Tot i que la tecnologia de soldadura orbital no és nova, continua evolucionant, esdevenint més potent i versàtil, especialment quan es tracta de soldadura de canonades. Una entrevista amb Tom Hammer, un soldador expert d'Axenics a Middleton, Massachusetts, revela les moltes maneres en què es pot utilitzar aquesta tècnica per resoldre problemes de soldadura difícils. Imatge cortesia d'Axenics
La soldadura orbital existeix des de fa uns 60 anys, afegint automatització al procés GMAW. Aquest és un mètode fiable i pràctic per realitzar múltiples soldadures, tot i que alguns fabricants d'equips originals (OEM) i fabricants encara no han utilitzat la potència de les soldadores orbitals, basant-se en la soldadura manual o altres estratègies per unir tubs metàl·lics.
Els principis de la soldadura orbital existeixen des de fa dècades, però les capacitats de les noves soldadores orbitals les converteixen en una eina més potent en el conjunt d'eines d'un soldador, ja que moltes ara tenen funcions "intel·ligents" per facilitar la programació i el processament abans de la soldadura real. Comenceu amb ajustos ràpids i precisos per garantir soldadures consistents, pures i fiables.
L'equip de soldadors d'Axenics a Middleton, Massachusetts, és un fabricant de components per contracte que guia molts dels seus clients en pràctiques de soldadura orbital si existeixen els elements adequats per a la feina.
«Sempre que ha estat possible, volíem eliminar l'element humà en la soldadura, ja que els soldadors orbitals generalment produeixen soldadures de més qualitat», afirma Tom Hammer, un soldador expert d'Axenics.
Tot i que la primera soldadura es va realitzar fa 2000 anys, la soldadura moderna és un procés extremadament avançat que és integral per a altres tecnologies i processos moderns. Per exemple, la soldadura orbital es pot utilitzar per crear els sistemes de canonades d'alta puresa que s'utilitzen per produir oblies de semiconductors que entren en pràcticament tots els aparells electrònics actuals.
Un dels clients d'Axenics forma part d'aquesta cadena de subministrament. Va buscar un fabricant per contracte per ajudar a ampliar la seva capacitat de producció, concretament creant i instal·lant canals nets d'acer inoxidable que permeten que els gasos passin a través del procés de fabricació de les oblies.
Tot i que Axenics disposa d'unitats de soldadura orbital i taules rotatives amb pinces de torxa per a la majoria de treballs tubulars, això no impedeix la soldadura manual ocasional.
Hammer i l'equip de soldadura van revisar els requisits del client i van fer preguntes, tenint en compte els factors de cost i temps:
Les soldadores orbitals rotatives tancades que utilitza Hammer són Swagelok M200 i Arc Machines Model 207A. Poden suportar tubs d'1/16 a 4 polzades.
«Els microcapçals ens permeten arribar a llocs molt estrets», va dir. «Una limitació de la soldadura orbital és si tenim un capçal que s'adapti a una unió específica. Però avui dia també podeu enrotllar una cadena al voltant del tub que esteu soldant. El soldador pot passar per sobre de la cadena i bàsicament no hi ha límit a la mida de les soldadures que podeu realitzar... He vist algunes configuracions que solden en tubs de 20 polzades. És impressionant el que poden fer aquestes màquines avui dia».
Tenint en compte els requisits de puresa, el nombre de soldadures necessàries i el gruix de la paret fina, la soldadura orbital és una opció intel·ligent per a aquest tipus de projecte. Per a treballs de canonades de control de processos de flux d'aire, Hammer solda sovint en acer inoxidable 316L.
«Aquí és quan la cosa es torna realment subtil. Estem parlant de soldar en metall prim com el paper. Amb la soldadura manual, el més mínim ajust pot trencar la soldadura. Per això ens agrada utilitzar un capçal de soldadura orbital, on podem ajustar cada part del tub i fer-la perfecta abans de col·locar-hi la peça. Baixem la potència a una quantitat específica per saber que quan hi col·loquem la peça quedarà perfecta. A mà, el canvi es fa a ull, i si pedalem massa, pot penetrar directament a través del material.»
La feina consisteix en centenars de soldadures que han de ser idèntiques. El soldador orbital utilitzat per a aquesta feina fa una soldadura en tres minuts; quan Hammer treballa a màxima velocitat, pot soldar manualment el mateix tub d'acer inoxidable en aproximadament un minut.
«No obstant això, la màquina no disminueix la velocitat. La fas funcionar a la màxima velocitat a primera hora del matí i, al final del dia, encara funciona a la màxima velocitat», va dir Hammer. «La faig funcionar a la màxima velocitat a primera hora del matí, però al final, no és així».
