Ottimizzazione ed economizzazione della saldatura orbitale nella costruzione di tubazioni

Sebbene la tecnologia della saldatura orbitale non sia nuova, continua ad evolversi, diventando sempre più potente e versatile, soprattutto per la saldatura di tubi. Un'intervista con Tom Hammer, un saldatore esperto presso Axenics a Middleton, Massachusetts, rivela i molti modi in cui questa tecnica può essere utilizzata per risolvere problemi di saldatura complessi. Immagine gentilmente concessa da Axenics
La saldatura orbitale esiste da circa 60 anni, aggiungendo l’automazione al processo GMAW. Si tratta di un metodo affidabile e pratico per eseguire saldature multiple, anche se alcuni OEM e produttori devono ancora sfruttare le capacità dei saldatori orbitali, affidandosi alla saldatura manuale o ad altre strategie di giunzione di tubi metallici.
I principi della saldatura orbitale esistono da decenni, ma le capacità dei nuovi saldatori orbitali li rendono uno strumento più potente nella cassetta degli attrezzi di un saldatore, poiché molti di loro ora dispongono di funzionalità "intelligenti" che semplificano la programmazione e la gestione prima della saldatura vera e propria. . ● Inizia con impostazioni rapide e precise per garantire saldature uniformi, pulite e affidabili.
L'Axenics Welding Team di Middleton, Massachusetts, un produttore di componenti a contratto, aiuta molti dei suoi clienti a eseguire la saldatura orbitale se esiste l'articolo giusto per il lavoro.
"Ove possibile, volevamo eliminare il fattore umano nella saldatura, poiché i saldatori orbitali solitamente producono saldature di qualità migliore", afferma Tom Hammer, saldatore qualificato presso Axenics.
Sebbene la prima saldatura sia stata eseguita 2000 anni fa, la saldatura moderna è un processo estremamente avanzato che è parte integrante di altre tecnologie e processi moderni. Ad esempio, la saldatura orbitale può essere utilizzata per creare sistemi di tubazioni ad elevata purezza utilizzati per produrre wafer semiconduttori, che oggi vengono utilizzati praticamente in tutta l’elettronica.
Uno dei clienti di Axenics fa parte di questa catena di fornitura. L'azienda era alla ricerca di un produttore a contratto che la aiutasse ad espandere la propria capacità produttiva, in particolare per creare e installare canali puliti in acciaio inossidabile che consentissero ai gas di fluire attraverso il processo di produzione delle piastre.
Anche se presso Axenics sono disponibili saldatrici orbitali e piattaforme girevoli con morsetto a cannello per la maggior parte dei lavori su tubazioni, di tanto in tanto non precludono la saldatura manuale.
Hammer e il team di saldatura hanno esaminato le esigenze del cliente e hanno posto domande su costi e tempi:
Hammer utilizza le saldatrici orbitali chiuse rotanti Swagelok M200 e Arc Machines Modello 207A. Possono contenere tubi da 1/16″ a 4″.
"Le microteste ci permettono di entrare in luoghi molto difficili da raggiungere", ha detto. “Uno dei limiti della saldatura orbitale è se abbiamo o meno la testa giusta per un particolare giunto. Ma oggi puoi anche avvolgere la catena attorno al tubo che stai saldando. I saldatori possono camminare lungo la catena e non c'è praticamente alcun limite alla dimensione delle saldature. Puoi farlo. Ho visto diverse macchine saldare tubi da 20″. Ciò che queste macchine possono fare oggi è impressionante”.
Considerando i requisiti di pulizia, il numero di saldature richieste e il basso spessore della parete, la saldatura orbitale è una scelta ragionevole per questo tipo di progetto. Quando si lavora con tubazioni di controllo del flusso d'aria, Hammer salda spesso l'acciaio inossidabile 316L.
“Allora le cose si fanno molto sottili. Stiamo parlando della saldatura di metalli sottili. Nella saldatura manuale, la minima regolazione può causare la rottura della saldatura. Ecco perché preferiamo utilizzare teste di saldatura orbitali, con le quali possiamo forare ogni sezione del tubo di saldatura e renderlo perfetto, prima di inserire il pezzo. Riduciamo la potenza a una certa quantità in modo da sapere quando inseriremo il pezzo sarà perfetto. Manualmente, il cambiamento viene effettuato a occhio e, se pedaliamo troppo, può passare attraverso il materiale.
Il lavoro consiste in centinaia di saldature che devono essere identiche. La saldatrice orbitale utilizzata per questo lavoro completa la saldatura in tre minuti; quando il martello funziona alla massima velocità, può saldare manualmente lo stesso tubo di acciaio inossidabile in circa un minuto.
“Tuttavia, l'auto non rallenta. Lo si esegue alla massima velocità al mattino e alla fine della giornata funziona ancora alla massima velocità", ha affermato Hammer. "All'inizio lo utilizzo alla massima velocità al mattino, ma alla fine non funziona."
