แม้ว่าเทคโนโลยีการเชื่อมแบบวงโคจรจะไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ก็ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จนมีประสิทธิภาพและใช้งานได้หลากหลายมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมท่อ บทสัมภาษณ์กับทอม แฮมเมอร์ ช่างเชื่อมฝีมือดีจากบริษัท Axenics ในเมืองมิดเดิลตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ เผยให้เห็นถึงวิธีการมากมายที่สามารถใช้เทคนิคนี้ในการแก้ปัญหาการเชื่อมที่ยากลำบาก ภาพประกอบจาก Axenics
การเชื่อมแบบวงโคจรมีมาประมาณ 60 ปีแล้ว โดยเป็นการเพิ่มระบบอัตโนมัติให้กับกระบวนการเชื่อม GMAW นี่เป็นวิธีการที่เชื่อถือได้และใช้งานได้จริงสำหรับการเชื่อมหลายชิ้นพร้อมกัน แม้ว่าผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) และผู้ผลิตบางรายยังไม่ได้ใช้ประโยชน์จากพลังของเครื่องเชื่อมแบบวงโคจร โดยยังคงพึ่งพาการเชื่อมด้วยมือหรือกลยุทธ์อื่นๆ ในการเชื่อมท่อโลหะอยู่
หลักการของการเชื่อมแบบวงโคจรนั้นมีมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่ความสามารถของเครื่องเชื่อมแบบวงโคจรรุ่นใหม่ทำให้มันเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในชุดเครื่องมือของช่างเชื่อม เนื่องจากหลายรุ่นในปัจจุบันมีคุณสมบัติ "อัจฉริยะ" ที่ช่วยให้การตั้งโปรแกรมและการประมวลผลก่อนการเชื่อมจริงง่ายขึ้น เริ่มต้นด้วยการปรับแต่งที่รวดเร็วและแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ารอยเชื่อมมีความสม่ำเสมอ บริสุทธิ์ และเชื่อถือได้
ทีมช่างเชื่อมของ Axenics ในเมืองมิดเดิลตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ เป็นผู้ผลิตชิ้นส่วนตามสัญญาที่ให้คำแนะนำแก่ลูกค้าหลายรายเกี่ยวกับการเชื่อมแบบวงโคจร หากมีองค์ประกอบที่เหมาะสมสำหรับงานนั้นๆ
“เราต้องการลดบทบาทของมนุษย์ในการเชื่อมให้เหลือน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพราะเครื่องเชื่อมแบบวงโคจรโดยทั่วไปจะให้รอยเชื่อมที่มีคุณภาพสูงกว่า” ทอม แฮมเมอร์ ช่างเชื่อมฝีมือดีจาก Axenics กล่าว
แม้ว่าการเชื่อมโลหะครั้งแรกจะเกิดขึ้นเมื่อ 2,000 ปีที่แล้ว แต่การเชื่อมโลหะสมัยใหม่เป็นกระบวนการที่ก้าวหน้าอย่างมากและเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีและกระบวนการสมัยใหม่อื่นๆ ตัวอย่างเช่น การเชื่อมแบบวงโคจรสามารถใช้สร้างระบบท่อที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งใช้ในการผลิตแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดในปัจจุบัน
ลูกค้ารายหนึ่งของ Axenics เป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่อุปทานนี้ โดยลูกค้าดังกล่าวได้มองหาผู้ผลิตตามสัญญาเพื่อช่วยขยายกำลังการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสร้างและติดตั้งช่องทางสแตนเลสสะอาดที่ช่วยให้ก๊าซสามารถไหลผ่านกระบวนการผลิตเวเฟอร์ได้
