Bien que la technologie de soudage orbital ne soit pas nouvelle, elle continue d'évoluer, devenant plus puissante et polyvalente, en particulier lorsqu'il s'agit de soudage de tuyaux.
Le soudage orbital existe depuis environ 60 ans, ajoutant l'automatisation au processus GMAW. Il s'agit d'une méthode fiable et pratique pour effectuer plusieurs soudures, bien que certains équipementiers et fabricants n'aient pas encore utilisé la puissance des soudeurs orbitaux, s'appuyant sur le soudage manuel ou d'autres stratégies pour assembler des tubes métalliques.
Les principes du soudage orbital existent depuis des décennies, mais les capacités des nouveaux soudeurs orbitaux en font un outil plus puissant dans la boîte à outils d'un soudeur, car beaucoup ont maintenant des fonctionnalités « intelligentes » pour faciliter la programmation et le traitement avant le soudage proprement dit.Commencez par des ajustements rapides et précis pour garantir des soudures cohérentes, pures et fiables.
L'équipe de soudeurs d'Axenics à Middleton, Massachusetts, est un fabricant de composants sous contrat qui guide nombre de ses clients dans les pratiques de soudage orbital si les bons éléments existent pour le travail.
"Dans la mesure du possible, nous voulions éliminer l'élément humain dans le soudage, car les soudeurs orbitaux produisent généralement des soudures de meilleure qualité", explique Tom Hammer, un soudeur qualifié chez Axenics.
Bien que le premier soudage ait été effectué il y a 2000 ans, le soudage moderne est un processus extrêmement avancé qui fait partie intégrante d'autres technologies et processus modernes. Par exemple, le soudage orbital peut être utilisé pour créer les systèmes de tuyauterie de haute pureté utilisés pour produire des tranches de semi-conducteurs qui entrent dans pratiquement tous les appareils électroniques d'aujourd'hui.
L'un des clients d'Axenics fait partie de cette chaîne d'approvisionnement. Il a recherché un sous-traitant pour l'aider à étendre sa capacité de production, en créant et en installant spécifiquement des canaux en acier inoxydable propres qui permettent aux gaz de passer à travers le processus de fabrication des plaquettes.
Si des postes de soudage orbital et des tables rotatives avec pinces torche sont disponibles pour la plupart des travaux tubulaires chez Axenics, ceux-ci n'empêchent pas le soudage manuel occasionnel.
Hammer et l'équipe de soudage ont examiné les exigences du client et posé des questions, en tenant compte des facteurs de coût et de temps :
Les soudeuses orbitales rotatives fermées utilisées par Hammer sont Swagelok M200 et Arc Machines Model 207A. Elles peuvent contenir des tubes de 1/16 à 4 pouces.
"Les micro-têtes nous permettent d'entrer dans des endroits très étroits", a-t-il déclaré. "L'une des limites du soudage orbital est de savoir si nous avons une tête qui s'adapte à un joint spécifique.Mais aujourd'hui, vous pouvez également enrouler une chaîne autour du tuyau que vous soudez.Le soudeur peut passer par-dessus la chaîne et il n'y a pratiquement aucune limite à la taille des soudures que vous pouvez effectuer..J'ai vu des configurations qui soudent sur 20″.Tuyau.C'est impressionnant ce que ces machines peuvent faire aujourd'hui.
Compte tenu des exigences de pureté, du nombre de soudures requises et de la faible épaisseur de paroi, le soudage orbital est un choix judicieux pour ce type de projet. Pour les travaux de tuyauterie de contrôle de flux d'air, Hammer soude fréquemment sur de l'acier inoxydable 316L.
« C'est là que ça devient vraiment subtil.Nous parlons de soudage sur du métal fin comme du papier.Avec le soudage à la main, le moindre ajustement peut casser la soudure.C'est pourquoi nous aimons utiliser une tête de soudage orbitale, où nous pouvons composer chaque partie du tube et la rendre parfaite avant d'y mettre la pièce.Nous baissons la puissance à une quantité spécifique afin que nous sachions que lorsque nous y mettrons la pièce, ce sera parfait.A la main, le changement se fait à l'oeil, et si on pédale trop, ça peut pénétrer directement à travers la matière.
Le travail consiste en des centaines de soudures qui doivent être identiques. La soudeuse orbitale utilisée pour ce travail réalise une soudure en trois minutes ;lorsque Hammer fonctionne à pleine vitesse, il peut souder manuellement le même tube en acier inoxydable en une minute environ.
