Chociaż technologia spawania orbitalnego nie jest nowa, wciąż się rozwija, stając się coraz bardziej wydajna i wszechstronna, zwłaszcza jeśli chodzi o spawanie rur. Wywiad z Tomem Hammerem, wykwalifikowanym spawaczem z Axenics w Middleton w stanie Massachusetts, ujawnia wiele sposobów, w jakie można wykorzystać tę technikę do rozwiązywania trudnych problemów spawalniczych. Zdjęcie dzięki uprzejmości Axenics
Spawanie orbitalne jest stosowane od około 60 lat, automatyzując proces spawania metodą GMAW. Jest to niezawodna i praktyczna metoda wykonywania wielu spoin, chociaż niektórzy producenci OEM i wytwórcy nie wykorzystali jeszcze mocy spawarek orbitalnych, polegając na spawaniu ręcznym lub innych strategiach łączenia rur metalowych.
Zasady spawania orbitalnego są znane od dziesięcioleci, ale możliwości nowych spawarek orbitalnych sprawiają, że są one potężniejszym narzędziem w zestawie narzędzi spawacza, ponieważ wiele z nich ma teraz „inteligentne” funkcje, które ułatwiają programowanie i przetwarzanie przed faktycznym spawaniem. Zacznij od szybkich, precyzyjnych regulacji, aby zapewnić spójne, czyste i niezawodne spoiny.
Zespół spawaczy firmy Axenics w Middleton w stanie Massachusetts to producent podzespołów działający na zlecenie, który udziela wielu swoim klientom wskazówek dotyczących spawania orbitalnego, jeśli istnieją odpowiednie elementy do danego zadania.
„Chcieliśmy wyeliminować czynnik ludzki ze spawania tam, gdzie było to możliwe, ponieważ spawarki orbitalne zazwyczaj zapewniają spoiny wyższej jakości” — mówi Tom Hammer, wykwalifikowany spawacz w firmie Axenics.
Chociaż pierwsze metody spawania stosowano 2000 lat temu, współczesne spawanie jest niezwykle zaawansowanym procesem, stanowiącym integralną część innych nowoczesnych technologii i procesów. Przykładowo, spawanie orbitalne może być stosowane do tworzenia systemów rurowych o wysokiej czystości, wykorzystywanych do produkcji płytek półprzewodnikowych, które są obecnie stosowane w praktycznie każdej elektronice.
Jednym z klientów firmy Axenics jest jej część. Firma szukała producenta kontraktowego, który pomógłby jej zwiększyć moce produkcyjne, a konkretnie stworzyć i zainstalować czyste kanały ze stali nierdzewnej, które umożliwiają przepływ gazów w procesie produkcji płytek.
Choć w firmie Axenics do większości prac związanych z spawaniem rur dostępne są urządzenia do spawania orbitalnego i stoły obrotowe z zaciskami palników, nie wyklucza to sporadycznego spawania ręcznego.
Firma Hammer i zespół spawalniczy przeanalizowali wymagania klienta i zadali pytania, biorąc pod uwagę czynniki związane z kosztami i czasem:
Zamknięte orbitalne spawarki obrotowe używane przez firmę Hammer to Swagelok M200 i Arc Machines Model 207A. Mogą one spawać rury o średnicy od 1/16 do 4 cali.
„Mikrogłowice pozwalają nam dotrzeć do bardzo ciasnych miejsc” — powiedział. „Jednym z ograniczeń spawania orbitalnego jest to, czy mamy głowicę pasującą do konkretnego połączenia. Ale dzisiaj można również owinąć łańcuch wokół spawanej rury. Spawarka może przejść nad łańcuchem i zasadniczo nie ma ograniczeń co do rozmiaru spoin, które można wykonać. Widziałem kilka konfiguracji, które spawały rury o średnicy 20 cali. To imponujące, co te maszyny potrafią dzisiaj zrobić”.
Biorąc pod uwagę wymagania dotyczące czystości, liczbę wymaganych spoin i cienką grubość ścianek, spawanie orbitalne jest mądrym wyborem w przypadku tego typu projektów. W przypadku prac nad rurociągami sterującymi przepływem powietrza firma Hammer często spawa stal nierdzewną 316L.
„Wtedy robi się naprawdę subtelnie. Mówimy o spawaniu cienkiego jak papier metalu. Przy spawaniu ręcznym najmniejsza regulacja może zerwać spoinę. Dlatego lubimy używać orbitalnej głowicy spawalniczej, gdzie możemy ustawić każdą część rury i doprowadzić ją do perfekcji przed włożeniem do niej części. Zmniejszamy moc do określonej wartości, aby wiedzieć, że kiedy włożymy tam część, będzie idealna. Ręcznie zmiana jest dokonywana na oko, a jeśli pedałujemy za mocno, może ona przeniknąć bezpośrednio przez materiał”.
Zadanie składa się z setek identycznych spoin. Spawarka orbitalna używana do tego zadania wykonuje spoinę w trzy minuty; gdy Hammer pracuje z maksymalną prędkością, jest w stanie ręcznie zespawać tę samą rurę ze stali nierdzewnej w ciągu około minuty.
„Jednak maszyna nie zwalnia. Uruchamiasz ją na maksymalnej prędkości rano, a pod koniec dnia nadal działa na maksymalnej prędkości” — powiedział Hammer. „Uruchamiam ją na maksymalnej prędkości rano, ale ostatecznie tak nie jest”.
