Хоча технологія орбітального зварювання не є новою, вона продовжує розвиватися, стаючи все потужнішою та універсальнішою, особливо коли йдеться про зварювання труб. Інтерв'ю з Томом Хаммером, кваліфікованим зварювальником компанії Axenics у Міддлтоні, штат Массачусетс, розкриває численні способи використання цієї техніки для вирішення складних зварювальних проблем. Зображення надано Axenics.
Орбітальне зварювання існує вже близько 60 років, додаючи автоматизації до процесу GMAW. Це надійний, практичний метод виконання кількох зварних швів, хоча деякі виробники оригінального обладнання та обладнання ще не використовують потужність орбітальних зварювальних апаратів, покладаючись на ручне зварювання або інші стратегії для з'єднання металевих труб.
Принципи орбітального зварювання існують вже десятиліттями, але можливості нових орбітальних зварювальних апаратів роблять їх потужнішим інструментом у арсеналі зварювальника, оскільки багато з них тепер мають «розумні» функції, що полегшують програмування та обробку перед фактичним зварюванням. Почніть зі швидких і точних налаштувань, щоб забезпечити стабільні, чисті та надійні зварні шви.
Команда зварювальників Axenics у Міддлтоні, штат Массачусетс, є виробником комплектуючих за контрактом, який допомагає багатьом своїм клієнтам застосовувати орбітальні зварювальні методи, якщо для роботи є відповідні елементи.
«Де це можливо, ми хотіли виключити людський фактор у зварюванні, оскільки орбітальні зварювальні апарати зазвичай створюють зварні шви вищої якості», — каже Том Хаммер, кваліфікований зварювальник з Axenics.
Хоча найдавніше зварювання було виконано 2000 років тому, сучасне зварювання є надзвичайно просунутим процесом, який є невід'ємною частиною інших сучасних технологій та процесів. Наприклад, орбітальне зварювання може бути використане для створення високочистих трубопровідних систем, що використовуються для виробництва напівпровідникових пластин, які використовуються практично у всій сучасній електроніці.
Один із клієнтів Axenics є частиною цього ланцюга поставок. Компанія шукала виробника за контрактом, щоб розширити свої виробничі потужності, зокрема, створити та встановити чисті канали з нержавіючої сталі, які дозволяють газам проходити через процес виготовлення пластин.
Хоча в Axenics для більшості робіт з трубопроводами доступні орбітальні зварювальні установки та поворотні столи з затискачами пальника, це не виключає випадкового ручного зварювання.
Хаммер та команда зварювальників розглянули вимоги замовника та поставили запитання, враховуючи фактори вартості та часу:
Hammer використовує роторні закриті орбітальні зварювальні апарати Swagelok M200 та Arc Machines Model 207A. Вони можуть утримувати труби діаметром від 1/16 до 4 дюймів.
«Мікроголовки дозволяють нам зварювати у дуже важкодоступних місцях», – сказав він. «Одним із обмежень орбітального зварювання є наявність у нас головки, яка підходить для конкретного з’єднання. Але сьогодні ви також можете обмотати ланцюг навколо труби, яку зварюєте. Зварювальник може проходити через ланцюг, і практично немає обмежень щодо розміру зварних швів, які ви можете виконати. Я бачив кілька установок, які зварюють труби діаметром 20 дюймів. Вражає те, що ці машини можуть робити сьогодні».
Враховуючи вимоги до чистоти, необхідну кількість зварних швів та товщину тонкої стінки, орбітальне зварювання є розумним вибором для цього типу проекту. Для трубопроводів для контролю потоку повітря Hammer часто зварює нержавіючу сталь марки 316L.
«Саме тоді все стає справді тонким. Йдеться про зварювання тонкого, як папір, металу. При ручному зварюванні найменше регулювання може порушити зварний шов. Ось чому ми любимо використовувати орбітальну зварювальну головку, за допомогою якої ми можемо підігнати кожну частину труби та зробити її ідеальною, перш ніж помістити деталь. Ми зменшуємо потужність до певного значення, щоб знати, що коли ми помістимо туди деталь, вона буде ідеальною. Вручну зміна робиться на око, і якщо ми занадто сильно крутимо педалі, вона може проникнути безпосередньо крізь матеріал».
Робота складається з сотень зварних швів, які мають бути ідентичними. Орбітальний зварювальний апарат, який використовується для цієї роботи, виконує зварювання за три хвилини; коли Хаммер працює на максимальній швидкості, він може вручну зварити ту саму трубу з нержавіючої сталі приблизно за хвилину.
«Однак, машина не сповільнюється. Ви запускаєте її на максимальній швидкості зранку, і до кінця дня вона все ще працює на максимальній швидкості», – сказав Хаммер. «Я запускаю її на максимальній швидкості зранку, але зрештою це не так».
