژنی متکی هستند. تنها محصول جانبی یک سلول سوختی هیدروژنی، آب است.
یکی از مشتریان بسیاری از الزامات مشابه یک تولیدکننده نیمه‌هادی، مانند خلوص و قوام جوش، را داشت. این شرکت می‌خواهد از فولاد ضد زنگ 321 برای جوشکاری دیواره نازک استفاده کند. با این حال، کار، نمونه‌سازی اولیه یک منیفولد با چندین دسته سوپاپ بود که هر کدام در جهت متفاوتی بیرون زده بودند و فضای کمی برای جوشکاری باقی می‌گذاشتند.
یک دستگاه جوش اوربیتال مناسب برای این کار حدود ۲۰۰۰ دلار قیمت دارد و می‌توان از آن برای ساخت تعداد کمی قطعه با هزینه تخمینی ۲۵۰ دلار استفاده کرد. این کار از نظر مالی منطقی نیست. با این حال، هامر راه‌حلی دارد که تکنیک‌های جوشکاری دستی و اوربیتال را با هم ترکیب می‌کند.
هامر می‌گوید: «در این مورد، من از یک میز دوار استفاده می‌کنم.» در واقع همان عمل جوشکاری اوربیتال است، اما شما لوله را می‌چرخانید، نه الکترود تنگستن را دور لوله. من از مشعل دستی‌ام استفاده می‌کنم، اما می‌توانم مشعلم را با یک گیره در جای خود نگه دارم، بنابراین بدون دخالت دست است، بنابراین جوش در اثر لرزش یا تکان خوردن دست انسان آسیب نمی‌بیند. این امر بسیاری از عوامل خطای انسانی را از بین می‌برد. به اندازه جوشکاری اوربیتال بی‌نقص نیست زیرا در یک محیط بسته انجام نمی‌شود، اما این نوع جوشکاری را می‌توان در یک محیط اتاق تمیز انجام داد تا آلاینده‌ها از بین بروند.
در حالی که فناوری جوشکاری اوربیتال، خلوص و تکرارپذیری را ارائه می‌دهد، هامر و جوشکاران همکارش می‌دانند که یکپارچگی جوش برای جلوگیری از خرابی ناشی از شکست جوش بسیار مهم است. این شرکت برای همه جوش‌های اوربیتال از آزمایش غیرمخرب (NDT) و گاهی آزمایش مخرب استفاده می‌کند.
هامر می‌گوید: «هر جوشکاری که انجام می‌دهیم از نظر بصری تأیید می‌شود. پس از آن، جوش‌ها با طیف‌سنج هلیوم آزمایش می‌شوند. بسته به مشخصات یا نیازهای مشتری، برخی از جوش‌ها تحت آزمایش رادیوگرافی قرار می‌گیرند. آزمایش مخرب نیز یک گزینه است.»
آزمایش مخرب ممکن است شامل آزمایش استحکام کششی برای تعیین استحکام کششی نهایی جوش باشد. برای اندازه‌گیری حداکثر تنشی که یک جوش روی ماده‌ای مانند فولاد ضد زنگ 316L می‌تواند قبل از شکست تحمل کند، این آزمایش فلز را تا نقطه شکست آن کشیده و منبسط می‌کند.
جوش‌های مشتریان انرژی‌های جایگزین گاهی اوقات تحت آزمایش غیرمخرب فراصوتی بر روی قطعات جوش داده شده از مبدل‌های حرارتی سه کاناله سلول‌های سوختی هیدروژنی مورد استفاده در ماشین‌آلات و وسایل نقلیه انرژی‌های جایگزین قرار می‌گیرند.
هامر می‌گوید: «این یک آزمایش حیاتی است زیرا بیشتر قطعاتی که ما ارسال می‌کنیم، گازهای بالقوه خطرناکی دارند که از آنها عبور می‌کنند. برای ما و مشتریانمان بسیار مهم است که فولاد ضد زنگ بی‌عیب و نقص باشد و هیچ نقطه نشتی نداشته باشد.»
مجله لوله و لوله (Tube & Pipe Journal) در سال ۱۹۹۰ اولین مجله‌ای بود که به خدمت‌رسانی به صنعت لوله‌های فلزی اختصاص داده شد. امروزه، این مجله تنها نشریه در آمریکای شمالی است که به این صنعت اختصاص داده شده و به معتبرترین منبع اطلاعات برای متخصصان لوله تبدیل شده است.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The FABRICATOR، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
نسخه دیجیتالی مجله لوله و لوله اکنون به طور کامل در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می‌کند.
از دسترسی کامل به نسخه دیجیتال STAMPING Journal لذت ببرید، که آخرین پیشرفت‌های تکنولوژیکی، بهترین شیوه‌ها و اخبار صنعت را برای بازار مهرزنی فلزات ارائه می‌دهد.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The Fabricator به زبان اسپانیایی، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.