Även om orbitalsvetstekniken inte är ny, fortsätter den att utvecklas och blir mer kraftfull och mångsidig, särskilt när det gäller rörsvetsning. En intervju med Tom Hammer, en skicklig svetsare på Axenics i Middleton, Massachusetts, avslöjar de många sätt som denna teknik kan användas för att lösa svåra svetsproblem. Bild med tillstånd av Axenics
Orbitalsvetsning har funnits i cirka 60 år och har automatiserat GMAW-processen. Detta är en pålitlig och praktisk metod för att utföra flera svetsar, även om vissa OEM-tillverkare och tillverkare ännu inte har använt kraften hos orbitalsvetsar, utan förlitar sig på handsvetsning eller andra strategier för att sammanfoga metallrör.
Principerna för orbitalsvetsning har funnits i årtionden, men de nya orbitalsvetsarnas kapacitet gör dem till ett kraftfullare verktyg i svetsarens verktygslåda, eftersom många nu har "smarta" funktioner som gör det enklare att programmera och bearbeta innan själva svetsningen. Börja med snabba, exakta justeringar för att säkerställa konsekventa, rena och tillförlitliga svetsningar.
Axenics svetsteam i Middleton, Massachusetts, är en kontraktskomponenttillverkare som vägleder många av sina kunder i orbitalsvetsningsmetoder om rätt element finns för jobbet.
”Där det var möjligt ville vi eliminera den mänskliga faktorn vid svetsning, eftersom orbitalsvetsare generellt sett producerar svetsar av högre kvalitet”, säger Tom Hammer, en skicklig svetsare på Axenics.
Även om den tidigaste svetsningen utfördes för 2000 år sedan, är modern svetsning en extremt avancerad process som är en integrerad del av andra moderna teknologier och processer. Orbitalsvetsning kan till exempel användas för att skapa de högrena rörsystem som används för att producera halvledarskivor som används i i princip all elektronik idag.
En av Axenics kunder ingår i denna leveranskedja. De sökte en kontraktstillverkare för att få hjälp att utöka sin produktionskapacitet, särskilt genom att skapa och installera rena kanaler i rostfritt stål som låter gaser passera genom wafertillverkningsprocessen.
Även om orbitalsvetsenheter och roterande bord med brännarklämmor finns tillgängliga för de flesta rörformiga jobb hos Axenics, utesluter dessa inte tillfällig handsvetsning.
Hammer och svetsteamet granskade kundens krav och ställde frågor, med hänsyn till kostnads- och tidsfaktorer:
De roterande, kapslade orbitalsvetsarna som används av Hammer är Swagelok M200 och Arc Machines modell 207A. De kan hålla rör på 1/16 till 4 tum.
”Mikrohuvuden gör att vi kan komma in i väldigt trånga utrymmen”, sa han. ”En begränsning med orbitalsvetsning är om vi har ett huvud som passar en specifik skarv. Men idag kan man också linda en kedja runt röret man svetsar. Svetsaren kan svetsas över kedjan, och det finns i princip ingen gräns för hur stora svetsar man kan utföra. Jag har sett några uppställningar som svetsar på 20-tumsrör. Det är imponerande vad dessa maskiner kan göra idag.”
Med tanke på renhetskraven, antalet svetsfogar som krävs och den tunna väggtjockleken är orbitalsvetsning ett smart val för den här typen av projekt. För rörledningar för luftflödeskontroll svetsar Hammer ofta på 316L rostfritt stål.
"Det är då det blir riktigt subtilt. Vi pratar om svetsning på papperstunn metall. Vid handsvetsning kan minsta lilla justering bryta svetsen. Det är därför vi gillar att använda ett orbitalt svetshuvud, där vi kan justera varje del av röret och göra det perfekt innan vi sätter in delen i det. Vi sänker effekten till en viss mängd så att vi vet att när vi sätter in delen kommer den att vara perfekt. För hand görs ändringen med ögat, och om vi trampar för hårt kan den tränga direkt igenom materialet."
Jobbet består av hundratals svetsar som måste vara identiska. Orbitalsvetsen som används för detta jobb gör en svets på tre minuter; när Hammer arbetar i toppfart kan han manuellt svetsa samma rostfria stålrör på ungefär en minut.
”Maskinen saktar dock inte ner. Du kör den på maxhastighet första gången på morgonen, och i slutet av dagen går den fortfarande på maxhastighet”, sa Hammer. ”Jag kör den på maxhastighet första gången på morgonen, men i slutändan är det inte så.”
