Optymalizacja i ekonomizacja spawania orbitalnego w budowie rurociągów

Chociaż technologia spawania orbitalnego nie jest nowa, stale się rozwija, stając się coraz potężniejsza i wszechstronniejsza, zwłaszcza w przypadku spawania rur. Wywiad z Tomem Hammerem, doświadczonym spawaczem w firmie Axenics w Middleton w stanie Massachusetts, ujawnia wiele sposobów wykorzystania tej techniki do rozwiązywania złożonych problemów spawalniczych. Zdjęcie dzięki uprzejmości Axenics
Spawanie orbitalne istnieje już od około 60 lat, co przyczyniło się do automatyzacji procesu GMAW. Jest to niezawodna i praktyczna metoda wykonywania wielokrotnych spoin, chociaż niektórzy producenci OEM i producenci nie wykorzystali jeszcze możliwości spawarek orbitalnych, opierając się na spawaniu ręcznym lub innych strategiach łączenia rur metalowych.
Zasady spawania orbitalnego są znane od dziesięcioleci, ale możliwości nowych spawarek orbitalnych czynią je potężniejszym narzędziem w skrzynce narzędziowej spawacza, ponieważ wiele z nich ma teraz „inteligentne” funkcje, które ułatwiają programowanie i obsługę przed właściwym spawaniem . ● Zacznij od szybkich i precyzyjnych ustawień, aby zapewnić spójne, czyste i niezawodne spoiny.
Zespół spawalniczy Axenics z siedzibą w Middleton w stanie Massachusetts, producent komponentów kontraktowych, pomaga wielu swoim klientom w wykonywaniu spawania orbitalnego, jeśli istnieje odpowiedni element do danego zadania.
„Gdziekolwiek było to możliwe, chcieliśmy wyeliminować czynnik ludzki podczas spawania, ponieważ spawacze orbitalne zwykle wykonują spoiny lepszej jakości” – mówi Tom Hammer, wykwalifikowany spawacz w firmie Axenics.
Choć najwcześniejsze spawanie przeprowadzono 2000 lat temu, współczesne spawanie jest procesem niezwykle zaawansowanym, będącym integralną częścią innych nowoczesnych technologii i procesów. Na przykład spawanie orbitalne można zastosować do tworzenia systemów rurowych o wysokiej czystości stosowanych do produkcji płytek półprzewodnikowych, które są obecnie stosowane w praktycznie wszystkich urządzeniach elektronicznych.
Jeden z klientów Axenics jest częścią tego łańcucha dostaw. Firma szukała producenta kontraktowego, który pomógłby jej w zwiększeniu jej mocy produkcyjnych, w szczególności w celu stworzenia i zainstalowania czystych kanałów ze stali nierdzewnej, które umożliwiają przepływ gazów w procesie produkcji płyt.
Chociaż spawarki orbitalne i stoły obrotowe z zaciskiem palnika są dostępne do większości prac rurowych w firmie Axenics, nie wykluczają one od czasu do czasu spawania ręcznego.
Hammer i zespół spawaczy zapoznali się z wymaganiami klienta i zadali pytania dotyczące kosztów i czasu:
Hammer wykorzystuje obrotowe spawarki orbitalne Swagelok M200 i Arc Machines Model 207A. Mogą pomieścić rury od 1/16 ″ do 4 ″.
„Mikrogłowice pozwalają nam dotrzeć do bardzo trudno dostępnych miejsc” – powiedział. „Jednym z ograniczeń spawania orbitalnego jest to, czy mamy odpowiednią głowicę do konkretnego złącza. Ale dzisiaj można również owinąć łańcuch wokół spawanej rury. Spawacze mogą chodzić po łańcuchu i praktycznie nie ma ograniczeń co do wielkości spoin, które możesz wykonać. Widziałem kilka maszyn spawających rury 20″. To, co te maszyny potrafią dzisiaj, jest imponujące”.
Biorąc pod uwagę wymagania dotyczące czystości, liczbę wymaganych spawów i małą grubość ścianki, spawanie orbitalne jest rozsądnym wyborem dla tego typu projektów. Podczas pracy z rurami sterującymi przepływem powietrza Hammer często spawa stal nierdzewną 316L.
„Wtedy sytuacja staje się bardzo niepewna. Mówimy o spawaniu cienkiego metalu. W przypadku spawania ręcznego najmniejsza regulacja może spowodować pęknięcie spoiny. Dlatego wolimy używać głowic do spawania orbitalnego, gdzie możemy przewiercić każdy odcinek rury spawalniczej i doprowadzić go do perfekcji przed włożeniem części. Zmniejszamy moc do określonej wartości, aby wiedzieć, kiedy włożymy część będzie idealnie. W przypadku ręcznego zmiany dokonuje się na oko, a jeśli pedałujemy za mocno, może to przebić się przez materiał”.
Praca składa się z setek spoin, które muszą być identyczne. Spawarka orbitalna używana do tego zadania wykonuje spoinę w ciągu trzech minut; gdy młot pracuje z maksymalną prędkością, może ręcznie zespawać tę samą rurę ze stali nierdzewnej w ciągu około minuty.
„A jednak samochód nie zwalnia. Rano uruchamiasz go z maksymalną prędkością, a pod koniec dnia nadal pracuje z maksymalną prędkością” – powiedział Hammer. „Rano najpierw jadę na maksymalnej prędkości, ale ostatecznie tak się nie dzieje”.
