Tìm hiểu hàn orbital quỹ đạo cho ống inox vi sinh và công nghiệp

Hàn orbital sử dụng máy chuyên dụng để kẹp ống ( vi sinh/ công nghiệp) cần hàn trong khi hồ quang hàn quay xung quanh phôi (theo ‘quỹ đạo’). Bởi vì các thông số hàn được thiết lập bởi bộ vi xử lý nên các cài đặt có thể được lưu trữ và sử dụng lại, khiến quá trình này có tính lặp lại cao.

Hàn orbital với ống inox vi sinh

Các mối hàn orbital (quỹ đạo) có thể được hoàn thành bằng điện cực tiêu hao hoặc không tiêu hao, trong đó mối hàn quỹ đạo cho ống công nghiệp sử dụng bộ cấp dây để cung cấp kim loại bù cho hồ quang, trong khi mối hàn orbital cho ống inox vi sinh sử dụng điện cực kim hàn TIG trong hệ thống hàn orbital vốn có và khí trơ vonfram. Mỗi phương pháp này đều có công dụng và lợi ích riêng.

Một ngành công nghiệp đã phát triển từ những năm 1980 để sản xuất phụ kiện, đồng hồ đo, bộ điều chỉnh, van và các mặt hàng khác cho các ứng dụng hàn quỹ đạo có độ tinh khiết cao. Hàn ống cho các ứng dụng có độ tinh khiết cao yêu cầu sử dụng đầu hàn được bao kín hoàn toàn.

Để có thể lặp lại hoàn toàn, điều quan trọng là phải đánh giá đầu hàn, đảm bảo các bộ phận bên trong không bị cháy do cặn cacbon có thể làm đoản mạch dòng điện. Đầu hàn cần được vệ sinh và bảo dưỡng để tránh các bộ phận bị hao mòn theo thời gian.

Mặc dù đây là một quy trình tự động hóa cao nhưng các kỹ sư vẫn được yêu cầu vận hành máy một cách hiệu quả. Mặc dù các thông số hàn đã được nhập vào máy hàn, nhưng các ràng buộc thay đổi có nghĩa là thợ hàn có thể cần phải thực hiện hành động khắc phục. Điều này bao gồm việc kiểm tra định kỳ các mẫu hàn orbital về sự khác biệt trong độ xuyên thấu của mối hàn. Những mẫu hàn này thường được chuẩn bị khi bắt đầu ca hàn cũng như bất kỳ lúc nào khi thực hiện điều chỉnh hoặc thay đổi. Các mẫu hàn orbital này phải tiếp tục thể hiện sự thâm nhập đầy đủ và chiều rộng hạt nhất quán.

Chất lượng của các mối hàn quỹ đạo phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu được sử dụng, với ống thép không gỉ 316L thường được sử dụng cùng với nguồn argon để bảo vệ và hỗ trợ khí có độ tinh khiết tối thiểu 99,9995% cho các ứng dụng công nghiệp.

Chất lượng của mối hàn liên quan đến các yếu tố bao gồm chiều dài hồ quang, cường độ dòng hàn và tần số xung, tốc độ hàn, loại vật liệu nền và vật liệu dây bù, khí bảo vệ, độ dẫn nhiệt và quá trình chuẩn bị mối hàn. Việc hiểu và điều chỉnh các thông số khác nhau này sẽ cải thiện đáng kể chất lượng mối hàn.

Khi nào nên sử dụng hàn orbital quỹ đạo?

Hàn quỹ đạo orbital của hãng Orbitec

Có thể khó đạt được mức độ an toàn và chất lượng cao khi sử dụng hàn thủ công ở một số vị trí nhất định, chẳng hạn như hàn dưới và trên cao. Quyền tiếp cận hạn chế dành cho người dùng có thể dẫn đến các mối hàn bị lỗi khi thợ hàn phải vật lộn để duy trì quyền kiểm soát vũng hàn với sự cân bằng giữa sức căng bề mặt và lực hấp dẫn ở các vị trí mỏ hàn khác nhau. Hàn ống orbital quỹ đạo có thể giải quyết vấn đề này bằng cách tự động hóa quy trình, mặc dù vẫn cần có thợ hàn để theo dõi và điều chỉnh quy trình.