« Cependant, la machine ne ralentit pas.Vous l'exécutez à vitesse maximale dès le matin, et à la fin de la journée, il fonctionne toujours à vitesse maximale », a déclaré Hammer."Je l'exécute à vitesse maximale dès le matin, mais au final, ce n'est pas le cas."
Empêcher les contaminants de pénétrer dans les tubes en acier inoxydable est essentiel, c'est pourquoi le soudage de haute pureté dans l'industrie des semi-conducteurs est souvent effectué dans une salle blanche, un environnement contrôlé qui empêche les contaminants de pénétrer dans la zone soudée.
Hammer utilise le même tungstène pré-affûté dans ses torches manuelles qu'il utilise dans l'Orbiter. Alors que l'argon pur fournit une purge externe et interne dans le soudage manuel et orbital, le soudage par des machines orbitales bénéficie également d'être effectué dans un espace clos. Lorsque le tungstène sort, la coque se remplit de gaz et protège la soudure de l'oxydation. Lors de l'utilisation d'une torche manuelle, le gaz n'est soufflé que d'un côté du tube en cours de soudage.
Les soudures orbitales sont généralement plus propres car le gaz recouvre le tube plus longtemps. Une fois le soudage commencé, l'argon assure une protection jusqu'à ce que le soudeur soit sûr que la soudure est suffisamment froide.
Axenics travaille avec un certain nombre de clients de l'énergie alternative qui fabriquent les piles à combustible à hydrogène qui alimentent une variété de véhicules. Par exemple, certains chariots élévateurs construits pour une utilisation en intérieur utilisent des piles à combustible à hydrogène pour empêcher les sous-produits chimiques de détruire les stocks comestibles. Le seul sous-produit d'une pile à combustible à hydrogène est l'eau.
L'un des clients avait plusieurs des mêmes exigences qu'un fabricant de semi-conducteurs, telles que la pureté et la cohérence de la soudure. Il souhaite utiliser de l'acier inoxydable 321 pour le soudage à paroi mince. Cependant, le travail consistait à prototyper un collecteur avec plusieurs rangées de soupapes, chacune faisant saillie dans une direction différente, laissant peu de place au soudage.
Une soudeuse orbitale adaptée au travail coûte environ 2 000 $ et peut être utilisée pour fabriquer un petit nombre de pièces, avec un coût estimé à 250 $. Cela n'a pas de sens financièrement. Cependant, Hammer a une solution qui combine les techniques de soudage manuel et orbital.
« Dans ce cas, j'utiliserais une table rotative », explique Hammer. « C'est en fait la même action qu'une soudeuse orbitale, mais vous faites tourner le tube, pas l'électrode de tungstène autour du tube.J'utilise ma torche à main, mais je peux maintenir ma torche en place avec un étau Positionné de manière à ce qu'il soit mains libres afin que la soudure ne soit pas endommagée par les secousses ou les secousses de la main humaine.Cela élimine une grande partie du facteur d'erreur humaine.Ce n'est pas aussi parfait que le soudage orbital car ce n'est pas dans un environnement clos, mais ce type de soudage peut être effectué dans un environnement de salle blanche pour éliminer les contaminants.
Alors que la technologie de soudage orbital offre pureté et répétabilité, Hammer et ses collègues soudeurs savent que l'intégrité de la soudure est essentielle pour éviter les temps d'arrêt dus à des défauts de soudure. L'entreprise utilise des tests non destructifs (NDT), et parfois des tests destructifs, pour toutes les soudures orbitales.
« Chaque soudure que nous réalisons est confirmée visuellement », explique Hammer. « Ensuite, les soudures sont testées avec un spectromètre à l'hélium.Selon les spécifications ou les exigences du client, certaines soudures sont testées par radiographie.Les tests destructifs sont également une option.
Les tests destructifs peuvent inclure des tests de résistance à la traction pour déterminer la résistance à la traction ultime de la soudure. Pour mesurer la contrainte maximale qu'une soudure sur un matériau tel que l'acier inoxydable 316L peut supporter avant la rupture, le test étire et étire le métal jusqu'à son point de rupture.
Les soudures des clients des énergies alternatives sont parfois soumises à des tests non destructifs par ultrasons sur les soudures des composants des piles à combustible à hydrogène à échangeur de chaleur à trois canaux utilisées dans les machines et les véhicules à énergie alternative.
« Il s'agit d'un test critique car la plupart des composants que nous expédions sont traversés par des gaz potentiellement dangereux.Il est très important pour nous et nos clients que l'acier inoxydable soit sans défaut, avec zéro point de fuite », déclare Hammer.
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