Čeprav tehnologija orbitalnega varjenja ni nova, se nenehno razvija in postaja vse močnejša ter vsestranska, zlasti ko gre za varjenje cevi. Intervju s Tomom Hammerjem, izkušenim varilcem podjetja Axenics v Middletonu v Massachusettsu, razkriva številne načine uporabe te tehnike za reševanje zahtevnih varilnih problemov. Slika je last podjetja Axenics.
Orbitalno varjenje obstaja že približno 60 let in je dodalo avtomatizacijo postopku GMAW. To je zanesljiva in praktična metoda izvajanja več varov, čeprav nekateri proizvajalci originalne opreme in drugi proizvajalci še niso izkoristili moči orbitalnih varilnih aparatov in se zanašajo na ročno varjenje ali druge strategije za spajanje kovinskih cevi.
Načela orbitalnega varjenja obstajajo že desetletja, vendar zmogljivosti novih orbitalnih varilnih aparatov te aparate naredijo za zmogljivejše orodje v varilčevem naboru orodij, saj imajo mnogi zdaj »pametne« funkcije, ki olajšajo programiranje in obdelavo pred dejanskim varjenjem. Začnite s hitrimi in natančnimi nastavitvami, da zagotovite dosledne, čiste in zanesljive varjene spoje.
Axenicsova ekipa varilcev v Middletonu v Massachusettsu je pogodbeni proizvajalec komponent, ki mnogim svojim strankam svetuje pri praksah orbitalnega varjenja, če za delo obstajajo pravi elementi.
»Kjer je bilo mogoče, smo želeli odpraviti človeški element pri varjenju, saj orbitalni varilni aparati običajno proizvajajo varilne spoje višje kakovosti,« pravi Tom Hammer, izkušen varilec pri podjetju Axenics.
Čeprav je bilo prvo varjenje izvedeno pred 2000 leti, je sodobno varjenje izjemno napreden postopek, ki je sestavni del drugih sodobnih tehnologij in procesov. Orbitalno varjenje se lahko na primer uporablja za ustvarjanje visoko čistih cevnih sistemov, ki se uporabljajo za proizvodnjo polprevodniških rezin, ki se danes uporabljajo v skoraj vsej elektroniki.
Ena od strank podjetja Axenics je del te dobavne verige. Poiskala je pogodbenega proizvajalca, ki bi ji pomagal razširiti proizvodne zmogljivosti, zlasti pri ustvarjanju in namestitvi čistih kanalov iz nerjavečega jekla, ki omogočajo prehod plinov skozi postopek izdelave rezin.
Čeprav so pri podjetju Axenics za večino cevnih del na voljo orbitalne varilne enote in vrtljive mize s sponkami gorilnika, to ne izključuje občasnega ročnega varjenja.
Hammer in varilska ekipa sta pregledala zahteve stranke in postavila vprašanja, pri čemer sta upoštevala stroškovne in časovne dejavnike:
Hammer uporablja rotacijske zaprte orbitalne varilne aparate Swagelok M200 in Arc Machines Model 207A. V njih lahko varite cevi premera od 1/16 do 4 palcev.
»Mikroglave nam omogočajo, da dosežemo zelo tesna mesta,« je dejal. »Ena od omejitev orbitalnega varjenja je, ali imamo glavo, ki ustreza določenemu spoju. Danes pa lahko verigo ovijete tudi okoli cevi, ki jo varite. Varilec lahko gre čez verigo in praktično ni omejitev glede velikosti varov, ki jih lahko izvedete. Videl sem nekaj naprav, ki varijo 20-palčne cevi. Impresivno je, kaj ti stroji danes zmorejo.«
Glede na zahteve glede čistosti, število potrebnih zvarov in debelino tanke stene je orbitalno varjenje pametna izbira za tovrstne projekte. Za cevovode za nadzor pretoka zraka Hammer pogosto vari nerjavno jeklo 316L.
„Takrat postane res subtilno. Govorimo o varjenju tanke kovine. Pri ročnem varjenju lahko že najmanjša sprememba prekine var. Zato radi uporabljamo orbitalno varilno glavo, kjer lahko vsak del cevi natančno namestimo in ga naredimo popolnega, preden vanjo vstavimo del. Moč zmanjšamo na določeno vrednost, da vemo, da bo, ko bomo del vstavili, popoln. Ročno se sprememba izvede na oko, in če preveč vrtimo pedala, lahko prodre neposredno skozi material.“
Delo je sestavljeno iz več sto zvarov, ki morajo biti enaki. Orbitalni varilec, ki se uporablja za to delo, naredi zvar v treh minutah; ko Hammer deluje z največjo hitrostjo, lahko ročno zvari isto cev iz nerjavečega jekla v približno minuti.
»Vendar se stroj ne upočasnjuje. Zjutraj ga zaženete z največjo hitrostjo in do konca dneva še vedno deluje z največjo hitrostjo,« je dejal Hammer. »Zjutraj ga zaženem z največjo hitrostjo, ampak na koncu ni tako.«
Preprečevanje vdora onesnaževalcev v cevi iz nerjavečega jekla je ključnega pomena, zato se visoko čista spajkanja v polprevodniški industriji pogosto izvajajo v čisti sobi, nadzorovanem okolju, ki preprečuje vdor onesnaževalcev v spajkano območje.