Zapobieganie przedostawaniu się zanieczyszczeń do rur ze stali nierdzewnej jest niezwykle istotne, dlatego lutowanie o wysokiej czystości w przemyśle półprzewodnikowym często odbywa się w czystym pomieszczeniu, czyli kontrolowanym środowisku, które zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń do lutowanego obszaru.
Hammer używa w palnikach ręcznych tego samego wstępnie naostrzonego wolframu, którego używa w Orbiterze. Podczas gdy czysty argon zapewnia zewnętrzne i wewnętrzne oczyszczanie podczas spawania ręcznego i orbitalnego, spawanie maszynami orbitalnymi ma tę zaletę, że odbywa się w zamkniętej przestrzeni. Gdy wolfram wychodzi, powłoka wypełnia się gazem i chroni spoinę przed utlenianiem. Podczas używania palnika ręcznego gaz jest wdmuchiwany tylko na jedną stronę rury, która jest aktualnie spawana.
Spoiny orbitalne są zazwyczaj czystsze, ponieważ gaz dłużej otula rurę. Po rozpoczęciu spawania argon zapewnia ochronę, dopóki spawacz nie upewni się, że spoina jest wystarczająco zimna.
Axenics współpracuje z wieloma klientami z branży energii alternatywnej, którzy produkują ogniwa paliwowe wodorowe zasilające różnego rodzaju pojazdy. Na przykład niektóre wózki widłowe przeznaczone do użytku wewnątrz pomieszczeń wykorzystują ogniwa paliwowe wodorowe, aby zapobiec niszczeniu zapasów żywności przez chemiczne produkty uboczne. Jedynym produktem ubocznym ogniwa paliwowego wodorowego jest woda.
Jeden z klientów miał wiele z tych samych wymagań, co producent półprzewodników, takich jak czystość i spójność spoin. Chciał używać stali nierdzewnej 321 do spawania cienkościennych elementów. Jednak praca polegała na stworzeniu prototypu kolektora z wieloma rzędami zaworów, z których każdy wystaje w innym kierunku, pozostawiając niewiele miejsca na spawanie.
Spawarka orbitalna odpowiednia do tego zadania kosztuje około 2000 dolarów i można nią wykonać niewielką liczbę części, których szacowany koszt wynosi 250 dolarów. Nie jest to opłacalne. Jednak firma Hammer ma rozwiązanie, które łączy w sobie techniki spawania ręcznego i orbitalnego.
„W tym przypadku użyłbym stołu obrotowego”, mówi Hammer. „To właściwie ta sama czynność, co w przypadku spawarki orbitalnej, ale obracasz rurę, a nie elektrodę wolframową wokół rury. Używam palnika ręcznego, ale mogę trzymać palnik w miejscu za pomocą imadła. Umieszczony tak, aby nie trzeba było dotykać go rękami, dzięki czemu spoina nie zostanie uszkodzona przez potrząsanie lub trzęsienie ludzką ręką. Eliminuje to wiele czynników błędu ludzkiego. Nie jest to tak doskonałe jak spawanie orbitalne, ponieważ nie odbywa się w zamkniętym środowisku, ale ten typ Spawanie można wykonywać w czystym pomieszczeniu, aby wyeliminować zanieczyszczenia”.
Chociaż technologia spawania orbitalnego zapewnia czystość i powtarzalność, Hammer i jego koledzy spawacze wiedzą, że integralność spoin ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania przestojom spowodowanym przez wady spoin. Firma stosuje badania nieniszczące (NDT), a czasem badania niszczące, w przypadku wszystkich spoin wykonywanych metodą orbitalną.
„Każde wykonane przez nas spawanie jest potwierdzane wizualnie” — mówi Hammer. „Następnie spawy są testowane spektrometrem helowym. W zależności od specyfikacji lub wymagań klienta, niektóre spawy są testowane radiograficznie. Badanie niszczące jest również opcją”.
Badania niszczące mogą obejmować badanie wytrzymałości na rozciąganie w celu określenia ostatecznej wytrzymałości na rozciąganie spoiny. Aby zmierzyć maksymalne naprężenie, jakie spoina wykonana z materiału, takiego jak stal nierdzewna 316L, może wytrzymać przed zniszczeniem, podczas badania metal jest rozciągany do punktu zerwania.
Spoiny wykonywane przez klientów korzystających z alternatywnych źródeł energii są czasami poddawane ultradźwiękowym badaniom nieniszczącym w przypadku spoin elementów trójkanałowych ogniw paliwowych wodorowych z wymiennikiem ciepła stosowanych w maszynach i pojazdach wykorzystujących alternatywne źródła energii.
„To krytyczny test, ponieważ większość wysyłanych przez nas komponentów ma potencjalnie niebezpieczne gazy przechodzące przez nie. Dla nas i naszych klientów bardzo ważne jest, aby stal nierdzewna była nieskazitelna, bez żadnych punktów przecieku” – mówi Hammer.
W 1990 roku czasopismo Tube & Pipe Journal stało się pierwszym magazynem poświęconym branży rur metalowych. Obecnie jest to jedyne czasopismo w Ameryce Północnej poświęcone tej branży i najbardziej wiarygodne źródło informacji dla specjalistów zajmujących się rurami.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowa edycja czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępna, umożliwiając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym dostępem do cyfrowej wersji czasopisma STAMPING Journal, w którym znajdziesz najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe dla rynku tłoczenia metali.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The Fabricator w języku hiszpańskim, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.