오비탈 용접 기술은 새로운 것이 아니지만 계속 발전하여 더욱 강력하고 다재다능해지고 있으며 특히 파이프 용접 분야에서 더욱 그렇습니다. 매사추세츠주 미들턴에 있는 Axenics의 숙련된 용접공인 Tom Hammer와의 인터뷰에서는 이 기술을 사용하여 어려운 용접 문제를 해결할 수 있는 다양한 방법이 밝혀졌습니다. 이미지 제공: Axenics
오비탈 용접은 GMAW 공정에 자동화를 추가하여 약 60년 전부터 사용되어 왔습니다. 이는 다중 용접을 수행하는 안정적이고 실용적인 방법이지만, 일부 OEM과 제조업체는 아직 오비탈 용접기의 힘을 사용하지 않고 수동 용접이나 다른 방법을 사용하여 금속 튜브를 접합합니다.
오비탈 용접의 원리는 수십 년 전부터 존재해 왔지만, 새로운 오비탈 용접기의 성능은 용접공의 툴킷에서 더욱 강력한 도구가 되었습니다. 이제 많은 오비탈 용접기가 실제 용접 전에 프로그래밍하고 가공하기 쉽게 해주는 "스마트" 기능을 갖추고 있기 때문입니다. 일관되고 순수하며 신뢰할 수 있는 용접을 보장하려면 빠르고 정밀한 조정부터 시작하세요.
매사추세츠주 미들턴에 있는 Axenics의 용접팀은 작업에 적합한 요소가 있는 경우 많은 고객에게 오비탈 용접 실습을 지도하는 계약 부품 제조업체입니다.
Axenics의 숙련된 용접공인 톰 해머는 "가능하다면 용접에서 인적 요소를 없애고 싶었습니다. 궤도 용접공은 일반적으로 더 높은 품질의 용접을 생산하기 때문입니다."라고 말합니다.
최초의 용접은 2000년 전에 이루어졌지만, 현대 용접은 다른 현대 기술과 공정에 필수적인 매우 진보된 공정입니다. 예를 들어, 오비탈 용접은 오늘날 기본적으로 모든 전자 제품에 들어가는 반도체 웨이퍼를 생산하는 데 사용되는 고순도 배관 시스템을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
Axenics의 고객 중 한 곳이 이 공급망에 속해 있습니다. 이 회사는 생산 용량을 확장하는 데 도움이 되는 계약 제조업체를 찾았으며, 구체적으로는 웨이퍼 제조 공정을 통해 가스가 통과할 수 있는 깨끗한 스테인리스 스틸 채널을 만들고 설치했습니다.
Axenics에서는 대부분의 관형 작업에 궤도 용접 장치와 토치 클램프가 달린 회전 테이블을 제공하지만, 가끔씩 손으로 용접하는 것도 가능합니다.
Hammer와 용접팀은 비용과 시간 요소를 고려하여 고객의 요구 사항을 검토하고 질문을 던졌습니다.
Hammer에서 사용하는 회전식 폐쇄형 오비탈 용접기는 Swagelok M200과 Arc Machines 모델 207A입니다. 이 제품은 1/16인치에서 4인치까지의 튜빙을 용접할 수 있습니다.
"마이크로헤드를 사용하면 아주 좁은 공간도 뚫을 수 있습니다."라고 그는 말했다. "오비탈 용접의 한 가지 한계는 특정 접합부에 맞는 헤드가 있는지 여부입니다. 하지만 요즘에는 용접하는 파이프에 체인을 감을 수도 있습니다. 용접공이 체인 위로 올라갈 수 있고, 용접 크기에는 사실상 제한이 없습니다. 20인치 파이프에 용접하는 장비를 본 적도 있습니다. 오늘날 이 기계들이 할 수 있는 일은 정말 놀랍습니다."
순도 요구 사항, 필요한 용접 횟수, 얇은 벽 두께를 고려할 때, 이러한 유형의 프로젝트에는 오비탈 용접이 현명한 선택입니다. 공기 흐름 프로세스 제어 배관 작업의 경우, Hammer는 316L 스테인리스 스틸을 자주 용접합니다.
"정말 미묘한 부분이죠. 종이처럼 얇은 금속에 용접하는 것과 마찬가지입니다. 수작업 용접은 아주 미세한 조정에도 용접부가 파손될 수 있습니다. 그래서 저희는 오비탈 용접 헤드를 사용하는 것을 선호합니다. 튜브의 각 부분을 다이얼로 조정하여 부품을 넣기 전에 완벽하게 만들 수 있습니다. 부품을 넣었을 때 완벽하게 될지 확인하기 위해 출력을 특정 수준으로 낮춥니다. 수작업 용접은 눈으로 직접 조정하기 때문에 페달을 너무 세게 밟으면 재료에 직접 침투할 수 있습니다."
이 작업은 동일해야 하는 수백 개의 용접으로 구성됩니다. 이 작업에 사용된 오비탈 용접기는 3분 만에 용접을 완료합니다. 해머가 최고 속도로 작업할 때는 약 1분 만에 동일한 스테인리스 스틸 튜브를 수동으로 용접할 수 있습니다.
"하지만 기계는 속도를 늦추지 않아요. 아침에 일어나자마자 최대 속도로 돌리면 하루가 끝날 때까지도 여전히 최대 속도로 돌아가죠." 해머는 말했다. "저는 아침에 일어나자마자 최대 속도로 돌리지만, 결국에는 그렇지 않아요."
