Mặc dù công nghệ hàn quỹ đạo không phải là mới, nhưng nó vẫn tiếp tục phát triển, trở nên mạnh mẽ và linh hoạt hơn, đặc biệt là khi hàn ống. Một cuộc phỏng vấn với Tom Hammer, một thợ hàn lành nghề của Axenics tại Middleton, Massachusetts, tiết lộ nhiều cách có thể sử dụng kỹ thuật này để giải quyết các vấn đề hàn khó. Hình ảnh do Axenics cung cấp
Hàn quỹ đạo đã xuất hiện khoảng 60 năm, giúp tự động hóa quy trình GMAW. Đây là phương pháp đáng tin cậy và thiết thực để thực hiện nhiều mối hàn, mặc dù một số OEM và nhà sản xuất vẫn chưa sử dụng sức mạnh của máy hàn quỹ đạo mà dựa vào hàn thủ công hoặc các chiến lược khác để nối ống kim loại.
Các nguyên lý hàn quỹ đạo đã có từ nhiều thập kỷ, nhưng khả năng của máy hàn quỹ đạo mới khiến chúng trở thành công cụ mạnh mẽ hơn trong bộ dụng cụ của thợ hàn, vì nhiều máy hiện có các tính năng "thông minh" giúp lập trình và xử lý dễ dàng hơn trước khi hàn thực tế. Bắt đầu bằng các điều chỉnh nhanh chóng, chính xác để đảm bảo mối hàn đồng nhất, tinh khiết và đáng tin cậy.
Đội thợ hàn của Axenics tại Middleton, Massachusetts, là nhà sản xuất linh kiện theo hợp đồng, hướng dẫn nhiều khách hàng thực hành hàn quỹ đạo nếu có các thành phần phù hợp cho công việc.
Tom Hammer, một thợ hàn lành nghề tại Axenics cho biết: "Nếu có thể, chúng tôi muốn loại bỏ yếu tố con người trong quá trình hàn, vì thợ hàn quỹ đạo thường tạo ra các mối hàn chất lượng cao hơn".
Mặc dù hàn sớm nhất đã được thực hiện cách đây 2000 năm, nhưng hàn hiện đại là một quá trình cực kỳ tiên tiến, là một phần không thể thiếu của các công nghệ và quy trình hiện đại khác. Ví dụ, hàn quỹ đạo có thể được sử dụng để tạo ra hệ thống đường ống có độ tinh khiết cao dùng để sản xuất các tấm bán dẫn được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay.
Một trong những khách hàng của Axenics là một phần của chuỗi cung ứng này. Công ty đã tìm kiếm một nhà sản xuất theo hợp đồng để giúp mở rộng năng lực sản xuất, cụ thể là tạo và lắp đặt các kênh thép không gỉ sạch cho phép khí đi qua quy trình chế tạo tấm wafer.
Mặc dù các thiết bị hàn quỹ đạo và bàn quay có kẹp mỏ hàn có sẵn cho hầu hết các công việc hàn ống tại Axenics, nhưng chúng không ngăn cản việc hàn thủ công thỉnh thoảng.
Hammer và nhóm hàn đã xem xét các yêu cầu của khách hàng và đặt câu hỏi, có tính đến các yếu tố về chi phí và thời gian:
Máy hàn quỹ đạo quay khép kín được Hammer sử dụng là Swagelok M200 và Arc Machines Model 207A. Chúng có thể hàn ống có kích thước từ 1/16 đến 4 inch.
“Đầu siêu nhỏ cho phép chúng tôi tiếp cận những nơi rất chật hẹp,” ông nói. “Một hạn chế của hàn quỹ đạo là liệu chúng tôi có đầu hàn phù hợp với một mối hàn cụ thể hay không. Nhưng ngày nay, bạn cũng có thể quấn một sợi xích quanh ống mà bạn đang hàn. Người thợ hàn có thể đi qua sợi xích và về cơ bản không có giới hạn nào về kích thước mối hàn mà bạn có thể thực hiện. . Tôi đã thấy một số thiết lập có thể hàn trên ống 20″. Thật ấn tượng với những gì những chiếc máy này có thể làm được ngày nay.”