Prevenire l'ingresso di contaminanti nei tubi di acciaio inossidabile è fondamentale, motivo per cui la saldatura ad elevata purezza nell'industria dei semiconduttori viene spesso eseguita in una camera bianca, in un ambiente controllato che impedisce ai contaminanti di entrare nell'area di saldatura.
Hammer utilizza nelle sue torce lo stesso tungsteno pre-affilato dell'Orbiter. Mentre l'argon puro fornisce lo spurgo esterno e interno per la saldatura manuale e orbitale, anche la saldatura orbitale trae vantaggio dall'esecuzione in uno spazio ristretto. Quando il tungsteno viene rilasciato, la guaina si riempie di gas e protegge la saldatura dall'ossidazione. Quando si utilizza una torcia manuale, il gas viene fornito solo su un lato del tubo da saldare.
Le saldature orbitali sono generalmente più pulite perché il gas ricopre il tubo più a lungo. Una volta iniziata la saldatura, l'argon fornisce protezione finché il saldatore non è sicuro che la saldatura sia sufficientemente fredda.
Axenics lavora con una serie di clienti di energia alternativa che producono celle a combustibile a idrogeno per una varietà di veicoli. Ad esempio, alcuni carrelli elevatori da interni utilizzano celle a combustibile a idrogeno per evitare che i sottoprodotti chimici distruggano le scorte di cibo. L'unico sottoprodotto di una cella a combustibile a idrogeno è l'acqua.
Uno dei clienti aveva gli stessi requisiti di un produttore di semiconduttori, come pulizia e uniformità delle saldature. Vuole utilizzare l'acciaio inossidabile 321 per la saldatura di pareti sottili. Tuttavia, il lavoro prevedeva la costruzione di un prototipo di collettore con più banchi di valvole, ciascuno sporgente in una direzione diversa, lasciando poco spazio per la saldatura.
Una saldatrice orbitale adatta a questo lavoro costerà circa 2.000 dollari e verrà utilizzata per realizzare un piccolo numero di parti, con un costo stimato di 250 dollari. Non ha senso finanziario. Tuttavia, Hammer ha una soluzione che combina la saldatura manuale e orbitale.
"In questo caso, utilizzerei un giradischi", afferma Hammer. “In realtà è come la saldatura orbitale, ma attorno al tubo si ruota il tubo, non l'elettrodo di tungsteno. Utilizzo la torcia manuale, ma posso fissarla in una morsa nella posizione giusta per tenere le mani... libere, in modo che le mani umane non possano danneggiare la saldatura a causa di scosse o scosse. Ciò elimina la maggior parte del fattore errore umano. Non è l’ideale, come la saldatura orbitale perché non è effettuata in ambienti chiusi, ma questo tipo di saldatura può essere eseguita in un ambiente pulito per eliminare i contaminanti”.
Sebbene la tecnologia di saldatura orbitale garantisca pulizia e ripetibilità, Hammer e i suoi colleghi saldatori sanno che l’integrità della saldatura è fondamentale per prevenire tempi di fermo dovuti a difetti di saldatura. L'azienda utilizza test non distruttivi (ND) e talvolta test distruttivi per tutte le saldature orbitali.
"Ogni saldatura che eseguiamo viene verificata visivamente", afferma Hammer. “Successivamente le saldature vengono controllate con uno spettrometro ad elio. A seconda delle specifiche o delle esigenze del cliente, alcune saldature vengono controllate mediante radiografia. Sono possibili anche test distruttivi”.
Le prove distruttive possono includere prove di resistenza alla trazione per determinare la resistenza alla trazione finale della saldatura. Per misurare la sollecitazione massima che una saldatura su un materiale come l'acciaio inossidabile 316L può sopportare prima del cedimento, il test allunga e allunga il metallo fino al punto di rottura.
Le saldature dei consumatori di energia alternativa sono talvolta sottoposte a test non distruttivi a ultrasuoni sulle saldature dei componenti di celle a combustibile a idrogeno a triplo scambiatore di calore utilizzati in macchine e veicoli ad energia alternativa.
“Questo è un test fondamentale perché la maggior parte dei componenti che spediamo contengono gas potenzialmente pericolosi. Per noi e per i nostri clienti è molto importante che l’acciaio inossidabile sia impeccabile e non perda”, afferma Hammer.
Rivista di tubi e tubature nel 1990 Tube & Pipe Journal è diventata nel 1990 la prima rivista dedicata al settore dei tubi metallici. Tube & Pipe Journal è diventata nel 1990 la prima rivista dedicata al settore dei tubi metallici. Oggi rimane l'unica pubblicazione di settore nel Nord America ed è diventata la fonte di informazioni più affidabile per i professionisti delle tubazioni.
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