Optimering och ekonomisering av orbitalsvetsning i rörledningskonstruktion

Även om orbitalsvetsteknik inte är ny, fortsätter den att utvecklas och blir mer kraftfull och mångsidig, särskilt för rörsvetsning. En intervju med Tom Hammer, en erfaren svetsare på Axenics i Middleton, Massachusetts, avslöjar de många sätt som denna teknik kan användas för att lösa komplexa svetsproblem. Bild med tillstånd av Axenics
Orbitalsvetsning har funnits i cirka 60 år, vilket tillför automatisering till GMAW-processen. Det är en pålitlig och praktisk metod för att göra flera svetsar, även om vissa OEM-tillverkare och tillverkare ännu inte har utnyttjat kapaciteten hos orbitalsvetsare, beroende på handsvetsning eller andra strategier för sammanfogning av metallrör.
Principerna för orbitalsvetsning har funnits i årtionden, men kapaciteten hos de nya orbitalsvetsarna gör dem till ett kraftfullare verktyg i en svetsares verktygslåda, eftersom många av dem nu har "smarta" funktioner som gör programmering och hantering enklare före själva svetsningen . ● Börja med snabba och exakta inställningar för att säkerställa konsekventa, rena och pålitliga svetsar.
Axenics Welding Team i Middleton, Massachusetts, en kontraktskomponenttillverkare, hjälper många av sina kunder att få orbitalsvetsade om rätt artikel för jobbet finns.
"Där det var möjligt ville vi eliminera den mänskliga faktorn vid svetsning, eftersom orbitalsvetsare vanligtvis producerar bättre kvalitet på svetsar", säger Tom Hammer, kvalificerad svetsare på Axenics.
Även om den tidigaste svetsningen utfördes för 2000 år sedan, är modern svetsning en extremt avancerad process som är en integrerad del av andra moderna teknologier och processer. Till exempel kan orbitalsvetsning användas för att skapa de högrena rörsystem som används för att producera halvledarskivor, som används i praktiskt taget all elektronik idag.
En av Axenics kunder är en del av denna leveranskedja. Företaget letade efter en kontraktstillverkare för att hjälpa till att utöka sin tillverkningskapacitet, speciellt för att skapa och installera rena rostfria stålkanaler som tillåter gaser att flöda genom plåttillverkningsprocessen.
Även om orbitalsvetsar och svetsskivor med brännare är tillgängliga för de flesta rörarbeten på Axenics, utesluter de inte handsvetsning då och då.
Hammer och svetsteamet gick igenom kundens krav och ställde frågor om kostnad och tid:
Hammer använder Swagelok M200 och Arc Machines Model 207A roterande slutna orbitalsvetsar. De kan hålla rör från 1/16″ till 4″.
"Mikrohuvuden tillåter oss att komma in på mycket svåråtkomliga platser," sa han. "En av begränsningarna med orbitalsvetsning är om vi har rätt huvud för en viss fog eller inte. Men idag kan du även vira kedjan runt röret du svetsar. Svetsare kan gå kedjan och det finns praktiskt taget ingen gräns för storleken på svetsarna du Du kan göra det. Jag har sett flera maskiner svetsa 20-tumsrör. Vad dessa maskiner kan göra idag är imponerande.”
Med tanke på renhetskraven, antalet svetsar som krävs och den låga väggtjockleken är orbitalsvetsning ett rimligt val för denna typ av projekt. När man arbetar med rör för luftflödeskontroll svetsar Hammer ofta 316L rostfritt stål.
"Då blir det väldigt tunt. Vi pratar om svetsning av tunn metall. Vid manuell svetsning kan minsta justering göra att svetsen går sönder. Det är därför vi föredrar att använda orbitala svetshuvuden, där vi kan borra igenom varje sektion av svetsröret och göra det perfekt, innan vi sätter in delen. Vi minskar effekten till en viss mängd så att vi vet när vi sätter in delen det blir perfekt. Manuellt görs förändringen med ögat, och om vi trampar för mycket kan det gå rakt igenom materialet.”
Jobbet består av hundratals svetsar som ska vara identiska. Orbitalsvetsaren som används för detta jobb slutför svetsen på tre minuter; när Hammer körs med maximal hastighet kan den manuellt svetsa samma rostfria stålrör på ungefär en minut.
”Bilen saktar dock inte ner. Du kör den i toppfart först på morgonen och vid slutet av dagen kör den fortfarande i toppfart, säger Hammer. "Jag kör den först med maximal hastighet på morgonen, men till slut gör den det inte."