แม้ว่าที่ Axenics จะมีเครื่องเชื่อมแบบวงโคจรและโต๊ะหมุนพร้อมที่หนีบหัวเชื่อมสำหรับงานเชื่อมท่อส่วนใหญ่ แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าจะตัดความเป็นไปได้ของการเชื่อมด้วยมือออกไปได้ทั้งหมด
แฮมเมอร์และทีมเชื่อมโลหะได้ตรวจสอบความต้องการของลูกค้าและสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม โดยคำนึงถึงปัจจัยด้านต้นทุนและเวลา:
เครื่องเชื่อมแบบวงโคจรปิดที่ Hammer ใช้คือ Swagelok M200 และ Arc Machines รุ่น 207A ซึ่งสามารถใช้กับท่อขนาด 1/16 ถึง 4 นิ้วได้
“หัวเชื่อมขนาดเล็กช่วยให้เราเข้าถึงพื้นที่แคบๆ ได้” เขากล่าว “ข้อจำกัดอย่างหนึ่งของการเชื่อมแบบวงโคจรคือ เรามีหัวเชื่อมที่เหมาะสมกับข้อต่อเฉพาะหรือไม่ แต่ปัจจุบัน คุณสามารถใช้โซ่พันรอบท่อที่คุณกำลังเชื่อมได้ ช่างเชื่อมสามารถเคลื่อนที่ไปบนโซ่ได้ และโดยพื้นฐานแล้วไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับขนาดของการเชื่อมที่คุณสามารถทำได้ ผมเคยเห็นบางเครื่องที่เชื่อมท่อขนาด 20 นิ้ว มันน่าประทับใจมากกับสิ่งที่เครื่องจักรเหล่านี้สามารถทำได้ในปัจจุบัน”
เมื่อพิจารณาถึงข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ จำนวนรอยเชื่อมที่จำเป็น และความหนาของผนังที่บาง การเชื่อมแบบวงโคจรจึงเป็นทางเลือกที่ชาญฉลาดสำหรับโครงการประเภทนี้ สำหรับงานท่อควบคุมกระบวนการไหลของอากาศ บริษัท Hammer มักใช้การเชื่อมบนเหล็กกล้าไร้สนิม 316L
“ตรงนั้นแหละที่มันละเอียดอ่อนมาก เรากำลังพูดถึงการเชื่อมโลหะที่บางเหมือนกระดาษ การเชื่อมด้วยมือนั้น การปรับเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้รอยเชื่อมแตกได้ นั่นเป็นเหตุผลที่เราชอบใช้หัวเชื่อมแบบวงโคจร ซึ่งเราสามารถปรับแต่ละส่วนของท่อให้แม่นยำและสมบูรณ์แบบก่อนที่จะใส่ชิ้นส่วนเข้าไป เราลดกำลังไฟลงไปในระดับที่กำหนด เพื่อให้แน่ใจว่าเมื่อเราใส่ชิ้นส่วนเข้าไปแล้วมันจะสมบูรณ์แบบ การเชื่อมด้วยมือ การปรับเปลี่ยนจะทำด้วยสายตา และถ้าเราปรับมากเกินไป มันอาจทะลุผ่านวัสดุได้โดยตรง”
งานนี้ประกอบด้วยรอยเชื่อมหลายร้อยจุดที่ต้องเหมือนกันทุกประการ เครื่องเชื่อมแบบวงโคจรที่ใช้ในงานนี้ใช้เวลาเชื่อมสามนาที แต่เมื่อแฮมเมอร์ทำงานด้วยความเร็วสูงสุด เขาสามารถเชื่อมท่อสแตนเลสเดียวกันด้วยมือได้ในเวลาประมาณหนึ่งนาที
“อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรไม่ได้ทำงานช้าลง คุณใช้งานมันด้วยความเร็วสูงสุดตั้งแต่เช้า และจนถึงสิ้นวัน มันก็ยังคงทำงานด้วยความเร็วสูงสุดอยู่” แฮมเมอร์กล่าว “ผมใช้งานมันด้วยความเร็วสูงสุดตั้งแต่เช้า แต่สุดท้ายแล้ว มันก็ไม่ใช่แบบนั้น”
การป้องกันสิ่งปนเปื้อนไม่ให้เข้าไปในท่อสแตนเลสเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการบัดกรีที่มีความบริสุทธิ์สูงในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จึงมักทำในห้องปลอดเชื้อ ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งปนเปื้อนเข้าไปในบริเวณที่บัดกรี
