Optimización y economización de la soldadura orbital en la construcción de tuberías.

Aunque la tecnología de soldadura orbital no es nueva, sigue evolucionando, volviéndose más potente y versátil, especialmente para la soldadura de tuberías. Una entrevista con Tom Hammer, un soldador experimentado de Axenics en Middleton, Massachusetts, revela las muchas formas en que se puede utilizar esta técnica para resolver problemas complejos de soldadura. Imagen cortesía de Axenics
La soldadura orbital existe desde hace unos 60 años, añadiendo automatización al proceso GMAW. Es un método confiable y práctico para realizar múltiples soldaduras, aunque algunos OEM y fabricantes aún tienen que explotar las capacidades de los soldadores orbitales, confiando en la soldadura manual u otras estrategias de unión de tuberías metálicas.
Los principios de la soldadura orbital existen desde hace décadas, pero las capacidades de los nuevos soldadores orbitales los convierten en una herramienta más poderosa en la caja de herramientas de un soldador, ya que muchos de ellos ahora tienen características "inteligentes" que facilitan la programación y el manejo antes de la soldadura real. . ● Comience con configuraciones rápidas y precisas para garantizar soldaduras consistentes, limpias y confiables.
El equipo de soldadura de Axenics en Middleton, Massachusetts, un fabricante de componentes por contrato, ayuda a muchos de sus clientes a obtener soldadura orbital si existe el elemento adecuado para el trabajo.
"Siempre que fuera posible, queríamos eliminar el factor humano en la soldadura, ya que los soldadores orbitales suelen producir soldaduras de mejor calidad", dice Tom Hammer, soldador cualificado de Axenics.
Aunque la soldadura más antigua se realizó hace 2000 años, la soldadura moderna es un proceso extremadamente avanzado que forma parte integral de otras tecnologías y procesos modernos. Por ejemplo, la soldadura orbital se puede utilizar para crear sistemas de tuberías de alta pureza que se utilizan para producir obleas semiconductoras, que se utilizan en prácticamente todos los componentes electrónicos actuales.
Uno de los clientes de Axenics forma parte de esta cadena de suministro. La empresa buscaba un fabricante contratado para ayudar a ampliar su capacidad de fabricación, específicamente para crear e instalar canales limpios de acero inoxidable que permitan que los gases fluyan a través del proceso de fabricación de placas.
Si bien los soldadores orbitales y las placas giratorias con abrazadera de antorcha están disponibles para la mayoría de los trabajos de tuberías en Axenics, no excluyen la soldadura manual de vez en cuando.
Hammer y el equipo de soldadura revisaron los requisitos del cliente y formularon preguntas sobre costos y tiempos:
Hammer utiliza soldadoras orbitales cerradas giratorias Swagelok M200 y Arc Machines Modelo 207A. Pueden contener tubos desde 1/16″ hasta 4″.
"Las microcabezas nos permiten llegar a lugares de muy difícil acceso", afirmó. “Una de las limitaciones de la soldadura orbital es si tenemos o no el cabezal adecuado para una unión concreta. Pero hoy en día también puedes enrollar la cadena alrededor del tubo que estás soldando. Los soldadores pueden recorrer la cadena y prácticamente no hay límite para el tamaño de las soldaduras que pueden realizar. He visto varias máquinas soldar tubos de 20 ″. Lo que estas máquinas pueden hacer hoy en día es impresionante”.
Teniendo en cuenta los requisitos de limpieza, la cantidad de soldaduras necesarias y el bajo espesor de la pared, la soldadura orbital es una opción razonable para este tipo de proyecto. Cuando se trabaja con tuberías de control del flujo de aire, Hammer suele soldar acero inoxidable 316L.
“Entonces las cosas se ponen muy finas. Estamos hablando de soldar metal fino. En la soldadura manual, el más mínimo ajuste puede provocar que la soldadura se rompa. Por eso preferimos usar cabezales de soldadura orbital, donde podemos perforar cada sección del tubo de soldadura y dejarlo perfecto, antes de colocar la pieza. Reducimos la potencia a una cierta cantidad para saber cuándo colocamos la pieza. será perfecto. Manualmente el cambio se hace a ojo y si pedaleamos demasiado puede atravesar el material”.
El trabajo consta de cientos de soldaduras que deben ser idénticas. El soldador orbital utilizado para este trabajo completa la soldadura en tres minutos; Cuando el martillo funciona a máxima velocidad, puede soldar manualmente el mismo tubo de acero inoxidable en aproximadamente un minuto.