Att förhindra att föroreningar kommer in i rör av rostfritt stål är avgörande, varför lödning med hög renhet i halvledarindustrin ofta görs i ett rent rum, kontrollerad miljö som förhindrar att föroreningar kommer in i lödningsområdet.
Hammer använder samma förvässade volfram i sina ficklampor som Orbiter. Medan ren argon ger extern och inre rensning för manuell och orbitalsvetsning, drar också orbitalsvetsning nytta av att utföras i ett begränsat utrymme. När volframet släpps ut fylls manteln med gas och skyddar svetsen från oxidation. Vid användning av en manuell brännare tillförs gas till endast en sida av röret som ska svetsas.
Orbitalsvetsar är i allmänhet renare eftersom gasen täcker röret längre. När svetsningen väl har påbörjats ger argon skydd tills svetsaren är nöjd med att svetsen är tillräckligt kall.
Axenics arbetar med ett antal alternativa energikunder som tillverkar vätgasbränsleceller för en mängd olika fordon. Till exempel använder vissa inomhusgaffeltruckar vätebränsleceller för att förhindra kemiska biprodukter från att förstöra matförråd. Den enda biprodukten av en vätebränslecell är vatten.
En av kunderna hade samma krav som en halvledartillverkare, såsom svetsrenhet och enhetlighet. Han vill använda 321 rostfritt stål för tunnväggssvetsning. Arbetet innebar dock att bygga ett prototypgrenrör med flera ventilbanker, som var och en sticker ut i olika riktningar, vilket lämnar lite utrymme för svetsning.
En orbitalsvets som lämpar sig för detta jobb kommer att kosta cirka 2 000 USD och kommer att användas för att tillverka ett litet antal delar, med en uppskattad kostnad på 250 USD. Det är inte ekonomiskt vettigt. Hammer har dock en lösning som kombinerar manuell och orbitalsvetsning.
"I det här fallet skulle jag använda en skivspelare", säger Hammer. "Det är faktiskt samma sak som orbitalsvetsning, men du roterar röret, inte volframelektroden runt röret. Jag använder min handbrännare, men jag kan klämma fast den i ett skruvstäd i rätt läge för att hålla händerna fria, så att mänskliga händer inte kan skada svetsen på grund av skakning eller skakning. Detta eliminerar det mesta av den mänskliga felfaktorn. Det är inte så idealiskt, som orbitalsvetsning eftersom det inte är inomhus, men den här typen av svetsning kan göras i en renrumsmiljö för att eliminera föroreningar.”
Medan orbitalsvetsteknik säkerställer renhet och repeterbarhet, vet Hammer och hans svetskollegor att svetsintegritet är avgörande för att förhindra stillestånd på grund av svetsfel. Företaget använder icke-förstörande testning (ND) och ibland destruktiv testning för alla orbitalsvetsar.
"Varje svetsning vi gör är visuellt verifierad", säger Hammer. ”Efter det kontrolleras svetsarna med en heliumspektrometer. Beroende på specifikationen eller kundens krav kontrolleras vissa svetsar med röntgen. Destruktiv testning är också möjlig.”
Destruktiv provning kan innefatta draghållfasthetstest för att bestämma svetsens slutliga draghållfasthet. För att mäta den maximala spänningen som en svets på ett material som 316L rostfritt stål kan motstå före brott, sträcker testet och sträcker metallen till bristningsgränsen.
Konsumentsvetsar för alternativ energi utsätts ibland för icke-förstörande ultraljudstestning på svetsarna av bränslecellskomponenter för tre värmeväxlare som används i maskiner och fordon med alternativ energi.
"Detta är ett kritiskt test eftersom de flesta av de komponenter vi skickar innehåller potentiellt farliga gaser. Det är väldigt viktigt för oss och våra kunder att det rostfria stålet är felfritt och inte läcker”, säger Hammer.
Tube & Pipe Journal 1990 Tube & Pipe Journal blev den första tidningen dedikerad till metallrörsindustrin 1990. Tube & Pipe Journal blev den första tidningen dedikerad till metallrörsindustrin 1990. Idag är det fortfarande den enda branschpublikationen i Nordamerika och har blivit den mest pålitliga informationskällan för rörproffs.
Nu med full tillgång till The FABRICATOR digital edition, enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu fullt tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Få full digital tillgång till STAMPING Journal, med den senaste tekniken, bästa praxis och branschnyheter för metallstämpelmarknaden.
Nu med full digital tillgång till The Fabricator en Español har du enkel tillgång till värdefulla branschresurser.