Embora a tecnologia de soldagem orbital não seja nova, ela continua a evoluir, tornando-se mais poderosa e versátil, especialmente quando se trata de soldagem de tubos.
A soldagem orbital existe há cerca de 60 anos, adicionando automação ao processo GMAW. Este é um método confiável e prático de executar várias soldas, embora alguns OEMs e fabricantes ainda não tenham usado o poder dos soldadores orbitais, contando com a soldagem manual ou outras estratégias para unir tubos de metal.
Os princípios da soldagem orbital existem há décadas, mas os recursos dos novos soldadores orbitais os tornam uma ferramenta mais poderosa no kit de ferramentas de um soldador, já que muitos agora têm recursos “inteligentes” para facilitar a programação e o processo antes da soldagem real.Comece com ajustes rápidos e precisos para garantir soldagens consistentes, puras e confiáveis.
A equipe de soldadores da Axenics em Middleton, Massachusetts, é um fabricante terceirizado de componentes que orienta muitos de seus clientes em práticas de soldagem orbital se os elementos certos existirem para o trabalho.
“Sempre que possível, queríamos eliminar o elemento humano na soldagem, pois os soldadores orbitais geralmente produzem soldas de maior qualidade”, diz Tom Hammer, um soldador qualificado da Axenics.
Embora a soldagem mais antiga tenha sido realizada há 2.000 anos, a soldagem moderna é um processo extremamente avançado que é parte integrante de outras tecnologias e processos modernos.
Um dos clientes da Axenics faz parte dessa cadeia de suprimentos. Ela procurou um fabricante contratado para ajudar a expandir sua capacidade de produção, especificamente criando e instalando canais limpos de aço inoxidável que permitem a passagem de gases pelo processo de fabricação de wafer.
Embora unidades de soldagem orbital e mesas rotativas com grampos de tocha estejam disponíveis para a maioria dos trabalhos tubulares na Axenics, elas não impedem a soldagem manual ocasional.
A Hammer e a equipe de soldagem revisaram os requisitos do cliente e fizeram perguntas, levando em consideração fatores de custo e tempo:
Os soldadores orbitais fechados rotativos usados ​​pela Hammer são Swagelok M200 e Arc Machines Modelo 207A. Eles podem conter tubos de 1/16 a 4 polegadas.
“As microcabeças nos permitem entrar em lugares muito apertados”, disse ele. “Uma limitação da soldagem orbital é se temos uma cabeça que se encaixa em uma junta específica.Mas hoje você também pode enrolar uma corrente em volta do tubo que está soldando.O soldador pode passar por cima da corrente e basicamente não há limite para o tamanho das soldas que você pode realizar..Já vi alguns setups que fazem solda em 20″.Cano.É impressionante o que essas máquinas podem fazer hoje.”
Considerando os requisitos de pureza, o número de soldas necessárias e a espessura da parede fina, a soldagem orbital é uma escolha inteligente para este tipo de projeto.
“É quando fica realmente sutil.Estamos falando de soldagem em metal fino como papel.Com a soldagem manual, o menor ajuste pode quebrar a solda.É por isso que gostamos de usar um cabeçote de solda orbital, onde podemos marcar cada parte do tubo e deixá-lo perfeito antes de colocar a peça nele.Reduzimos a potência para um valor específico para sabermos que quando colocarmos a peça lá, ela estará perfeita.À mão, a troca é feita a olho, e se pedalarmos muito, ela pode penetrar direto no material.”
O trabalho consiste em centenas de soldas que devem ser idênticas. O soldador orbital usado para esse trabalho faz uma solda em três minutos;quando Hammer está trabalhando na velocidade máxima, ele pode soldar manualmente o mesmo tubo de aço inoxidável em cerca de um minuto.
“No entanto, a máquina não está diminuindo a velocidade.Você o executa na velocidade máxima logo pela manhã e, no final do dia, ele ainda está funcionando na velocidade máxima”, disse Hammer.“Eu corro na velocidade máxima logo pela manhã, mas no final, não é o caso.”