Evitar que els contaminants entrin als tubs d'acer inoxidable és fonamental, per això la soldadura d'alta puresa a la indústria dels semiconductors sovint es realitza en una sala blanca, un entorn controlat que evita que els contaminants entrin a la zona soldada.
Hammer utilitza el mateix tungstè preafilat en els seus torxes manuals que utilitza a l'Orbiter. Mentre que l'argó pur proporciona una purga externa i interna en la soldadura manual i orbital, la soldadura amb màquines orbitals també es beneficia de realitzar-se en un espai tancat. Quan surt el tungstè, la carcassa s'omple de gas i protegeix la soldadura de l'oxidació. Quan s'utilitza un torx manual, el gas només es bufa a un costat del tub que s'està soldant actualment.
Les soldadures orbitals són generalment més netes perquè el gas cobreix el tub durant més temps. Un cop comença la soldadura, l'argó proporciona protecció fins que el soldador estigui segur que la soldadura està prou freda.
Axenics treballa amb diversos clients d'energies alternatives que fabriquen les piles de combustible d'hidrogen que alimenten diversos vehicles. Per exemple, algunes carretons elevadors construïdes per a ús en interiors depenen de piles de combustible d'hidrogen per evitar que els subproductes químics destrueixin les reserves comestibles. L'únic subproducte d'una pila de combustible d'hidrogen és l'aigua.
Un dels clients tenia molts dels mateixos requisits que un fabricant de semiconductors, com ara la puresa i la consistència de la soldadura. Vol utilitzar acer inoxidable 321 per a la soldadura de paret fina. Tanmateix, el treball consistia a prototipar un col·lector amb múltiples bancs de vàlvules, cadascun dels quals sobresortia en una direcció diferent, deixant poc espai per a la soldadura.
Una soldadora orbital adequada per a la feina costa uns 2.000 dòlars i es pot utilitzar per fabricar un petit nombre de peces, amb un cost estimat de 250 dòlars. No té sentit econòmicament. Tanmateix, Hammer té una solució que combina tècniques de soldadura manuals i orbitals.
«En aquest cas, jo faria servir una taula rotativa», diu Hammer. «En realitat, és la mateixa acció que una soldadora orbital, però es fa girar el tub, no l'elèctrode de tungstè al voltant del tub. Faig servir la meva torxa manual, però puc mantenir la torxa al seu lloc amb un cargol col·locat de manera que no tingui les mans per evitar que la soldadura es faci malbé per la sacsejada o el tremolor de la mà humana. Això elimina gran part del factor d'error humà. No és tan perfecta com la soldadura orbital perquè no es fa en un entorn tancat, però aquest tipus de soldadura es pot fer en un entorn de sala blanca per eliminar contaminants».
Tot i que la tecnologia de soldadura orbital ofereix puresa i repetibilitat, Hammer i els seus companys soldadors saben que la integritat de la soldadura és fonamental per evitar el temps d'inactivitat a causa de fallades de soldadura. L'empresa utilitza proves no destructives (NDT), i de vegades proves destructives, per a totes les soldadures orbitals.
«Cada soldadura que fem es confirma visualment», diu Hammer. «Després, les soldadures es proven amb un espectròmetre d'heli. Segons les especificacions o els requisits del client, algunes soldadures es proven radiogràficament. Les proves destructives també són una opció».
Les proves destructives poden incloure proves de resistència a la tracció per determinar la resistència a la tracció final de la soldadura. Per mesurar la tensió màxima que una soldadura en un material com l'acer inoxidable 316L pot suportar abans de la fallada, la prova estira i estira el metall fins al seu punt de trencament.
Les soldadures dels clients d'energies alternatives de vegades se sotmeten a proves no destructives per ultrasons en components soldats de piles de combustible d'hidrogen amb intercanviador de calor de tres canals utilitzades en maquinària i vehicles d'energies alternatives.
«Aquesta és una prova crítica perquè la majoria dels components que enviem tenen gasos potencialment perillosos que hi passen. És molt important per a nosaltres i els nostres clients que l'acer inoxidable sigui impecable, sense punts de fuita», diu Hammer.
Tube & Pipe Journal es va convertir en la primera revista dedicada a la indústria de les canonades metàl·liques el 1990. Avui dia, continua sent l'única publicació a Amèrica del Nord dedicada a la indústria i s'ha convertit en la font d'informació més fiable per als professionals de les canonades.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal ja és totalment accessible i proporciona un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Gaudeix d'accés complet a l'edició digital de STAMPING Journal, que ofereix els darrers avenços tecnològics, les millors pràctiques i les notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The Fabricator en espanyol, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.