오염 물질이 스테인리스 스틸 튜브에 들어가는 것을 방지하는 것은 매우 중요합니다. 따라서 반도체 산업에서 고순도 납땜은 종종 청정실에서 수행됩니다. 청정실은 오염 물질이 납땜 영역에 들어가는 것을 방지하는 통제된 환경입니다.
해머는 오비터에서 사용하는 것과 동일한 미리 날카롭게 한 텅스텐을 핸드 토치에 사용합니다. 순수한 아르곤은 수동 및 오비탈 용접에서 외부 및 내부 정화 기능을 제공하는 반면, 오비탈 머신으로 용접하는 것도 밀폐된 공간에서 수행한다는 이점이 있습니다. 텅스텐이 나오면 쉘이 가스로 채워져 용접부를 산화로부터 보호합니다. 핸드 토치를 사용할 때 가스는 현재 용접 중인 튜브의 한쪽으로만 불어집니다.
오비탈 용접은 일반적으로 가스가 튜브를 더 오랫동안 덮기 때문에 더 깨끗합니다. 용접이 시작되면 아르곤이 용접공이 용접부가 충분히 차가워졌다고 확신할 때까지 보호 기능을 제공합니다.
Axenics는 다양한 차량에 동력을 공급하는 수소 연료 전지를 제조하는 여러 대체 에너지 고객과 협력합니다. 예를 들어, 실내용으로 제작된 일부 지게차는 화학적 부산물이 식용 재고를 파괴하는 것을 방지하기 위해 수소 연료 전지를 사용합니다. 수소 연료 전지의 유일한 부산물은 물입니다.
한 고객은 용접 순도와 일관성 등 반도체 제조업체와 동일한 요구 사항을 많이 갖고 있었습니다. 이 회사는 얇은 벽 용접에 321 스테인리스 스틸을 사용하고자 했습니다. 그러나 작업은 여러 개의 밸브 뱅크가 있는 매니폴드의 프로토타입을 제작하는 것이었고, 각 밸브 뱅크가 다른 방향으로 돌출되어 있어 용접할 공간이 거의 없었습니다.
이 작업에 적합한 오비탈 용접기의 가격은 약 2,000달러이며, 약 250달러의 비용으로 소량의 부품을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 재정적으로 합리적이지 않습니다. 그러나 Hammer는 수동 및 오비탈 용접 기술을 결합한 솔루션을 제공합니다.
"이 경우에는 회전 테이블을 사용할 겁니다."라고 해머는 말합니다. "실제로 오비탈 용접기와 같은 동작이지만, 텅스텐 전극이 튜브 주위를 회전하는 것이 아니라 튜브를 회전시키는 방식입니다. 저는 핸드 토치를 사용하지만, 바이스로 토치를 고정할 수 있습니다. 손을 사용하지 않고도 용접 부위를 고정할 수 있도록 위치를 조정하여 사람의 손이 떨리거나 흔들려도 용접 부위가 손상되지 않도록 합니다. 이렇게 하면 인적 오류 발생 가능성이 크게 줄어듭니다. 밀폐된 환경이 아니기 때문에 오비탈 용접만큼 완벽하지는 않지만, 오염 물질을 제거하기 위해 클린룸 환경에서 용접할 수 있습니다."
궤도 용접 기술은 순도와 반복성을 제공하지만, 해머와 그의 용접 동료들은 용접 불량으로 인한 가동 중단을 방지하려면 용접 무결성이 중요하다는 것을 알고 있습니다. 이 회사는 모든 궤도 용접에 대해 비파괴 검사(NDT)를 사용하고, 때로는 파괴 검사도 실시합니다.
"저희가 제작하는 모든 용접은 육안으로 확인합니다."라고 해머는 말합니다. "이후 헬륨 분광기로 용접부를 검사합니다. 사양이나 고객 요구 사항에 따라 일부 용접부는 방사선 검사를 받습니다. 파괴 검사도 선택 사항입니다."
파괴 시험에는 용접부의 최대 인장 강도를 측정하기 위한 인장 강도 시험이 포함될 수 있습니다. 316L 스테인리스강과 같은 재료의 용접부가 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력을 측정하기 위해 이 시험은 금속을 계속 늘려서 파단점까지 늘립니다.
대체 에너지 고객의 용접은 대체 에너지 기계 및 차량에 사용되는 3채널 열교환기 수소 연료 전지의 구성품 용접부에 대한 초음파 비파괴 검사를 거치는 경우가 있습니다.
"저희가 배송하는 대부분의 부품에는 잠재적으로 위험한 가스가 통과하기 때문에 이 테스트는 매우 중요합니다. 스테인리스 스틸이 누수 지점 없이 완벽하게 제작되는 것은 저희와 고객 모두에게 매우 중요합니다."라고 해머는 말합니다.
Tube & Pipe Journal은 1990년에 금속 파이프 산업에 서비스를 제공하는 최초의 잡지가 되었습니다. 오늘날에도 이 잡지는 북미 지역에서 파이프 산업에 전념하는 유일한 출판물로 남아 있으며, 파이프 전문가를 위한 가장 신뢰할 수 있는 정보 출처가 되었습니다.
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