Impedir a entrada de contaminantes na tubulação de aço inoxidável é fundamental, e é por isso que a soldagem de alta pureza na indústria de semicondutores geralmente é realizada em uma sala limpa, um ambiente controlado que impede a entrada de contaminantes na área soldada.
Hammer usa o mesmo tungstênio pré-afiado em suas tochas manuais que ele usa no Orbiter. Enquanto o argônio puro fornece purga externa e interna na soldagem manual e orbital, a soldagem por máquinas orbitais também se beneficia por ser realizada em um espaço fechado.
As soldas orbitais são geralmente mais limpas porque o gás cobre o tubo por mais tempo. Assim que a soldagem começa, o argônio fornece proteção até que o soldador tenha certeza de que a solda está fria o suficiente.
A Axenics trabalha com vários clientes de energia alternativa que fabricam as células de combustível de hidrogênio que alimentam uma variedade de veículos. Por exemplo, algumas empilhadeiras construídas para uso interno dependem de células de combustível de hidrogênio para evitar que subprodutos químicos destruam estoques comestíveis. O único subproduto de uma célula de combustível de hidrogênio é a água.
Um dos clientes tinha muitos dos mesmos requisitos de um fabricante de semicondutores, como pureza e consistência de solda. Ele deseja usar aço inoxidável 321 para soldagem de paredes finas. No entanto, o trabalho era criar um protótipo de manifold com vários bancos de válvulas, cada um projetando-se em uma direção diferente, deixando pouco espaço para a soldagem.
Um soldador orbital adequado para o trabalho custa cerca de US$ 2.000 e pode ser usado para fazer um pequeno número de peças, com um custo estimado de US$ 250. Não faz sentido financeiramente. No entanto, a Hammer tem uma solução que combina técnicas de soldagem manual e orbital.
“Nesse caso, eu usaria uma mesa rotativa”, diz Hammer. “Na verdade, é a mesma ação de um soldador orbital, mas você está girando o tubo, não o eletrodo de tungstênio ao redor do tubo.Eu uso minha tocha manual, mas posso segurar minha tocha no lugar com um torno posicionado de modo que fique livre para que a solda não seja danificada por tremores ou tremores da mão humana.Isso elimina muito do fator de erro humano.Não é tão perfeito quanto a soldagem orbital porque não está em um ambiente fechado, mas esse tipo de soldagem pode ser feito em um ambiente de sala limpa para eliminar contaminantes.”
Embora a tecnologia de soldagem orbital ofereça pureza e repetibilidade, Hammer e seus colegas soldadores sabem que a integridade da solda é fundamental para evitar o tempo de inatividade devido a falhas de solda. A empresa usa testes não destrutivos (NDT) e, às vezes, testes destrutivos para todas as soldas orbitais.
“Cada solda que fazemos é confirmada visualmente”, diz Hammer. “Depois, as soldas são testadas com um espectrômetro de hélio.Dependendo da especificação ou requisitos do cliente, algumas soldas são testadas radiograficamente.Testes destrutivos também são uma opção.”
Os testes destrutivos podem incluir testes de resistência à tração para determinar a resistência à tração final da solda. Para medir a tensão máxima que uma solda em um material como o aço inoxidável 316L pode suportar antes da falha, o teste estica e estica o metal até seu ponto de ruptura.
Às vezes, as soldas de clientes de energia alternativa são submetidas a testes ultrassônicos não destrutivos em componentes soldados de células de combustível de hidrogênio com trocador de calor de três canais usadas em máquinas e veículos de energia alternativa.
“Este é um teste crítico porque a maioria dos componentes que enviamos tem gases potencialmente perigosos passando por eles.É muito importante para nós e nossos clientes que o aço inoxidável seja impecável, com zero pontos de vazamento”, diz Hammer.
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