แฮมเมอร์ใช้ทังสเตนที่ลับคมไว้แล้วแบบเดียวกันกับที่ใช้ในเครื่องเชื่อมแบบวงโคจรในหัวเชื่อมมือถือของเขา ในขณะที่อาร์กอนบริสุทธิ์ให้การไล่ก๊าซทั้งภายนอกและภายในในการเชื่อมแบบมือถือและแบบวงโคจร การเชื่อมด้วยเครื่องเชื่อมแบบวงโคจรยังได้รับประโยชน์จากการทำในพื้นที่ปิดอีกด้วย เมื่อทังสเตนถูกดึงออกมา เปลือกจะเต็มไปด้วยก๊าซและปกป้องรอยเชื่อมจากการเกิดออกซิเดชัน เมื่อใช้หัวเชื่อมมือถือ ก๊าซจะถูกเป่าไปเพียงด้านเดียวของท่อที่กำลังเชื่อมอยู่เท่านั้น
การเชื่อมแบบวงโคจรโดยทั่วไปจะสะอาดกว่า เนื่องจากก๊าซจะปกคลุมท่อได้นานกว่า เมื่อเริ่มการเชื่อมแล้ว อาร์กอนจะช่วยป้องกันจนกว่าช่างเชื่อมจะแน่ใจว่ารอยเชื่อมเย็นตัวลงเพียงพอแล้ว
บริษัท Axenics ร่วมงานกับลูกค้าในกลุ่มพลังงานทางเลือกหลายรายที่ผลิตเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนซึ่งใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับยานพาหนะหลากหลายประเภท ตัวอย่างเช่น รถยกบางรุ่นที่ใช้ภายในอาคารใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเพื่อป้องกันไม่ให้สารเคมีที่เป็นผลพลอยได้ทำลายวัตถุดิบที่ใช้บริโภคได้ โดยผลพลอยได้เพียงอย่างเดียวของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนคือน้ำ
ลูกค้ารายหนึ่งมีข้อกำหนดหลายอย่างคล้ายคลึงกับผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอของรอยเชื่อม ลูกค้าต้องการใช้เหล็กกล้าไร้สนิม 321 สำหรับการเชื่อมผนังบาง อย่างไรก็ตาม งานที่ได้รับมอบหมายคือการสร้างต้นแบบท่อร่วมที่มีชุดวาล์วหลายชุด แต่ละชุดยื่นออกมาในทิศทางที่แตกต่างกัน ทำให้มีพื้นที่สำหรับการเชื่อมน้อยมาก
เครื่องเชื่อมแบบวงโคจรที่เหมาะสมกับงานนี้มีราคาประมาณ 2,000 ดอลลาร์ และสามารถใช้ผลิตชิ้นส่วนจำนวนน้อยได้ โดยมีต้นทุนโดยประมาณ 250 ดอลลาร์ ซึ่งไม่คุ้มค่าในแง่การเงิน อย่างไรก็ตาม บริษัท Hammer มีวิธีแก้ปัญหาที่ผสมผสานเทคนิคการเชื่อมแบบแมนนวลและการเชื่อมแบบวงโคจรเข้าด้วยกัน
“ในกรณีนี้ ผมจะใช้โต๊ะหมุน” แฮมเมอร์กล่าว “จริงๆ แล้วมันก็ทำงานเหมือนกับเครื่องเชื่อมแบบวงโคจร แต่คุณหมุนท่อ ไม่ใช่หมุนอิเล็กโทรดทังสเตนรอบท่อ ผมใช้ไฟฉายมือถือ แต่ผมสามารถยึดไฟฉายไว้ด้วยปากกาจับชิ้นงานได้ โดยจัดตำแหน่งให้มือว่างเพื่อป้องกันไม่ให้รอยเชื่อมเสียหายจากการสั่นหรือการโยกของมือมนุษย์ ซึ่งช่วยลดปัจจัยความผิดพลาดจากมนุษย์ได้มาก มันอาจไม่สมบูรณ์แบบเท่ากับการเชื่อมแบบวงโคจรเพราะมันไม่ได้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ปิดมิดชิด แต่การเชื่อมประเภทนี้สามารถทำได้ในห้องปลอดเชื้อเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน”
แม้ว่าเทคโนโลยีการเชื่อมแบบวงโคจรจะให้ความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอ แต่แฮมเมอร์และเพื่อนช่างเชื่อมของเขารู้ดีว่าความสมบูรณ์ของรอยเชื่อมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการป้องกันการหยุดทำงานเนื่องจากความล้มเหลวของรอยเชื่อม บริษัทจึงใช้การทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) และบางครั้งก็ใช้การทดสอบแบบทำลาย สำหรับการเชื่อมแบบวงโคจรทั้งหมด