Hammer v svojih ročnih gorilnikih uporablja isti predhodno nabrušen volfram kot v Orbiterju. Medtem ko čisti argon zagotavlja zunanje in notranje prepihovanje pri ročnem in orbitalnem varjenju, ima varjenje z orbitalnimi stroji koristi tudi od tega, da se izvaja v zaprtem prostoru. Ko volfram pride ven, se lupina napolni s plinom in zaščiti zvar pred oksidacijo. Pri uporabi ročnega gorilnika se plin vpihuje le na eno stran cevi, ki se trenutno vari.
Orbitalni varilni spoji so običajno čistejši, ker plin dlje časa pokriva cev. Ko se varjenje začne, argon zagotavlja zaščito, dokler varilec ni prepričan, da je varjenje dovolj hladno.
Axenics sodeluje s številnimi strankami na področju alternativne energije, ki proizvajajo vodikove gorivne celice, ki poganjajo različna vozila. Na primer, nekateri viličarji, izdelani za uporabo v zaprtih prostorih, se zanašajo na vodikove gorivne celice, da preprečijo, da bi kemični stranski produkti uničili užitne zaloge. Edini stranski produkt vodikove gorivne celice je voda.
Ena od strank je imela veliko enakih zahtev kot proizvajalec polprevodnikov, kot sta čistost in konsistenca zvara. Za varjenje tankih sten želi uporabiti nerjavno jeklo 321. Vendar je delo vključevalo izdelavo prototipa razdelilnika z več ventilskimi bloki, od katerih vsak štrli v drugo smer, kar je puščalo malo prostora za varjenje.
Orbitalni varilni aparat, primeren za to delo, stane približno 2000 dolarjev, z njim pa je mogoče izdelati majhno število delov, kar znaša približno 250 dolarjev. Finančno gledano se to ne izplača. Vendar pa ima Hammer rešitev, ki združuje ročne in orbitalne tehnike varjenja.
»V tem primeru bi uporabil vrtljivo mizo,« pravi Hammer. »Pravzaprav gre za enako dejanje kot pri orbitalnem varilnem aparatu, le da vrtite cev, ne volframove elektrode okoli cevi. Uporabljam ročni gorilnik, vendar ga lahko držim na mestu s primežem, nameščenim tako, da nimam rok, da var ne bo poškodovan zaradi tresenja ali tresenja človeških rok. To odpravi veliko dejavnika človeške napake. Ni tako popolno kot orbitalno varjenje, ker ni v zaprtem okolju, vendar se ta vrsta varjenja lahko izvaja v čistem prostoru, da se odstranijo onesnaževalci.«
Čeprav tehnologija orbitalnega varjenja ponuja čistost in ponovljivost, Hammer in njegovi kolegi varilci vedo, da je celovitost zvarov ključnega pomena za preprečevanje izpadov zaradi okvar zvarov. Podjetje za vse orbitalne zvare uporablja nedestruktivne preiskave (NDT) in včasih destruktivne preiskave.
»Vsak zvar, ki ga naredimo, je vizualno potrjen,« pravi Hammer. »Nato se zvari preizkusijo s helijevim spektrometrom. Glede na specifikacijo ali zahteve strank se nekateri zvari preizkusijo tudi radiografsko. Možnost je tudi destruktivno testiranje.«
Destruktivno testiranje lahko vključuje testiranje natezne trdnosti za določitev končne natezne trdnosti zvara. Za merjenje največje obremenitve, ki jo lahko zvar na materialu, kot je nerjaveče jeklo 316L, prenese pred zlomom, se s testom kovina razteza do točke lomljenja.
Varjeni spoji, ki jih uporabljajo odjemalci alternativne energije, so včasih podvrženi ultrazvočnemu nedestruktivnemu testiranju na sestavnih delih varjenih spojev trikanalnih toplotnih izmenjevalnikov vodikovih gorivnih celic, ki se uporabljajo v strojih in vozilih za alternativno energijo.
»To je ključni preizkus, ker skozi večino komponent, ki jih pošiljamo, prehajajo potencialno nevarni plini. Za nas in naše stranke je zelo pomembno, da je nerjaveče jeklo brezhibno, brez puščanja,« pravi Hammer.
Revija Tube & Pipe Journal je leta 1990 postala prva revija, posvečena industriji kovinskih cevi. Danes ostaja edina publikacija v Severni Ameriki, posvečena tej industriji, in je postala najbolj zaupanja vreden vir informacij za strokovnjake za cevi.
Zdaj s polnim dostopom do digitalne izdaje revije The FABRICATOR, enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Digitalna izdaja revije The Tube & Pipe Journal je zdaj v celoti dostopna in omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Uživajte v polnem dostopu do digitalne izdaje revije STAMPING Journal, ki ponuja najnovejše tehnološke dosežke, najboljše prakse in novice iz industrije za trg žigosanja kovin.
Zdaj s polnim dostopom do digitalne izdaje revije The Fabricator en Español, enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.