Walaupun teknologi kimpalan orbit bukanlah sesuatu yang baharu, ia terus berkembang, menjadi lebih berkuasa dan serba boleh, terutamanya apabila melibatkan kimpalan paip. Satu temu bual dengan Tom Hammer, seorang pengimpal mahir Axenics di Middleton, Massachusetts, mendedahkan pelbagai cara teknik ini boleh digunakan untuk menyelesaikan masalah kimpalan yang sukar. Imej ihsan Axenics
Kimpalan orbit telah wujud selama kira-kira 60 tahun, menambahkan automasi kepada proses GMAW. Ini adalah kaedah yang andal dan praktikal untuk melakukan pelbagai kimpalan, walaupun sesetengah OEM dan pengeluar masih belum menggunakan kuasa pengimpal orbit, bergantung pada kimpalan tangan atau strategi lain untuk menyambungkan tiub logam.
Prinsip kimpalan orbit telah wujud selama beberapa dekad, tetapi keupayaan pengimpal orbit baharu menjadikannya alat yang lebih berkuasa dalam kit alat pengimpal, kerana kebanyakannya kini mempunyai ciri "pintar" untuk memudahkan program dan pemprosesan sebelum kimpalan sebenar. Mulakan dengan pelarasan yang cepat dan tepat untuk memastikan kimpalan yang konsisten, tulen dan andal.
Pasukan pengimpal Axenics di Middleton, Massachusetts, ialah pengeluar komponen kontrak yang membimbing ramai pelanggannya dalam amalan kimpalan orbit jika elemen yang betul wujud untuk kerja tersebut.
“Jika boleh, kami ingin menghapuskan unsur manusia dalam kimpalan, kerana pengimpal orbital biasanya menghasilkan kimpalan yang berkualiti tinggi,” kata Tom Hammer, seorang pengimpal mahir di Axenics.
Walaupun kimpalan terawal dilakukan 2000 tahun yang lalu, kimpalan moden merupakan proses yang sangat maju yang merupakan sebahagian daripada teknologi dan proses moden yang lain. Contohnya, kimpalan orbit boleh digunakan untuk mencipta sistem perpaipan berketulenan tinggi yang digunakan untuk menghasilkan wafer semikonduktor yang digunakan dalam hampir semua elektronik hari ini.
Salah seorang pelanggan Axenics merupakan sebahagian daripada rantaian bekalan ini. Ia telah mendapatkan pengilang kontrak untuk membantu mengembangkan kapasiti pengeluarannya, khususnya mewujudkan dan memasang saluran keluli tahan karat bersih yang membolehkan gas melalui proses fabrikasi wafer.
Walaupun unit kimpalan orbit dan meja putar dengan pengapit obor tersedia untuk kebanyakan kerja berbentuk tiub di Axenics, ini tidak menghalang kimpalan tangan sekali-sekala.
Tukul dan pasukan kimpalan menyemak keperluan pelanggan dan bertanya soalan, dengan mengambil kira faktor kos dan masa:
Kimpalan orbital tertutup berputar yang digunakan oleh Hammer ialah Swagelok M200 dan Arc Machines Model 207A. Ia boleh memuatkan tiub 1/16 hingga 4 inci.
“Kepala mikro membolehkan kita masuk ke tempat yang sangat sempit,” katanya. “Satu batasan kimpalan orbital ialah sama ada kita mempunyai kepala yang sesuai dengan sambungan tertentu. Tetapi hari ini, anda juga boleh melilit rantai di sekeliling paip yang anda kimpal. Pengimpal boleh melepasi rantai, dan pada dasarnya tiada had saiz kimpalan yang boleh anda lakukan. Saya telah melihat beberapa persediaan yang melakukan kimpalan pada paip 20″. Sungguh mengagumkan apa yang boleh dilakukan oleh mesin ini hari ini.”
Memandangkan keperluan ketulenan, bilangan kimpalan yang diperlukan dan ketebalan dinding yang nipis, kimpalan orbital merupakan pilihan yang bijak untuk projek jenis ini. Untuk kerja-kerja paip kawalan proses aliran udara, Tukul kerap mengimpal pada keluli tahan karat 316L.
“Pada ketika itulah ia menjadi sangat halus. Kita bercakap tentang kimpalan pada logam nipis kertas. Dengan kimpalan tangan, pelarasan yang sedikit sahaja boleh merosakkan kimpalan. Itulah sebabnya kami suka menggunakan kepala kimpalan orbit, di mana kami boleh mendail setiap bahagian tiub dan menjadikannya sempurna sebelum memasukkan bahagian ke dalamnya. Kami mengurangkan kuasa kepada jumlah tertentu supaya kami tahu apabila kami memasukkan bahagian ke dalamnya, ia akan menjadi sempurna. Dengan tangan, perubahan dilakukan dengan mata, dan jika kami mengayuh terlalu banyak, ia boleh menembusi terus melalui bahan.”
Kerja ini terdiri daripada beratus-ratus kimpalan yang mesti sama. Pengimpal orbit yang digunakan untuk kerja ini menghasilkan kimpalan dalam masa tiga minit; apabila Tukul berfungsi pada kelajuan tertinggi, dia boleh mengimpal tiub keluli tahan karat yang sama secara manual dalam masa kira-kira seminit.
“Walau bagaimanapun, mesin itu tidak menjadi perlahan. Anda menjalankannya pada kelajuan maksimum pagi-pagi sekali, dan menjelang penghujung hari, ia masih berjalan pada kelajuan maksimum,” kata Hammer. “Saya menjalankannya pada kelajuan maksimum pagi-pagi sekali, tetapi akhirnya, itu tidak berlaku.”
