Хотя технология орбитальной сварки не нова, она продолжает развиваться, становясь все более мощной и универсальной, особенно когда дело касается сварки труб. Интервью с Томом Хаммером, опытным сварщиком компании Axenics в Миддлтоне, штат Массачусетс, раскрывает множество способов использования этой технологии для решения сложных задач сварки. Изображение предоставлено Axenics
Орбитальная сварка существует уже около 60 лет, добавив автоматизации к процессу GMAW. Это надежный и практичный метод выполнения нескольких сварных швов, хотя некоторые производители оригинального оборудования и оборудования до сих пор не используют возможности орбитальных сварщиков, полагаясь на ручную сварку или другие стратегии для соединения металлических труб.
Принципы орбитальной сварки существуют уже несколько десятилетий, но возможности новых орбитальных сварочных аппаратов делают их более мощным инструментом в наборе инструментов сварщика, поскольку многие из них теперь имеют «умные» функции, упрощающие программирование и обработку перед фактической сваркой. Начните с быстрой и точной настройки, чтобы обеспечить единообразные, чистые и надежные сварные соединения.
Команда сварщиков Axenics в Миддлтоне, штат Массачусетс, является контрактным производителем компонентов, который обучает многих своих клиентов методам орбитальной сварки, если для работы имеются подходящие элементы.
«По возможности мы хотели исключить человеческий фактор при сварке, поскольку орбитальные сварщики, как правило, выполняют сварные швы более высокого качества», — говорит Том Хаммер, опытный сварщик компании Axenics.
Хотя самая ранняя сварка была выполнена 2000 лет назад, современная сварка представляет собой чрезвычайно передовой процесс, являющийся неотъемлемой частью других современных технологий и процессов. Например, орбитальная сварка может использоваться для создания систем трубопроводов высокой чистоты, используемых для производства полупроводниковых пластин, которые сегодня используются практически во всех электронных устройствах.
Один из клиентов Axenics является частью этой цепочки поставок. Компания обратилась к контрактному производителю с просьбой расширить производственные мощности, в частности создать и установить чистые каналы из нержавеющей стали, которые позволяют газам проходить через процесс изготовления пластин.
Хотя в Axenics имеются орбитальные сварочные аппараты и поворотные столы с зажимами для горелок для большинства трубчатых работ, это не исключает возможность периодической ручной сварки.
Hammer и бригада сварщиков рассмотрели требования заказчика и задали вопросы, принимая во внимание факторы стоимости и времени:
Компания Hammer использует роторные орбитальные сварочные аппараты закрытого типа Swagelok M200 и Arc Machines Model 207A. Они могут работать с трубами диаметром от 1/16 до 4 дюймов.
«Микроголовки позволяют нам проникать в очень узкие места», — сказал он. «Одним из ограничений орбитальной сварки является то, есть ли у нас головка, которая подходит для определенного соединения. Но сегодня вы также можете обернуть цепь вокруг трубы, которую вы свариваете. Сварщик может пройти по цепи, и, по сути, нет ограничений на размер сварных швов, которые вы можете выполнить. Я видел несколько установок, которые выполняют сварку на 20-дюймовых трубах. Впечатляет, на что сегодня способны эти машины».
Учитывая требования к чистоте, количество необходимых сварных швов и тонкую толщину стенок, орбитальная сварка является разумным выбором для такого типа проектов. Для работ по трубопроводам управления потоками воздуха Hammer часто применяет сварку на нержавеющей стали марки 316L.
«Вот когда все становится действительно тонким. Мы говорим о сварке тонкого как бумага металла. При ручной сварке малейшая корректировка может сломать сварной шов. Вот почему мы предпочитаем использовать орбитальную сварочную головку, с помощью которой мы можем настроить каждую часть трубки и сделать ее идеальной, прежде чем вставлять в нее деталь. Мы уменьшаем мощность до определенного значения, чтобы знать, что когда мы вставляем туда деталь, она будет идеальной. Вручную изменение делается на глаз, и если мы слишком сильно нажимаем на педаль, она может проникнуть прямо сквозь материал».
Работа состоит из сотен сварных швов, которые должны быть идентичными. Орбитальный сварщик, используемый для этой работы, делает сварку за три минуты; когда Хаммер работает на максимальной скорости, он может вручную сварить ту же трубу из нержавеющей стали примерно за минуту.
«Однако машина не замедляется. Вы запускаете ее на максимальной скорости первым делом с утра, и к концу дня она все еще работает на максимальной скорости», — сказал Хаммер. «Я запускаю ее на максимальной скорости первым делом с утра, но в конечном итоге это не так».