“รอยเชื่อมทุกชิ้นที่เราทำจะได้รับการตรวจสอบด้วยสายตา” แฮมเมอร์กล่าว “หลังจากนั้น รอยเชื่อมจะถูกทดสอบด้วยเครื่องสเปกโทรเมตรฮีเลียม ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดหรือความต้องการของลูกค้า รอยเชื่อมบางส่วนจะได้รับการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ การทดสอบแบบทำลายล้างก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งเช่นกัน”
การทดสอบแบบทำลายอาจรวมถึงการทดสอบแรงดึงเพื่อกำหนดแรงดึงสูงสุดของรอยเชื่อม โดยการทดสอบจะยืดและดึงโลหะจนถึงจุดแตกหัก เพื่อวัดความเค้นสูงสุดที่รอยเชื่อมบนวัสดุเช่นเหล็กกล้าไร้สนิม 316L สามารถทนได้ก่อนที่จะเกิดความเสียหาย
บางครั้งงานเชื่อมของลูกค้าพลังงานทางเลือกจะถูกตรวจสอบด้วยวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายด้วยคลื่นอัลตราโซนิค สำหรับชิ้นส่วนงานเชื่อมของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแบบแลกเปลี่ยนความร้อนสามช่องที่ใช้ในเครื่องจักรและยานพาหนะพลังงานทางเลือก
“นี่เป็นการทดสอบที่สำคัญมาก เพราะชิ้นส่วนส่วนใหญ่ที่เราจัดส่งนั้นมีก๊าซอันตรายไหลผ่านอยู่ การที่เหล็กกล้าไร้สนิมนั้นไร้ตำหนิและไม่มีจุดรั่วซึมเลยนั้น เป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเราและลูกค้าของเรา” แฮมเมอร์กล่าว
นิตยสาร Tube & Pipe Journal เป็นนิตยสารฉบับแรกที่อุทิศให้กับการให้บริการอุตสาหกรรมท่อโลหะในปี 1990 ปัจจุบันยังคงเป็นสิ่งพิมพ์เดียวในอเมริกาเหนือที่มุ่งเน้นอุตสาหกรรมนี้ และกลายเป็นแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือที่สุดสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านท่อ
ตอนนี้คุณสามารถเข้าถึงฉบับดิจิทัลของ The FABRICATOR ได้อย่างเต็มรูปแบบ เข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าในอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
วารสาร The Tube & Pipe Journal ฉบับดิจิทัลสามารถเข้าถึงได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว ทำให้เข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าในอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
เพลิดเพลินไปกับการเข้าถึงฉบับดิจิทัลของวารสาร STAMPING Journal อย่างเต็มรูปแบบ ซึ่งนำเสนอความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีล่าสุด แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด และข่าวสารในอุตสาหกรรมสำหรับตลาดการปั๊มโลหะ
ขณะนี้สามารถเข้าถึงฉบับดิจิทัลของ The Fabricator en Español ได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว เข้าถึงแหล่งข้อมูลอุตสาหกรรมที่มีค่าได้อย่างง่ายดาย