Si bien la tecnología de soldadura orbital no es nueva, continúa evolucionando y se vuelve más poderosa y versátil, especialmente cuando se trata de soldadura de tuberías. Una entrevista con Tom Hammer, un soldador experto de Axenics en Middleton, Massachusetts, revela las muchas formas en que esta técnica puede usarse para resolver problemas de soldadura difíciles. Imagen cortesía de Axenics
La soldadura orbital existe desde hace unos 60 años, agregando automatización al proceso GMAW. Este es un método práctico y confiable para realizar soldaduras múltiples, aunque algunos OEM y fabricantes aún no han utilizado el poder de las soldadoras orbitales, confiando en la soldadura manual u otras estrategias para unir tuberías de metal.
Los principios de la soldadura orbital han existido durante décadas, pero las capacidades de los nuevos soldadores orbitales los convierten en una herramienta más poderosa en el conjunto de herramientas de un soldador, ya que muchos ahora tienen características "inteligentes" para facilitar la programación y el procesamiento antes de la soldadura real.Comience con ajustes rápidos y precisos para garantizar soldaduras consistentes, puras y confiables.
El equipo de soldadores de Axenics en Middleton, Massachusetts, es un fabricante de componentes por contrato que guía a muchos de sus clientes en las prácticas de soldadura orbital si existen los elementos correctos para el trabajo.
“Donde fuera posible, queríamos eliminar el elemento humano en la soldadura, ya que los soldadores orbitales generalmente producen soldaduras de mayor calidad”, dice Tom Hammer, un soldador experto en Axenics.
Aunque la soldadura más antigua se realizó hace 2000 años, la soldadura moderna es un proceso extremadamente avanzado que forma parte integral de otras tecnologías y procesos modernos. Por ejemplo, la soldadura orbital se puede utilizar para crear los sistemas de tuberías de alta pureza que se utilizan para producir obleas de semiconductores que se utilizan básicamente en todos los dispositivos electrónicos de la actualidad.
Uno de los clientes de Axenics es parte de esta cadena de suministro. Buscó un fabricante por contrato para ayudar a expandir su capacidad de producción, creando e instalando específicamente canales limpios de acero inoxidable que permiten que los gases pasen a través del proceso de fabricación de obleas.
Si bien las unidades de soldadura orbital y las mesas giratorias con abrazaderas de antorcha están disponibles para la mayoría de los trabajos tubulares en Axenics, esto no impide la soldadura manual ocasional.
Hammer y el equipo de soldadura revisaron los requisitos del cliente e hicieron preguntas, teniendo en cuenta los factores de costo y tiempo:
Las soldadoras rotatorias orbitales cerradas utilizadas por Hammer son Swagelok M200 y Arc Machines modelo 207A. Pueden contener tubos de 1/16 a 4 pulgadas.
“Los microcabezales nos permiten llegar a lugares muy estrechos”, dijo. “Una limitación de la soldadura orbital es si tenemos un cabezal que se ajuste a una junta específica.Pero hoy, también puede enrollar una cadena alrededor de la tubería que está soldando.El soldador puede pasar por encima de la cadena, y básicamente no hay límite para el tamaño de las soldaduras que puede realizar..He visto algunas configuraciones que realizan soldaduras en 20″.Tubo.Es impresionante lo que estas máquinas pueden hacer hoy”.
Teniendo en cuenta los requisitos de pureza, la cantidad de soldaduras requeridas y el grosor de la pared delgada, la soldadura orbital es una opción inteligente para este tipo de proyecto. Para el trabajo de tuberías de control de procesos de flujo de aire, Hammer suelda con frecuencia en acero inoxidable 316L.
“Ahí es cuando se vuelve realmente sutil.Estamos hablando de soldar sobre metal fino como el papel.Con la soldadura manual, el más mínimo ajuste puede romper la soldadura.Por eso nos gusta usar un cabezal de soldadura orbital, donde podemos marcar cada parte del tubo y dejarlo perfecto antes de poner la pieza en él.Reducimos la potencia a una cantidad específica para que sepamos que cuando coloquemos la pieza allí, estará perfecta.A mano, el cambio se hace a ojo, y si pedaleamos demasiado, puede penetrar directamente a través del material”.
El trabajo consta de cientos de soldaduras que deben ser idénticas. El soldador orbital utilizado para este trabajo realiza una soldadura en tres minutos;cuando Hammer está funcionando a máxima velocidad, puede soldar manualmente el mismo tubo de acero inoxidable en aproximadamente un minuto.