Предотвращение попадания загрязняющих веществ в трубки из нержавеющей стали имеет решающее значение, поэтому высокочистая пайка в полупроводниковой промышленности часто выполняется в чистых помещениях — контролируемой среде, которая предотвращает попадание загрязняющих веществ в зону пайки.
В своих ручных горелках Хаммер использует тот же предварительно заточенный вольфрам, что и в Orbiter. В то время как чистый аргон обеспечивает внешнюю и внутреннюю продувку при ручной и орбитальной сварке, сварка с помощью орбитальных машин также выигрывает от того, что выполняется в закрытом пространстве. Когда вольфрам выходит наружу, оболочка заполняется газом и защищает сварной шов от окисления. При использовании ручной горелки газ подается только в одну сторону трубы, которая в данный момент сваривается.
Орбитальные сварные швы, как правило, чище, поскольку газ дольше покрывает трубку. После начала сварки аргон обеспечивает защиту до тех пор, пока сварщик не убедится, что шов достаточно остыл.
Axenics сотрудничает с рядом клиентов из сферы альтернативной энергетики, которые производят водородные топливные элементы, используемые в различных транспортных средствах. Например, некоторые погрузчики, предназначенные для использования в помещениях, используют водородные топливные элементы, чтобы предотвратить уничтожение съедобных запасов химическими побочными продуктами. Единственным побочным продуктом водородного топливного элемента является вода.
У одного из клиентов были многие из тех же требований, что и у производителя полупроводников, например, чистота и однородность сварного шва. Он хотел использовать нержавеющую сталь марки 321 для сварки тонких стенок. Однако работа заключалась в создании прототипа коллектора с несколькими группами клапанов, каждый из которых выступал в разном направлении, оставляя мало места для сварки.
Орбитальный сварочный аппарат, подходящий для этой работы, стоит около 2000 долларов США, и с его помощью можно изготовить небольшое количество деталей, приблизительная стоимость которых составляет 250 долларов США. Это нецелесообразно с финансовой точки зрения. Однако у Hammer есть решение, которое сочетает в себе методы ручной и орбитальной сварки.
«В этом случае я бы использовал поворотный стол», — говорит Хаммер. «Это на самом деле то же самое действие, что и орбитальная сварка, но вы вращаете трубку, а не вольфрамовый электрод вокруг трубки. Я использую свою ручную горелку, но я могу удерживать ее на месте с помощью тисков. Расположена так, чтобы руки были свободны, и сварной шов не был поврежден дрожанием или тряской человеческой руки. Это устраняет большую часть человеческого фактора ошибок. Она не так идеальна, как орбитальная сварка, потому что она не находится в закрытой среде, но этот тип сварки можно выполнять в условиях чистой комнаты, чтобы исключить загрязнения».
Хотя технология орбитальной сварки обеспечивает чистоту и повторяемость, Хаммер и его коллеги-сварщики знают, что целостность сварного шва имеет решающее значение для предотвращения простоев из-за дефектов сварки. Компания использует неразрушающий контроль (НК), а иногда и разрушающий контроль, для всех орбитальных сварных швов.
«Каждый сварной шов, который мы делаем, визуально подтверждается», — говорит Хаммер. «После этого сварные швы проверяются гелиевым спектрометром. В зависимости от спецификации или требований заказчика некоторые сварные швы подвергаются радиографическому контролю. Разрушающий контроль также является опцией».
Разрушающие испытания могут включать испытание на прочность на растяжение для определения предельной прочности сварного шва. Чтобы измерить максимальное напряжение, которое может выдержать сварной шов на таком материале, как нержавеющая сталь 316L, до разрушения, в ходе испытания металл растягивается и растягивается до точки разрыва.
Сварные швы, изготовленные заказчиками альтернативной энергетики, иногда подвергаются ультразвуковому неразрушающему контролю сварных соединений компонентов трехканальных теплообменников водородных топливных элементов, используемых в машинах и транспортных средствах альтернативной энергетики.
«Это критический тест, поскольку через большинство поставляемых нами компонентов проходят потенциально опасные газы. Для нас и наших клиентов очень важно, чтобы нержавеющая сталь была безупречной, без точек утечки», — говорит Хаммер.
Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным отрасли металлических труб, в 1990 году. Сегодня он остается единственным изданием в Северной Америке, посвященным этой отрасли, и стал самым надежным источником информации для профессионалов в области труб.
Теперь с полным доступом к цифровой версии The FABRICATOR вы можете легко получить доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Электронная версия журнала The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступна, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Воспользуйтесь полным доступом к цифровому изданию журнала STAMPING, в котором представлены новейшие технологические достижения, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь с полным доступом к цифровой версии The Fabricator на испанском языке вы получите легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.