“Sin embargo, el coche no frena. Lo ejecutas a máxima velocidad a primera hora de la mañana y al final del día sigue funcionando a máxima velocidad”, dijo Hammer. “La primera vez que lo uso a máxima velocidad por la mañana, pero al final no funciona”.
Evitar que los contaminantes entren en los tubos de acero inoxidable es fundamental, por lo que la soldadura de alta pureza en la industria de los semiconductores a menudo se realiza en una sala limpia y en un entorno controlado que evita que los contaminantes entren en el área de soldadura.
Hammer utiliza el mismo tungsteno preafilado en sus linternas que el Orbiter. Si bien el argón puro proporciona purga externa e interna para la soldadura manual y orbital, la soldadura orbital también se beneficia al realizarse en un espacio confinado. Cuando se libera el tungsteno, la vaina se llena de gas y protege la soldadura de la oxidación. Cuando se utiliza un soplete manual, el gas se suministra solo a un lado de la tubería a soldar.
Las soldaduras orbitales son generalmente más limpias porque el gas cubre la tubería por más tiempo. Una vez que ha comenzado la soldadura, el argón brinda protección hasta que el soldador esté satisfecho de que la soldadura está lo suficientemente fría.
Axenics trabaja con varios clientes de energías alternativas que fabrican pilas de combustible de hidrógeno para una variedad de vehículos. Por ejemplo, algunas carretillas elevadoras de interior utilizan pilas de combustible de hidrógeno para evitar que los subproductos químicos destruyan los suministros de alimentos. El único subproducto de una pila de combustible de hidrógeno es el agua.
Uno de los clientes tenía los mismos requisitos que un fabricante de semiconductores, como la limpieza y la uniformidad de la soldadura. Quiere utilizar acero inoxidable 321 para soldar paredes delgadas. Sin embargo, el trabajo implicó construir un prototipo de colector con múltiples bancos de válvulas, cada uno de los cuales sobresalía en una dirección diferente, dejando poco espacio para la soldadura.
Un soldador orbital adecuado para este trabajo costará alrededor de $2000 y se utilizará para fabricar una pequeña cantidad de piezas, con un costo estimado de $250. No tiene sentido financiero. Sin embargo, Hammer tiene una solución que combina la soldadura manual y orbital.
"En este caso, usaría un tocadiscos", dice Hammer. “En realidad, es lo mismo que la soldadura orbital, pero se gira el tubo, no el electrodo de tungsteno, alrededor del tubo. Utilizo mi soplete de mano, pero puedo sujetarlo en un tornillo de banco en la posición correcta para mantener mis manos... libres, para que las manos humanas no puedan dañar la soldadura debido a sacudidas o sacudidas. Esto elimina la mayor parte del factor de error humano. No es tan ideal, como la soldadura orbital, porque no se realiza en interiores, pero este tipo de soldadura se puede realizar en un ambiente de sala limpia para eliminar contaminantes”.
Si bien la tecnología de soldadura orbital garantiza limpieza y repetibilidad, Hammer y sus compañeros soldadores saben que la integridad de la soldadura es fundamental para evitar el tiempo de inactividad debido a defectos de soldadura. La empresa utiliza pruebas no destructivas (ND) y, a veces, pruebas destructivas para todas las soldaduras orbitales.
"Cada soldadura que hacemos se verifica visualmente", dice Hammer. “Después se comprueban las soldaduras con un espectrómetro de helio. Dependiendo de la especificación o requerimientos del cliente, algunas soldaduras se verifican mediante radiografía. También es posible realizar pruebas destructivas”.
Las pruebas destructivas pueden incluir pruebas de resistencia a la tracción para determinar la resistencia máxima a la tracción de la soldadura. Para medir la tensión máxima que puede soportar una soldadura en un material como el acero inoxidable 316L antes de fallar, la prueba estira y estira el metal hasta el punto de rotura.
Las soldaduras de los consumidores de energía alternativa a veces se someten a pruebas ultrasónicas no destructivas en las soldaduras de los componentes de la pila de combustible de hidrógeno del intercambiador de calor triple utilizados en máquinas y vehículos de energía alternativa.
“Esta es una prueba crítica porque la mayoría de los componentes que enviamos contienen gases potencialmente peligrosos. Es muy importante para nosotros y para nuestros clientes que el acero inoxidable sea perfecto y no tenga fugas”, afirma Hammer.
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