Xét đến các yêu cầu về độ tinh khiết, số lượng mối hàn cần thiết và độ dày thành mỏng, hàn quỹ đạo là lựa chọn thông minh cho loại dự án này. Đối với công việc đường ống kiểm soát quy trình luồng không khí, Hammer thường hàn trên thép không gỉ 316L.
“Đó là lúc mọi thứ trở nên thực sự tinh tế. Chúng ta đang nói về việc hàn trên kim loại mỏng như giấy. Với hàn bằng tay, chỉ cần điều chỉnh nhỏ nhất cũng có thể làm hỏng mối hàn. Đó là lý do tại sao chúng tôi thích sử dụng đầu hàn quỹ đạo, nơi chúng tôi có thể Quay số từng bộ phận của ống và làm cho nó hoàn hảo trước khi đặt bộ phận đó vào. Chúng tôi giảm công suất xuống một lượng cụ thể để chúng tôi biết khi chúng tôi đặt bộ phận vào đó, nó sẽ hoàn hảo. Bằng tay, sự thay đổi được thực hiện bằng mắt và nếu chúng tôi đạp quá nhiều, nó có thể xuyên trực tiếp qua vật liệu.”
Công việc này bao gồm hàng trăm mối hàn phải giống hệt nhau. Máy hàn quỹ đạo được sử dụng cho công việc này có thể hàn xong một mối hàn trong ba phút; khi Hammer làm việc ở tốc độ cao nhất, anh ta có thể hàn thủ công cùng một ống thép không gỉ trong khoảng một phút.
“Tuy nhiên, máy không hề chậm lại. Bạn chạy nó ở tốc độ tối đa ngay từ sáng sớm, và đến cuối ngày, nó vẫn chạy ở tốc độ tối đa”, Hammer nói. “Tôi chạy nó ở tốc độ tối đa ngay từ sáng sớm, nhưng cuối cùng, điều đó không xảy ra”.
Việc ngăn chặn chất gây ô nhiễm xâm nhập vào ống thép không gỉ là rất quan trọng, đó là lý do tại sao quá trình hàn có độ tinh khiết cao trong ngành công nghiệp bán dẫn thường được thực hiện trong phòng sạch, một môi trường được kiểm soát giúp ngăn chặn chất gây ô nhiễm xâm nhập vào khu vực hàn.
Hammer sử dụng cùng loại vonfram mài sẵn trong đèn khò cầm tay mà ông sử dụng trong Orbiter. Trong khi argon nguyên chất cung cấp khả năng làm sạch bên ngoài và bên trong khi hàn thủ công và hàn quỹ đạo, hàn bằng máy quỹ đạo cũng có lợi thế vì được thực hiện trong không gian kín. Khi vonfram thoát ra, vỏ sẽ chứa đầy khí và bảo vệ mối hàn khỏi bị oxy hóa. Khi sử dụng đèn khò cầm tay, khí chỉ được thổi vào một bên của ống đang được hàn.
Mối hàn quỹ đạo thường sạch hơn vì khí bao phủ ống lâu hơn. Khi bắt đầu hàn, argon sẽ bảo vệ cho đến khi thợ hàn chắc chắn rằng mối hàn đã đủ lạnh.
Axenics hợp tác với một số khách hàng năng lượng thay thế sản xuất pin nhiên liệu hydro cung cấp năng lượng cho nhiều loại xe. Ví dụ, một số xe nâng được chế tạo để sử dụng trong nhà dựa vào pin nhiên liệu hydro để ngăn các sản phẩm phụ hóa học phá hủy nguồn lương thực thực phẩm. Sản phẩm phụ duy nhất của pin nhiên liệu hydro là nước.
Một trong những khách hàng có nhiều yêu cầu giống như một nhà sản xuất chất bán dẫn, chẳng hạn như độ tinh khiết và tính nhất quán của mối hàn. Họ muốn sử dụng thép không gỉ 321 để hàn thành mỏng. Tuy nhiên, công việc là tạo mẫu một ống phân phối với nhiều dãy van, mỗi dãy nhô ra theo một hướng khác nhau, để lại ít không gian để hàn.