Запобігання потраплянню забруднюючих речовин у трубки з нержавіючої сталі є критично важливим, тому високочисте паяння в напівпровідниковій промисловості часто виконується в чистому приміщенні – контрольованому середовищі, яке запобігає потраплянню забруднюючих речовин у зону паяння.
Хаммер використовує той самий попередньо заточений вольфрам у своїх ручних пальниках, що й в Orbiter. Хоча чистий аргон забезпечує зовнішнє та внутрішнє продування під час ручного та орбітального зварювання, зварювання орбітальними апаратами також має переваги від того, що його виконують у замкнутому просторі. Коли вольфрам виходить, оболонка заповнюється газом і захищає зварний шов від окислення. Під час використання ручного пальника газ подається лише на один бік труби, яка наразі зварюється.
Орбітальні зварні шви, як правило, чистіші, оскільки газ довше покриває трубку. Після початку зварювання аргон забезпечує захист, поки зварювальник не переконається, що зварний шов достатньо холодний.
Компанія Axenics співпрацює з низкою клієнтів з альтернативної енергетики, які виробляють водневі паливні елементи, що живлять різноманітні транспортні засоби. Наприклад, деякі вилкові навантажувачі, побудовані для використання в приміщенні, використовують водневі паливні елементи, щоб запобігти руйнуванню їстівних запасів хімічними побічними продуктами. Єдиним побічним продуктом водневого паливного елемента є вода.
Один із клієнтів мав багато тих самих вимог, що й виробник напівпровідників, таких як чистота та консистенція зварного шва. Він хоче використовувати нержавіючу сталь 321 для зварювання тонких стінок. Однак робота полягала у створенні прототипу колектора з кількома клапанними блоками, кожен з яких виступає в іншому напрямку, залишаючи мало місця для зварювання.
Орбітальний зварювальний апарат, що підходить для цієї роботи, коштує близько 2000 доларів, і його можна використовувати для виготовлення невеликої кількості деталей, що вартістю приблизно 250 доларів. З фінансового боку це не має сенсу. Однак у Hammer є рішення, яке поєднує ручні та орбітальні методи зварювання.
«У цьому випадку я б використав поворотний стіл», — каже Хаммер. «Це фактично та сама дія, що й у орбітального зварювального апарата, але ви обертаєте трубку, а не вольфрамовий електрод навколо трубки. Я використовую ручний пальник, але можу тримати його на місці за допомогою лещат, розташованих так, щоб руки були вільні, щоб зварний шов не пошкодився від тремтіння людських рук або струсу. Це значною мірою усуває фактор людської помилки. Це не так ідеально, як орбітальне зварювання, оскільки воно не відбувається в закритому середовищі, але цей тип зварювання можна виконувати в чистому приміщенні, щоб усунути забруднення».
Хоча технологія орбітального зварювання забезпечує чистоту та повторюваність, Хаммер та його колеги-зварювальники знають, що цілісність зварного шва має вирішальне значення для запобігання простоям через поломки зварних швів. Компанія використовує неруйнівний контроль (НДК), а іноді й руйнівний контроль, для всіх орбітальних зварних швів.
«Кожен зварний шов, який ми робимо, візуально перевіряється», — каже Хаммер. «Після цього зварні шви перевіряються гелієвим спектрометром. Залежно від специфікації або вимог замовника, деякі зварні шви перевіряються радіографічно. Руйнівний контроль також є опцією».
Руйнівний контроль може включати випробування на міцність на розтяг для визначення граничної міцності зварного шва. Щоб виміряти максимальне напруження, яке зварний шов на такому матеріалі, як нержавіюча сталь 316L, може витримати до руйнування, випробування розтягує метал до точки його розриву.
Зварні шви, що виготовляються споживачами альтернативної енергетики, іноді піддаються ультразвуковому неруйнівному контролю зварних швів компонентів триканальних теплообмінників водневих паливних елементів, що використовуються в машинах та транспортних засобах, що працюють на альтернативній енергетиці.
«Це критично важливе випробування, оскільки більшість компонентів, які ми постачаємо, містять потенційно небезпечні гази, що проходять через них. Для нас і наших клієнтів дуже важливо, щоб нержавіюча сталь була бездоганною, без точок витоку», — каже Хаммер.
Журнал «Tube & Pipe Journal» став першим журналом, присвяченим обслуговуванню галузі металевих труб, у 1990 році. Сьогодні він залишається єдиним виданням у Північній Америці, присвяченим цій галузі, і став найнадійнішим джерелом інформації для фахівців з трубопроводів.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The FABRICATOR, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання журналу «The Tube & Pipe Journal» тепер повністю доступне, забезпечуючи легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Насолоджуйтесь повним доступом до цифрового видання журналу STAMPING, який містить найновіші технологічні досягнення, передовий досвід та новини галузі для ринку штампування металу.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The Fabricator en Español, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.