Obwohl die Orbitalschweißtechnologie nicht neu ist, entwickelt sie sich ständig weiter und wird leistungsfähiger und vielseitiger, insbesondere wenn es um das Rohrschweißen geht. Ein Interview mit Tom Hammer, einem erfahrenen Schweißer von Axenics in Middleton, Massachusetts, zeigt die vielen Möglichkeiten, wie diese Technik zur Lösung schwieriger Schweißprobleme eingesetzt werden kann. Bild mit freundlicher Genehmigung von Axenics
Das Orbitalschweißen gibt es seit etwa 60 Jahren und hat den GMAW-Prozess automatisiert. Dies ist eine zuverlässige, praktische Methode zur Durchführung mehrerer Schweißnähte, obwohl einige OEMs und Hersteller noch nicht die Leistungsfähigkeit von Orbitalschweißgeräten genutzt haben und sich zum Verbinden von Metallrohren auf Handschweißen oder andere Strategien verlassen.
Die Prinzipien des Orbitalschweißens gibt es schon seit Jahrzehnten, aber die Fähigkeiten der neuen Orbitalschweißgeräte machen sie zu einem leistungsfähigeren Werkzeug im Werkzeugkasten eines Schweißers, da viele jetzt über „intelligente“ Funktionen verfügen, die die Programmierung und Verarbeitung vor dem eigentlichen Schweißen erleichtern.Beginnen Sie mit schnellen, präzisen Anpassungen, um konsistente, reine und zuverlässige Schweißnähte zu gewährleisten.
Das Schweißerteam von Axenics in Middleton, Massachusetts, ist ein Auftragskomponentenhersteller, der viele seiner Kunden in Orbitalschweißverfahren anleitet, wenn die richtigen Elemente für die Aufgabe vorhanden sind.
„Wo möglich wollten wir den menschlichen Faktor beim Schweißen eliminieren, da Orbitalschweißer im Allgemeinen qualitativ hochwertigere Schweißnähte erzeugen“, sagt Tom Hammer, ein erfahrener Schweißer bei Axenics.
Obwohl das erste Schweißen bereits vor 2000 Jahren durchgeführt wurde, handelt es sich beim modernen Schweißen um einen äußerst fortschrittlichen Prozess, der integraler Bestandteil anderer moderner Technologien und Prozesse ist. Mit dem Orbitalschweißen lassen sich beispielsweise hochreine Rohrleitungssysteme herstellen, die zur Herstellung von Halbleiterwafern verwendet werden, die heute praktisch in der gesamten Elektronik Verwendung finden.
Einer der Kunden von Axenics ist Teil dieser Lieferkette. Das Unternehmen suchte nach einem Vertragshersteller, der ihm bei der Erweiterung seiner Produktionskapazität helfen sollte, insbesondere bei der Erstellung und Installation sauberer Edelstahlkanäle, die den Gasdurchfluss durch den Wafer-Herstellungsprozess ermöglichen.
Während für die meisten Rohrarbeiten bei Axenics Orbitalschweißgeräte und Drehtische mit Brennerklemmen verfügbar sind, schließen diese gelegentliches Handschweißen nicht aus.
Unter Berücksichtigung von Kosten- und Zeitfaktoren prüften Hammer und das Schweißteam die Anforderungen des Kunden und stellten Fragen:
Die von Hammer verwendeten rotierenden geschlossenen Orbitalschweißgeräte sind Swagelok M200 und Arc Machines Modell 207A. Sie können Rohre von 1/16 bis 4 Zoll aufnehmen.