Zapobieganie przedostawaniu się zanieczyszczeń do rur ze stali nierdzewnej ma kluczowe znaczenie, dlatego też lutowanie o wysokiej czystości w przemyśle półprzewodników często wykonuje się w czystym pomieszczeniu, w kontrolowanym środowisku, które zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń do obszaru lutowania.
Hammer używa w swoich latarkach tego samego wstępnie naostrzonego wolframu, co Orbiter. Podczas gdy czysty argon zapewnia zewnętrzne i wewnętrzne oczyszczanie podczas spawania ręcznego i orbitalnego, spawanie orbitalne również przynosi korzyści, ponieważ jest wykonywane w ograniczonej przestrzeni. Po uwolnieniu wolframu osłona wypełnia się gazem i chroni spoinę przed utlenianiem. W przypadku używania palnika ręcznego gaz jest dostarczany tylko na jedną stronę spawanej rury.
Spoiny orbitalne są na ogół czystsze, ponieważ gaz dłużej pokrywa rurę. Po rozpoczęciu spawania argon zapewnia ochronę do czasu, aż spawacz uzna, że ​​spoina jest wystarczająco zimna.
Axenics współpracuje z wieloma klientami zajmującymi się energią alternatywną, którzy produkują wodorowe ogniwa paliwowe do różnych pojazdów. Na przykład niektóre wewnętrzne wózki widłowe wykorzystują wodorowe ogniwa paliwowe, aby zapobiec niszczeniu zapasów żywności przez chemiczne produkty uboczne. Jedynym produktem ubocznym wodorowego ogniwa paliwowego jest woda.
Jeden z klientów miał takie same wymagania jak producent półprzewodników, takie jak czystość i jednorodność spoin. Chce używać stali nierdzewnej 321 do spawania cienkościennych ścian. Prace obejmowały jednak zbudowanie prototypowego kolektora z wieloma zespołami zaworów, z których każdy wystał w innym kierunku, co pozostawiło niewiele miejsca na spawanie.
Spawarka orbitalna odpowiednia do tego zadania będzie kosztować około 2000 dolarów i będzie używana do wykonania niewielkiej liczby części, a szacunkowy koszt to 250 dolarów. Nie ma to sensu finansowego. Hammer ma jednak rozwiązanie, które łączy spawanie ręczne i orbitalne.
„W tym przypadku użyłbym gramofonu” – mówi Hammer. „To właściwie to samo, co spawanie orbitalne, z tą różnicą, że obraca się rurę, a nie elektrodę wolframową wokół rury. Używam palnika ręcznego, ale mogę go zacisnąć w imadle we właściwej pozycji, aby mieć wolne ręce, aby ludzkie ręce nie mogły uszkodzić spoiny w wyniku drżenia lub drżenia. Eliminuje to większość czynnika błędu ludzkiego. Nie jest to rozwiązanie idealne, jak spawanie orbitalne, ponieważ nie odbywa się w pomieszczeniach zamkniętych, ale tego typu spawanie można wykonywać w czystym pomieszczeniu, aby wyeliminować zanieczyszczenia”.
Chociaż technologia spawania orbitalnego zapewnia czystość i powtarzalność, Hammer i jego koledzy wiedzą, że integralność spoiny ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania przestojom spowodowanym wadami spawalniczymi. Firma stosuje badania nieniszczące (ND), a czasami badania niszczące dla wszystkich spoin orbitalnych.
„Każda wykonana przez nas spoina jest weryfikowana wizualnie” – mówi Hammer. „Następnie spoiny są sprawdzane za pomocą spektrometru helowego. W zależności od specyfikacji lub wymagań klienta, niektóre spoiny są sprawdzane radiograficznie. Możliwe są również badania niszczące.”
Badania niszczące mogą obejmować badania wytrzymałości na rozciąganie w celu określenia ostatecznej wytrzymałości spoiny na rozciąganie. Aby zmierzyć maksymalne naprężenie, jakie spoina materiału takiego jak stal nierdzewna 316L może wytrzymać przed uszkodzeniem, w teście rozciąga się i rozciąga metal aż do punktu zerwania.
Spoiny odbiorników energii alternatywnej są czasami poddawane ultradźwiękowym badaniom nieniszczącym na spoinach elementów wodorowych ogniw paliwowych z potrójnym wymiennikiem ciepła, stosowanych w maszynach i pojazdach wykorzystujących energię alternatywną.
„To krytyczny test, ponieważ większość wysyłanych przez nas komponentów zawiera potencjalnie niebezpieczne gazy. Dla nas i naszych klientów bardzo ważne jest, aby stal nierdzewna była bez skazy i nie przeciekała” – mówi Hammer.
Tube & Pipe Journal w 1990 roku W 1990 roku Tube & Pipe Journal stał się pierwszym magazynem poświęconym branży rur metalowych. W 1990 roku Tube & Pipe Journal stał się pierwszym magazynem poświęconym branży rur metalowych. Dziś pozostaje jedyną publikacją branżową w Ameryce Północnej i stała się najbardziej zaufanym źródłem informacji dla profesjonalistów zajmujących się rurami.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji The FABRICATOR, łatwym dostępem do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie The Tube & Pipe Journal jest teraz w pełni dostępne, zapewniając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Uzyskaj pełny cyfrowy dostęp do STAMPING Journal, prezentującego najnowsze technologie, najlepsze praktyki i aktualności branżowe dla rynku tłoczenia metali.
Teraz dzięki pełnemu cyfrowemu dostępowi do The Fabricator en Español masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.