Việc sử dụng phương pháp hàn quỹ đạo trên ống mỏng (chủ yếu ống inox vi sinh) là phổ biến hơn so với trên ống dày, vì việc sản xuất ống tạo ra đường kính bên ngoài nhất quán sẽ tốt hơn để căn chỉnh lắp chính xác vào đầu mối hàn.

Hàn quỹ đạo đã trở thành phương pháp nối tiêu chuẩn cho các hệ thống chất lỏng và khí có tính toàn vẹn cao trong ngành công nghiệp bán dẫn và dược phẩm, đòi hỏi độ tinh khiết cao và tính toàn vẹn chống rò rỉ.

Nên sử dụng hàn quỹ đạo khi việc hàn thủ công khó khăn hoặc nguy hiểm cũng như khi cần số lượng mối hàn lớn vì nó hoàn toàn tự động và có độ lặp lại cao.

Ưu điểm/ Lợi thế

Hàn quỹ đạo mang lại nhiều lợi thế hơn các kỹ thuật hàn khác, bao gồm:

Tăng năng suất: Được cơ giới hóa, thiết bị hàn quỹ đạo mang lại năng suất cao hơn so với hàn TIG thủ công vì trình tự hàn có thể được lặp lại dễ dàng và đáng tin cậy.
Chất lượng mối hàn nhất quán: Khi các thông số mối hàn đã được thiết lập và nhập vào, chu trình hàn có thể được lặp lại với độ chính xác và tính nhất quán cao. Bởi vì hầu hết các thiết bị hàn quỹ đạo đều cho phép giám sát thời gian thực nên một quy trình hàn hoàn chỉnh có thể được tạo và lưu trữ để sử dụng sau này.
Trình độ kỹ năng của người vận hành: Sau khi được đào tạo, thợ cơ khí lành nghề có thể vận hành thiết bị hàn quỹ đạo. Trình độ kỹ năng thấp hơn so với yêu cầu đối với hàn thủ công, nghĩa là chi phí nhân sự cũng sẽ thấp hơn.
Điều kiện môi trường: Hàn orbital có thể được thực hiện trong điều kiện môi trường khắc nghiệt cũng như ở những nơi có khả năng tiếp cận hạn chế hoặc tầm nhìn kém. Khi đầu hàn đã vào đúng vị trí, công việc có thể được hoàn thành từ khoảng cách an toàn bằng cách sử dụng truyền video để giám sát mối hàn.
Cải thiện độ an toàn: Hàn orbital có thể mang lại sự an toàn được cải thiện bằng cách đưa thợ hàn ra khỏi không gian làm việc, để họ giám sát quá trình từ một khoảng cách an toàn.

Hạn chế

Mặc dù có những ưu điểm nhưng cũng có một số hạn chế liên quan đến hàn quỹ đạo. Đầu tiên là không phải tất cả các vật thể đều có thể được hàn theo quỹ đạo và thứ hai, cần có các đầu hàn khác nhau để hàn các vật thể khác nhau.

Ngoài ra, thiết bị hàn quỹ đạo có thể có giá thành gấp 5-10 lần chi phí vốn ban đầu so với hàn thông thường.

Trang thiết bị cần thiết

Các bộ phận chính của hệ thống hàn quỹ đạo là nguồn điện (bao gồm bộ điều khiển máy tính tích hợp), đầu hàn và hệ thống cấp dây, theo yêu cầu. Ngoài ra, một số bộ phận hoặc vật liệu có kích thước nhất định cũng sẽ yêu cầu sử dụng hệ thống nước/chất làm mát. Sau đây chúng ta sẽ lần lượt xem xét từng cái:
Nguồn điện có thể lập trình: Nguồn điện có thể lập trình cho phép bạn thiết lập một loạt các thông số khác nhau, bao gồm cường độ dòng điện, tốc độ xung, dòng khí bảo vệ, tốc độ di chuyển của đầu hàn và các tùy chọn cấp dây. Lý tưởng nhất là bộ nguồn phải đủ nhẹ để một người mang theo, có khả năng điều khiển ít nhất bốn trục và phải nhỏ gọn.
Đầu hàn quỹ đạo: Bạn có thể yêu cầu các đầu có kích thước khác nhau cho các ứng dụng khác nhau, nhưng trong mọi trường hợp, đầu hàn của bạn phải giữ điện cực tại chỗ, quản lý dòng điện hàn, duy trì nhiệt độ tối ưu và tạo áp lực lên phôi được hàn
Bộ cấp dây: Bộ cấp dây khi cần thiết có thể được hàn vào đầu thiết bị hoặc một phần của hệ thống riêng biệt
Hệ thống làm mát bằng nước/không khí: Sử dụng không khí hoặc nước, hệ thống làm mát sẽ ngăn thiết bị hàn quá nóng, đồng thời bảo vệ người vận hành hàn khỏi nhiệt đầu vào của quá trình