Một máy hàn quỹ đạo phù hợp cho công việc này có giá khoảng 2.000 đô la và có thể được sử dụng để sản xuất một số lượng nhỏ các bộ phận, với chi phí ước tính là 250 đô la. Điều này không hợp lý về mặt tài chính. Tuy nhiên, Hammer có một giải pháp kết hợp các kỹ thuật hàn thủ công và hàn quỹ đạo.
“Trong trường hợp này, tôi sẽ sử dụng một bàn quay,” Hammer nói. “Trên thực tế, nó giống như một máy hàn quỹ đạo, nhưng bạn đang quay ống, chứ không phải điện cực vonfram xung quanh ống. Tôi sử dụng đèn khò cầm tay, nhưng tôi có thể giữ đèn khò cố định bằng một cái kẹp. Được định vị sao cho rảnh tay để mối hàn không bị hỏng do tay người rung hoặc lắc. Điều này loại bỏ rất nhiều yếu tố lỗi của con người. Nó không hoàn hảo như hàn quỹ đạo vì nó không ở trong môi trường kín, nhưng loại hàn này có thể được thực hiện trong môi trường phòng sạch để loại bỏ chất gây ô nhiễm.”
Trong khi công nghệ hàn quỹ đạo mang lại độ tinh khiết và khả năng lặp lại, Hammer và các đồng nghiệp thợ hàn của ông biết rằng tính toàn vẹn của mối hàn rất quan trọng để ngăn ngừa thời gian chết do lỗi hàn. Công ty sử dụng thử nghiệm không phá hủy (NDT) và đôi khi là thử nghiệm phá hủy cho tất cả các mối hàn quỹ đạo.
“Mỗi mối hàn chúng tôi thực hiện đều được xác nhận bằng mắt thường”, Hammer cho biết. “Sau đó, các mối hàn được kiểm tra bằng máy quang phổ heli. Tùy thuộc vào thông số kỹ thuật hoặc yêu cầu của khách hàng, một số mối hàn được kiểm tra bằng phương pháp chụp X-quang. Kiểm tra phá hủy cũng là một lựa chọn”.
Kiểm tra phá hủy có thể bao gồm kiểm tra độ bền kéo để xác định độ bền kéo tối đa của mối hàn. Để đo ứng suất tối đa mà mối hàn trên vật liệu như thép không gỉ 316L có thể chịu được trước khi hỏng, thử nghiệm sẽ kéo giãn kim loại đến điểm đứt.
Các mối hàn của khách hàng sử dụng năng lượng thay thế đôi khi phải trải qua quá trình kiểm tra siêu âm không phá hủy trên các mối hàn thành phần của pin nhiên liệu hydro trao đổi nhiệt ba kênh được sử dụng trong máy móc và phương tiện sử dụng năng lượng thay thế.
“Đây là một thử nghiệm quan trọng vì hầu hết các thành phần chúng tôi vận chuyển đều có khí nguy hiểm tiềm tàng đi qua. Điều rất quan trọng đối với chúng tôi và khách hàng là thép không gỉ phải hoàn hảo, không có điểm rò rỉ nào”, Hammer cho biết.
Tube & Pipe Journal trở thành tạp chí đầu tiên chuyên phục vụ ngành công nghiệp ống kim loại vào năm 1990. Ngày nay, đây vẫn là ấn phẩm duy nhất ở Bắc Mỹ chuyên về ngành này và đã trở thành nguồn thông tin đáng tin cậy nhất cho các chuyên gia về ống.
Bây giờ bạn có thể truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The FABRICATOR, dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên giá trị trong ngành.
Phiên bản kỹ thuật số của The Tube & Pipe Journal hiện đã có thể truy cập đầy đủ, giúp bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên giá trị trong ngành.
Tận hưởng quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của Tạp chí STAMPING, nơi cung cấp những tiến bộ công nghệ mới nhất, các phương pháp hay nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Bây giờ bạn có thể truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The Fabricator en Español, dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.