„Mit Mikroköpfen können wir an sehr enge Stellen gelangen“, sagte er. „Eine Einschränkung beim Orbitalschweißen besteht darin, ob wir einen Kopf haben, der zu einer bestimmten Verbindung passt.“Heutzutage kann man aber auch eine Kette um das zu schweißende Rohr wickeln.Der Schweißer kann über die Kette gehen, und die Größe der Schweißnähte, die Sie ausführen können, ist grundsätzlich unbegrenzt..Ich habe einige Aufbauten gesehen, die das Schweißen auf 20″ ermöglichen.Rohr.Es ist beeindruckend, was diese Maschinen heute leisten können.“
In Anbetracht der Reinheitsanforderungen, der Anzahl der erforderlichen Schweißnähte und der dünnen Wandstärke ist das Orbitalschweißen eine kluge Wahl für diese Art von Projekten. Für Rohrleitungsarbeiten zur Prozesssteuerung des Luftstroms schweißt Hammer häufig auf Edelstahl 316L.
„Dann wird es wirklich subtil.Die Rede ist vom Schweißen auf hauchdünnem Metall.Beim Handschweißen kann die Schweißnaht durch die kleinste Änderung brechen.Aus diesem Grund verwenden wir gerne einen Orbitalschweißkopf, mit dem wir jeden Teil des Rohrs anwählen und perfekt machen können, bevor wir das Teil hineinstecken.Wir reduzieren die Leistung auf einen bestimmten Wert, damit wir wissen, dass das Teil perfekt ist, wenn wir es dort einsetzen.Von Hand erfolgt die Veränderung per Auge, und wenn wir zu stark in die Pedale treten, kann es direkt durch das Material dringen.“
Der Auftrag besteht aus Hunderten von Schweißnähten, die identisch sein müssen. Das für diesen Auftrag verwendete Orbitalschweißgerät führt eine Schweißnaht in drei Minuten durch;Wenn Hammer mit Höchstgeschwindigkeit arbeitet, kann er dasselbe Edelstahlrohr in etwa einer Minute manuell schweißen.
„Die Maschine wird jedoch nicht langsamer.Man lässt es morgens als erstes mit Höchstgeschwindigkeit laufen, und am Ende des Tages läuft es immer noch mit Höchstgeschwindigkeit“, sagte Hammer.„Ich fahre morgens als Erstes mit Höchstgeschwindigkeit, aber am Ende ist das nicht der Fall.“
Es ist von entscheidender Bedeutung, das Eindringen von Verunreinigungen in Edelstahlrohre zu verhindern. Aus diesem Grund wird hochreines Löten in der Halbleiterindustrie häufig in einem Reinraum durchgeführt, einer kontrollierten Umgebung, die verhindert, dass Verunreinigungen in den gelöteten Bereich gelangen.
Hammer verwendet in seinen Handbrennern das gleiche vorgeschärfte Wolfram wie im Orbiter. Während reines Argon beim Hand- und Orbitalschweißen für die äußere und innere Spülung sorgt, profitiert das Schweißen mit Orbitalmaschinen auch davon, in einem geschlossenen Raum durchgeführt zu werden. Wenn das Wolfram austritt, füllt sich die Hülle mit Gas und schützt die Schweißnaht vor Oxidation. Bei der Verwendung eines Handbrenners wird das Gas nur auf eine Seite des Rohrs geblasen, das gerade geschweißt wird.
Orbitalschweißnähte sind im Allgemeinen sauberer, da das Gas das Rohr länger bedeckt. Sobald mit dem Schweißen begonnen wird, bietet Argon Schutz, bis der Schweißer sicher ist, dass die Schweißnaht kalt genug ist.
Axenics arbeitet mit einer Reihe alternativer Energiekunden zusammen, die Wasserstoff-Brennstoffzellen herstellen, die eine Vielzahl von Fahrzeugen antreiben. Beispielsweise sind einige Gabelstapler für den Innenbereich auf Wasserstoff-Brennstoffzellen angewiesen, um zu verhindern, dass chemische Nebenprodukte essbare Vorräte zerstören. Das einzige Nebenprodukt einer Wasserstoff-Brennstoffzelle ist Wasser.