Mencegah bahan cemar daripada memasuki tiub keluli tahan karat adalah penting, oleh itu pematerian berketulenan tinggi dalam industri semikonduktor sering dilakukan di bilik bersih, persekitaran terkawal yang menghalang bahan cemar daripada memasuki kawasan yang dipateri.
Tukul menggunakan tungsten pra-tajam yang sama dalam obor tangannya yang digunakannya dalam Orbiter. Walaupun argon tulen menyediakan pembersihan luaran dan dalaman dalam kimpalan manual dan orbit, kimpalan oleh mesin orbit juga mendapat manfaat daripada dilakukan di ruang tertutup. Apabila tungsten keluar, cangkerang diisi dengan gas dan melindungi kimpalan daripada pengoksidaan. Apabila menggunakan obor tangan, gas hanya ditiup ke satu sisi tiub yang sedang dikimpal.
Kimpalan orbital pada amnya lebih bersih kerana gas menutup tiub lebih lama. Sebaik sahaja kimpalan bermula, argon memberikan perlindungan sehingga pengimpal yakin kimpalan cukup sejuk.
Axenics bekerjasama dengan beberapa pelanggan tenaga alternatif yang mengeluarkan sel bahan api hidrogen yang menggerakkan pelbagai kenderaan. Contohnya, sesetengah forklift yang dibina untuk kegunaan dalaman bergantung pada sel bahan api hidrogen untuk menghalang hasil sampingan kimia daripada memusnahkan stok yang boleh dimakan. Satu-satunya hasil sampingan sel bahan api hidrogen ialah air.
Salah seorang pelanggan mempunyai banyak keperluan yang sama seperti pengeluar semikonduktor, seperti ketulenan dan konsistensi kimpalan. Ia ingin menggunakan keluli tahan karat 321 untuk kimpalan dinding nipis. Walau bagaimanapun, kerja itu adalah untuk membuat prototaip manifold dengan berbilang bank injap, setiap satunya menonjol ke arah yang berbeza, meninggalkan sedikit ruang untuk kimpalan.
Sebuah mesin kimpalan orbit yang sesuai untuk kerja tersebut berharga kira-kira $2,000, dan ia boleh digunakan untuk membuat sebilangan kecil bahagian, dengan anggaran kos $250. Ia tidak masuk akal dari segi kewangan. Walau bagaimanapun, Hammer mempunyai penyelesaian yang menggabungkan teknik kimpalan manual dan orbit.
“Dalam kes ini, saya akan menggunakan meja putar,” kata Hammer. “Ia sebenarnya tindakan yang sama seperti pengimpal orbit, tetapi anda memutarkan tiub, bukan elektrod tungsten di sekeliling tiub. Saya menggunakan obor tangan saya, tetapi saya boleh memegang obor saya di tempatnya dengan ragum yang diletakkan supaya ia bebas tangan supaya kimpalan tidak akan rosak akibat gegaran atau gegaran tangan manusia. Ini menghapuskan banyak faktor ralat manusia. Ia tidak sesempurna kimpalan orbit kerana ia bukan dalam persekitaran tertutup, tetapi kimpalan jenis ini boleh dilakukan dalam persekitaran bilik bersih untuk menghapuskan bahan cemar.”
Walaupun teknologi kimpalan orbital menawarkan ketulenan dan kebolehulangan, Hammer dan rakan-rakan kimpalannya tahu bahawa integriti kimpalan adalah penting untuk mencegah masa henti akibat kegagalan kimpalan. Syarikat ini menggunakan ujian tanpa musnah (NDT), dan kadangkala ujian musnah, untuk semua kimpalan orbital.
“Setiap kimpalan yang kami buat disahkan secara visual,” kata Hammer. “Selepas itu, kimpalan diuji dengan spektrometer helium. Bergantung pada spesifikasi atau keperluan pelanggan, sesetengah kimpalan diuji secara radiografi. Ujian pemusnah juga merupakan satu pilihan.”
Ujian musnah mungkin termasuk ujian kekuatan tegangan untuk menentukan kekuatan tegangan muktamad kimpalan. Untuk mengukur tegasan maksimum yang boleh ditahan oleh kimpalan pada bahan seperti keluli tahan karat 316L sebelum kegagalan, ujian tersebut meregangkan dan meregangkan logam ke takat pecahnya.
Kimpalan oleh pelanggan tenaga alternatif kadangkala tertakluk kepada ujian tanpa musnah ultrasonik pada kimpalan komponen sel bahan api hidrogen penukar haba tiga saluran yang digunakan dalam jentera dan kenderaan tenaga alternatif.
“Ini merupakan ujian kritikal kerana kebanyakan komponen yang kami hantar mempunyai gas yang berpotensi berbahaya yang melaluinya. Amat penting bagi kami dan pelanggan kami bahawa keluli tahan karat tersebut sempurna, tanpa titik kebocoran,” kata Hammer.
Tube & Pipe Journal menjadi majalah pertama yang dikhaskan untuk industri paip logam pada tahun 1990. Hari ini, ia kekal sebagai satu-satunya penerbitan di Amerika Utara yang dikhaskan untuk industri ini dan telah menjadi sumber maklumat paling dipercayai untuk profesional paip.
Kini dengan akses penuh kepada edisi digital The Fabricator, akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal kini boleh diakses sepenuhnya, menyediakan akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Nikmati akses penuh kepada edisi digital STAMPING Journal, yang menyediakan kemajuan teknologi terkini, amalan terbaik dan berita industri untuk pasaran setem logam.
Kini dengan akses penuh kepada edisi digital The Fabricator en Español, akses mudah kepada sumber industri yang berharga.