Nguyên vật liệu

Hàn quỹ đạo có thể được thực hiện trên nhiều loại kim loại bao gồm thép cường độ cao, nhiệt độ cao và chống ăn mòn, thép carbon không hợp kim và hợp kim thấp, hợp kim niken, đồng, titan, nhôm và các hợp kim liên quan của nó.

Bởi vì hàn orbital quỹ đạo được thực hiện trong môi trường trơ nên kết quả rất sạch với số lượng hạt thấp và không có vết bắn tung tóe không mong muốn.

Nó được sử dụng ở đâu?

Bởi vì nó có thể tạo ra các mối hàn có độ tinh khiết cao nên hàn orbital quỹ đạo đã được sử dụng để sản xuất các bộ phận phòng sạch cho ngành công nghiệp bán dẫn cũng như hệ thống đường ống cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Hàn orbital quỹ đạo được sử dụng trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ, công nghệ sinh học, kỹ thuật hóa học, chế biến thực phẩm, dược phẩm, điện và đóng tàu, cùng nhiều ngành khác.

Hàn orbital quỹ đạo được sử dụng để làm gì?

Như đã lưu ý ở trên, hàn orbital quỹ đạo được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và tình huống khác nhau. Điều này là do quy trình này mang lại hiệu quả cao cho các mối hàn phức tạp cũng như tạo ra các mối nối trơn tru và đáng tin cậy.

Một số ứng dụng ví dụ bao gồm:

Thực phẩm, sữa và đồ uống: Vì các đường ống và chi tiết này cần đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh và an toàn nên hàn quỹ đạo thường được sử dụng để đạt được mối hàn có độ mịn và độ xuyên thấu tốt cho các ứng dụng này
Chất bán dẫn: Mối hàn orbital quỹ đạo được sử dụng cho chất bán dẫn để mang lại các mối hàn hàng loạt hiệu quả với bề mặt nhẵn và ngăn ngừa sự tích tụ các chất gây ô nhiễm
Các bộ phận hàng không vũ trụ: Hàn orbital quỹ đạo đã được ngành hàng không vũ trụ sử dụng trong nhiều thập kỷ để tạo ra các mối hàn có thể chịu được áp lực liên quan đến việc bay ở độ cao mà vẫn mịn màng và hoàn hảo.

Hàn orbital quỹ đạo có khó không?

Bởi vì nó được tự động hóa nên hàn quỹ đạo không đặc biệt khó thực hiện, mặc dù vẫn cần có chuyên môn và kinh nghiệm để thiết lập các thông số hàn và thực hiện bất kỳ điều chỉnh cần thiết nào trong quá trình.

Quá trình hàn orbital quỹ đạo là gì?

Hàn orbital quỹ đạo là một quá trình hàn hồ quang chuyên dụng, trong đó các ống hoặc ống dẫn được cố định khi điện cực quay (hoặc quỹ đạo) xung quanh vật thể để tạo thành mối hàn.

Kết luận

Hàn quỹ đạo có thể mang lại các mối hàn đáng tin cậy, có độ lặp lại cao ngay cả với các vật liệu khác thường, các bộ phận có độ dày thành lớn, đường kính nhỏ hoặc môi trường khó khăn/nguy hiểm. Những yếu tố này đều làm cho hàn orbital quỹ đạo trở thành một quy trình được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng.

Mặc dù chi phí của thiết bị cần thiết tương đối đắt so với thiết bị thông thường (gấp 5-10 lần), hàn quỹ đạo có thể mang lại năng suất cao gấp 2-3 lần so với hàn TIG thông thường.

Bài viết của công ty 3N Tech, vui lòng ghi rõ nguồn khi trích dẫn. Bạn có thể gọi điện trực tiếp cho chúng tôi theo số 0917 726 192 hoặc email info@3ntechvietnam.com