Einer der Kunden hatte viele der gleichen Anforderungen wie ein Halbleiterhersteller, wie z. B. die Reinheit und Konsistenz der Schweißnähte. Er möchte Edelstahl 321 für das Dünnwandschweißen verwenden. Die Arbeit bestand jedoch darin, einen Verteiler mit mehreren Ventilbänken zu prototypisieren, von denen jede in eine andere Richtung vorsteht und nur wenig Platz zum Schweißen lässt.
Ein für diesen Auftrag geeignetes Orbitalschweißgerät kostet etwa 2.000 US-Dollar und kann für die Herstellung einer kleinen Anzahl von Teilen verwendet werden, wobei die geschätzten Kosten bei 250 US-Dollar liegen. Aus finanzieller Sicht macht es keinen Sinn. Hammer hat jedoch eine Lösung, die manuelle und orbitale Schweißtechniken kombiniert.
„In diesem Fall würde ich einen Drehtisch verwenden“, sagt Hammer. „Es ist eigentlich die gleiche Aktion wie bei einem Orbitalschweißgerät, aber Sie drehen das Rohr und nicht die Wolframelektrode um das Rohr herum.“Ich benutze meinen Handbrenner, aber ich kann meinen Brenner mit einem Schraubstock an Ort und Stelle halten. Positioniert so, dass ich die Hände frei habe, damit die Schweißnaht nicht durch Zittern oder Rütteln der menschlichen Hand beschädigt wird.Dadurch wird ein Großteil des menschlichen Fehlerfaktors eliminiert.Es ist nicht so perfekt wie das Orbitalschweißen, da es nicht in einer geschlossenen Umgebung stattfindet, aber diese Art des Schweißens kann in einer Reinraumumgebung durchgeführt werden, um Verunreinigungen zu beseitigen.“
Während die Orbitalschweißtechnologie Reinheit und Wiederholbarkeit bietet, wissen Hammer und seine Schweißkollegen, dass die Integrität der Schweißnaht von entscheidender Bedeutung ist, um Ausfallzeiten aufgrund von Schweißfehlern zu vermeiden. Das Unternehmen verwendet für alle Orbitalschweißnähte zerstörungsfreie Prüfungen (NDT) und manchmal auch zerstörende Prüfungen.
„Jede Schweißnaht, die wir herstellen, wird visuell bestätigt“, sagt Hammer. „Anschließend werden die Schweißnähte mit einem Heliumspektrometer geprüft.Je nach Spezifikation oder Kundenwunsch werden einige Schweißnähte radiologisch geprüft.Auch zerstörende Prüfungen sind eine Option.“
Die zerstörende Prüfung kann eine Zugfestigkeitsprüfung umfassen, um die endgültige Zugfestigkeit der Schweißnaht zu bestimmen. Um die maximale Belastung zu messen, der eine Schweißnaht an einem Material wie Edelstahl 316L standhalten kann, bevor sie versagt, wird das Metall bei der Prüfung immer wieder bis zum Bruchpunkt gedehnt.
Schweißnähte von Kunden im Bereich alternativer Energien werden manchmal einer zerstörungsfreien Ultraschallprüfung an Komponentenschweißteilen von Dreikanal-Wärmetauscher-Wasserstoff-Brennstoffzellen unterzogen, die in Maschinen und Fahrzeugen für alternative Energien verwendet werden.
„Dies ist ein kritischer Test, da durch die meisten Komponenten, die wir versenden, potenziell gefährliche Gase strömen.Für uns und unsere Kunden ist es sehr wichtig, dass der Edelstahl makellos ist und keine Leckstellen aufweist“, sagt Hammer.
Tube & Pipe Journal war 1990 das erste Magazin, das sich der Metallrohrindustrie widmete. Bis heute ist es die einzige Publikation in Nordamerika, die sich dieser Branche widmet, und hat sich zur vertrauenswürdigsten Informationsquelle für Rohrfachleute entwickelt.
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