Att förhindra att föroreningar kommer in i rostfria stålrör är avgörande, vilket är anledningen till att högrenhetslödning inom halvledarindustrin ofta utförs i ett renrum, en kontrollerad miljö som förhindrar att föroreningar kommer in i lödområdet.
Hammer använder samma förslipade volfram i sina handbrännare som han använder i Orbiter. Medan ren argon ger extern och intern spolning vid manuell och orbitalsvetsning, drar svetsning med orbitala maskiner också nytta av att utföras i ett slutet utrymme. När volframet kommer ut fylls skalet med gas och skyddar svetsen från oxidation. När man använder en handbrännare blåses gasen bara till ena sidan av röret som för närvarande svetsas.
Orbitalsvetsar är generellt renare eftersom gasen täcker röret längre. När svetsningen börjar ger argon skydd tills svetsaren är säker på att svetsen är tillräckligt kall.
Axenics samarbetar med ett antal kunder inom alternativ energi som tillverkar vätgasbränsleceller som driver en mängd olika fordon. Till exempel förlitar sig vissa gaffeltruckar som är byggda för inomhusbruk på vätgasbränsleceller för att förhindra att kemiska biprodukter förstör ätbara råvaror. Den enda biprodukten från en vätgasbränslecell är vatten.
En av kunderna hade många av samma krav som en halvledartillverkare, såsom svetsrenhet och konsistens. De vill använda 321 rostfritt stål för tunnväggssvetsning. Arbetet bestod dock av att prototypa ett grenrör med flera ventilbankar, där var och en sticker ut i olika riktningar, vilket lämnade lite utrymme för svetsning.
En orbitalsvets som är lämplig för jobbet kostar cirka 2 000 dollar och kan användas för att tillverka ett litet antal delar, med en uppskattad kostnad på 250 dollar. Det är inte ekonomiskt vettigt. Hammer har dock en lösning som kombinerar manuella och orbitala svetstekniker.
”I det här fallet skulle jag använda ett roterande bord”, säger Hammer. ”Det är faktiskt samma funktion som en orbitalsvets, men du snurrar röret, inte volframelektroden runt röret. Jag använder min handbrännare, men jag kan hålla min brännare på plats med ett skruvstäd. Placera den så att den är handsfree så att svetsen inte skadas av mänskliga handskakningar eller skakningar. Detta eliminerar mycket av den mänskliga felfaktorn. Det är inte lika perfekt som orbitalsvetsning eftersom det inte sker i en sluten miljö, men den här typen av svetsning kan utföras i en renrumsmiljö för att eliminera föroreningar.”
Medan orbitalsvetsteknik erbjuder renhet och repeterbarhet, vet Hammer och hans svetskollegor att svetsintegritet är avgörande för att förhindra driftstopp på grund av svetsfel. Företaget använder oförstörande provning (NDT), och ibland destruktiv provning, för alla orbitalsvetsar.
”Varje svets vi gör verifieras visuellt”, säger Hammer. ”Efteråt testas svetsarna med en heliumspektrometer. Beroende på specifikationen eller kundens krav radiografiskt testas vissa svetsar. Destruktiv provning är också ett alternativ.”
Destruktiv provning kan innefatta draghållfasthetsprovning för att bestämma svetsens slutliga draghållfasthet. För att mäta den maximala spänningen en svets på ett material som 316L rostfritt stål kan motstå innan brott, sträcker och utsträcker provet metallen till dess brottpunkt.
Svetsar från kunder som använder alternativ energi utsätts ibland för ultraljuds- och oförstörande tester på komponentsvetsar i trekanaliga värmeväxlare med vätgasbränsleceller som används i maskiner och fordon för alternativ energi.
”Detta är ett kritiskt test eftersom de flesta komponenter vi levererar har potentiellt farliga gaser som passerar genom dem. Det är mycket viktigt för oss och våra kunder att det rostfria stålet är felfritt, utan några läckagepunkter”, säger Hammer.
Tube & Pipe Journal blev den första tidskriften som ägnades åt metallrörsindustrin år 1990. Idag är den fortfarande den enda publikationen i Nordamerika som är inriktad på branschen och har blivit den mest betrodda informationskällan för rörproffs.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The FABRICATOR, enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu helt tillgänglig och ger enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Få fullständig tillgång till den digitala utgåvan av STAMPING Journal, som ger de senaste tekniska framstegen, bästa praxis och branschnyheter för metallstämplingsmarknaden.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The Fabricator på spanska, enkel åtkomst till värdefulla branschresurser.