“Sin embargo, la máquina no se está desacelerando.Lo haces funcionar a la velocidad máxima a primera hora de la mañana y, al final del día, sigue funcionando a la velocidad máxima”, dijo Hammer.“Lo ejecuto a máxima velocidad a primera hora de la mañana, pero al final, ese no es el caso”.
Es fundamental evitar que los contaminantes entren en los tubos de acero inoxidable, por lo que la soldadura de alta pureza en la industria de los semiconductores suele realizarse en una sala limpia, un entorno controlado que evita que los contaminantes entren en el área soldada.
Hammer usa el mismo tungsteno preafilado en sus sopletes manuales que usa en el Orbiter. Mientras que el argón puro proporciona una purga externa e interna en la soldadura manual y orbital, la soldadura con máquinas orbitales también se beneficia si se realiza en un espacio cerrado. Cuando sale el tungsteno, la cubierta se llena de gas y protege la soldadura de la oxidación. Cuando se usa un soplete manual, el gas solo se sopla hacia un lado del tubo que se está soldando actualmente.
Las soldaduras orbitales generalmente son más limpias porque el gas cubre el tubo por más tiempo. Una vez que comienza la soldadura, el argón brinda protección hasta que el soldador está seguro de que la soldadura está lo suficientemente fría.
Axenics trabaja con varios clientes de energía alternativa que fabrican las celdas de combustible de hidrógeno que alimentan una variedad de vehículos. Por ejemplo, algunos montacargas construidos para uso en interiores dependen de celdas de combustible de hidrógeno para evitar que los subproductos químicos destruyan las existencias comestibles. El único subproducto de una celda de combustible de hidrógeno es el agua.
Uno de los clientes tenía muchos de los mismos requisitos que un fabricante de semiconductores, como la pureza y la consistencia de la soldadura. Quiere usar acero inoxidable 321 para soldar paredes delgadas. Sin embargo, el trabajo consistía en crear prototipos de un colector con múltiples bancos de válvulas, cada uno sobresaliendo en una dirección diferente, dejando poco espacio para la soldadura.
Una soldadora orbital adecuada para el trabajo cuesta alrededor de $2000 y se puede usar para fabricar una pequeña cantidad de piezas, con un costo estimado de $250. No tiene sentido desde el punto de vista financiero. Sin embargo, Hammer tiene una solución que combina técnicas de soldadura manual y orbital.
“En este caso, usaría una mesa giratoria”, dice Hammer. “En realidad, es la misma acción que un soldador orbital, pero gira el tubo, no el electrodo de tungsteno alrededor del tubo.Utilizo mi soplete manual, pero puedo sostener mi soplete en su lugar con un tornillo de banco colocado de modo que no tenga las manos libres para que la soldadura no se dañe por la sacudida o el temblor de la mano humana.Esto elimina gran parte del factor de error humano.No es tan perfecta como la soldadura orbital porque no se realiza en un entorno cerrado, pero este tipo de soldadura se puede realizar en un entorno de sala limpia para eliminar los contaminantes”.
Si bien la tecnología de soldadura orbital ofrece pureza y repetibilidad, Hammer y sus colegas soldadores saben que la integridad de la soldadura es fundamental para evitar el tiempo de inactividad debido a fallas en la soldadura. La empresa utiliza pruebas no destructivas (END) y, a veces, pruebas destructivas para todas las soldaduras orbitales.
“Cada soldadura que hacemos se confirma visualmente”, dice Hammer. “Después, las soldaduras se prueban con un espectrómetro de helio.Según la especificación o los requisitos del cliente, algunas soldaduras se prueban radiográficamente.Las pruebas destructivas también son una opción”.
Las pruebas destructivas pueden incluir pruebas de resistencia a la tracción para determinar la resistencia máxima a la tracción de la soldadura. Para medir la tensión máxima que una soldadura en un material como el acero inoxidable 316L puede soportar antes de fallar, la prueba estira y estira el metal hasta su punto de ruptura.
Las soldaduras de los clientes de energía alternativa a veces se someten a pruebas ultrasónicas no destructivas en soldaduras de componentes de celdas de combustible de hidrógeno de intercambiador de calor de tres canales utilizadas en vehículos y maquinaria de energía alternativa.
“Esta es una prueba crítica porque la mayoría de los componentes que enviamos tienen gases potencialmente peligrosos que pasan a través de ellos.Es muy importante para nosotros y para nuestros clientes que el acero inoxidable sea impecable, sin puntos de fuga”, dice Hammer.
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