轨道焊接是一种焊接工具围绕静态工件旋转 360°(或在双向上焊接中为 180°)的技术。最初开发用于解决钨极惰性气体 (TIG)焊接(也称为气体钨极电弧焊 (GTAW))中的操作员错误问题,并允许在管道和管子周围实现均匀的焊接,这可能是手工焊接难以实现的过程。

轨道焊接过程可以使用计算机创建高质量的可重复焊接,这意味着几乎不需要焊接操作员的干预。该过程用于两个主要应用;管对管/管对管连接和管对管板连接。

什么是轨道焊接?(权威指南)

该工艺最初由北美航空的罗德里克·罗尔伯格(Roderick Rohrberg)于 1960 年由航空航天工业开发,用于解决 X-15 火箭研究飞机中的燃料和液压油泄漏问题。在 1980 年代,控制系统、便携性和电源的改进意味着轨道焊接机可以在建筑工地之间运输。

它是如何工作的?

轨道焊接使用专用机器夹紧待焊接的管子或管道,同时焊接电弧围绕工件旋转(在“轨道”中)。由于焊接参数由微处理器设置,因此可以存储和重复使用这些设置,这使得该过程具有高度可重复性。

轨道焊接可以使用消耗性或非消耗性电极完成,前者使用来自送丝机的电源为电弧提供金属,而后者使用固有的轨道焊接系统的封装电极和钨惰性气体。这些方法中的每一种都有自己的用途和好处。

自 1980 年代以来,一个行业已经发展为生产用于高纯度轨道焊接应用的配件、仪表、调节器、阀门和其他物品。用于高纯度应用的管焊接需要使用全封闭焊头。

为了获得完全的可重复性,评估焊头也很重要,确保内部部件没有被碳沉积物烧焦,从而使电流短路。焊头需要清洁和维护,以防止零件随着时间的推移而磨损。

虽然这是一个高度自动化的过程,但仍然需要工程师有效地操作机器。尽管已将焊接参数输入到焊机中,但可变约束意味着焊工可能需要采取纠正措施。这包括定期检查样品或试样的焊接熔深差异。这些试样通常在焊接班次开始时以及在进行调整或更改时随时准备。这些试样必须继续显示完全渗透和一致的珠子宽度。

轨道焊接的质量取决于所用材料的质量,316L 不锈钢管经常与氩气源一起用于保护和支持气体,工业应用的最低纯度为 99.9995%。

焊缝质量与电弧长度、焊接电流大小和脉冲频率、焊接速度、母焊丝和填充焊丝材料的类型、保护气体、热导率和焊缝准备等因素有关。了解和调整这些不同的参数将显着提高焊接质量。

何时使用轨道焊接

在某些位置使用手工焊接(例如向下和高架)时,可能难以实现高水平的安全性和质量。由于焊工难以在不同焊枪位置的表面张力和重力之间保持平衡,因此向用户提供的受限访问可能导致焊接错误。轨道焊接可以通过自动化过程来解决这个问题,尽管仍然需要焊工来监控和调整过程。

在管材上使用轨道焊接比在管材上更常见,因为管材生产产生一致的外径,更适合在焊头中正确安装。

轨道焊接已成为半导体和制药行业高完整性液体和气体系统的标准连接方法,需要高纯度和防漏完整性。

当手动焊接困难或危险时,以及需要大量焊接时,应使用轨道焊接,因为它是全自动且高度可重复的。

优点

与其他焊接技术相比,轨道焊接具有一系列优势,包括:

  • 提高生产率:与手动 TIG 焊接相比,轨道焊接设备是机械化的,可提供更高的生产率,因为焊接顺序可以轻松可靠地重复。
  • 一致的焊接质量:一旦设置和输入焊接参数,就可以以高精度和一致性重复焊接循环。由于大多数轨道焊接设备都允许实时监控,因此可以创建并存储完整的焊接协议以供以后使用。
  • 操作员技能水平:经过培训,熟练的机械师能够操作轨道焊接设备。技能水平低于手工焊接所需的技能水平,这意味着人员成本也应该更低。
  • 环境条件:轨道焊接可以在恶劣的环境条件下进行,也可以在访问受限或能见度差的地方进行。一旦焊头就位,就可以在安全距离内使用视频传输监控焊缝完成工作。
  • 提高安全性:轨道焊接可以通过将焊工从工作空间中移除来提高安全性,让他们在安全距离内监控过程。

限制

尽管有这些优点,但也有一些与轨道焊接相关的限制。首先是不是所有的物体都可以轨道焊接,其次,焊接不同的物体需要不同的焊头。

此外,轨道焊接设备的成本可能是传统焊接初始资本成本的 5-10 倍。

所需设备

轨道焊接系统的主要部分是电源(包括集成的计算机控制)、焊头以及根据需要的送丝系统。此外,某些尺寸的零件或材料也需要使用水/冷却系统。在这里,我们将依次查看:

  • 可编程电源:可编程电源允许您设置一系列不同的参数,包括电流强度、脉冲频率、保护气体流量、焊头移动速度和送丝选项。理想情况下,电源应该足够轻,一个人可以携带,能够控制至少四个轴,并且应该紧凑
  • 轨道焊头:您可能需要不同尺寸的焊头以用于不同的应用,但在所有情况下,您的焊头都应将电极固定到位,管理焊接电流的流动,保持最佳温度,并对正在焊接的工件施加压力
  • 送丝机:需要时,送丝机可以焊接到设备的头部或单独系统的一部分
  • 水/空气冷却系统:冷却系统使用空气或水,可防止焊接设备过热,同时还保护焊接操作员免受过程中的热量输入

材料

轨道焊接可以在一系列金属上进行,包括高强度、高温和耐腐蚀钢、非合金和低合金碳钢、镍合金、铜、钛、铝及其相关合金。

因为轨道焊接是在惰性气氛中进行的,所以结果非常干净,颗粒数量少,没有不必要的飞溅。

它在哪里使用?

因为它能够产生高纯度焊缝,轨道焊接已被用于生产半导体行业的洁净室部件以及各种行业的管道系统。轨道焊接在汽车、航空航天、生物技术、化学工程、食品加工、制药、电力和造船等行业中都有应用。

什么是轨道焊接用于?

如上所述,轨道焊接用于许多行业和情况。这是因为该工艺为其他复杂的焊接提供了高效率,并创建了平滑可靠的连接。

一些示例应用程序包括:

  • 食品、乳制品和饮料组件:由于这些组件需要满足卫生和安全标准,因此轨道焊接通常用于在这些应用中实现具有良好平滑度和熔深的焊缝
  • 半导体:轨道焊接用于半导体,以提供具有光滑表面的高效批量焊接并防止污染物的积聚
  • 航空航天零件:几十年来,航空航天一直使用轨道焊接来制造能够承受与高空飞行相关的压力的焊缝,同时保持光滑和完美无瑕

常见问题

轨道焊接难吗?

因为它是自动化的,所以轨道焊接并不是特别难执行,尽管仍然需要专业知识和经验来设置焊接参数并在此过程中进行任何必要的调整。

什么是轨道焊接工艺?

轨道焊接是一种专门的电弧焊接工艺,当电极围绕物体旋转(或轨道)以形成焊缝时,管子或管道被固定。

结论

即使使用不寻常的材料、壁厚较大的零件、小直径或困难/危险的环境,轨道焊接也可以提供高度可重复、可靠的焊接。这些因素都使轨道焊接成为广泛用于一系列行业和应用的工艺。

虽然所需设备的成本与传统设备相比相对昂贵(5-10 倍),但轨道焊接可以提供比传统 TIG 焊接高 2-3 倍的生产率。

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