軌道焊接是一種焊接工具圍繞靜態工件旋轉 360°（或在雙向上焊接中為 180°）的技術。最初開發用于解決鎢極惰性氣體 (TIG)焊接（也稱為氣體鎢極電弧焊 (GTAW)）中的操作員錯誤問題，并允許在管道和管子周圍實現均勻的焊接，這可能是手工焊接難以實現的過程。

軌道焊接過程可以使用計算機創建高質量的可重復焊接，這意味著幾乎不需要焊接操作員的干預。該過程用于兩個主要應用；管對管/管對管連接和管對管板連接。

該工藝最初由北美航空的羅德里克·羅爾伯格（Roderick Rohrberg）于 1960 年由航空航天工業開發，用于解決 X-15 火箭研究飛機中的燃料和液壓油泄漏問題。在 1980 年代，控制系統、便攜性和電源的改進意味著軌道焊接機可以在建筑工地之間運輸。

它是如何工作的？

軌道焊接使用專用機器夾緊待焊接的管子或管道，同時焊接電弧圍繞工件旋轉（在“軌道”中）。由于焊接參數由微處理器設置，因此可以存儲和重復使用這些設置，這使得該過程具有高度可重復性。

軌道焊接可以使用消耗性或非消耗性電極完成，前者使用來自送絲機的電源為電弧提供金屬，而后者使用固有的軌道焊接系統的封裝電極和鎢惰性氣體。這些方法中的每一種都有自己的用途和好處。

自 1980 年代以來，一個行業已經發展為生產用于高純度軌道焊接應用的配件、儀表、調節器、閥門和其他物品。用于高純度應用的管焊接需要使用全封閉焊頭。

為了獲得完全的可重復性，評估焊頭也很重要，確保內部部件沒有被碳沉積物燒焦，從而使電流短路。焊頭需要清潔和維護，以防止零件隨著時間的推移而磨損。

雖然這是一個高度自動化的過程，但仍然需要工程師有效地操作機器。盡管已將焊接參數輸入到焊機中，但可變約束意味著焊工可能需要采取糾正措施。這包括定期檢查樣品或試樣的焊接熔深差異。這些試樣通常在焊接班次開始時以及在進行調整或更改時隨時準備。這些試樣必須繼續顯示完全滲透和一致的珠子寬度。

軌道焊接的質量取決于所用材料的質量，316L 不銹鋼管經常與氬氣源一起用于保護和支持氣體，工業應用的最低純度為 99.9995%。

焊縫質量與電弧長度、焊接電流大小和脈沖頻率、焊接速度、母焊絲和填充焊絲材料的類型、保護氣體、熱導率和焊縫準備等因素有關。了解和調整這些不同的參數將顯著提高焊接質量。

何時使用軌道焊接

在某些位置使用手工焊接（例如向下和高架）時，可能難以實現高水平的安全性和質量。由于焊工難以在不同焊槍位置的表面張力和重力之間保持平衡，因此向用戶提供的受限訪問可能導致焊接錯誤。軌道焊接可以通過自動化過程來解決這個問題，盡管仍然需要焊工來監控和調整過程。

在管材上使用軌道焊接比在管材上更常見，因為管材生產產生一致的外徑，更適合在焊頭中正確安裝。

軌道焊接已成為半導體和制藥行業高完整性液體和氣體系統的標準連接方法，需要高純度和防漏完整性。

當手動焊接困難或危險時，以及需要大量焊接時，應使用軌道焊接，因為它是全自動且高度可重復的。

優點

與其他焊接技術相比，軌道焊接具有一系列優勢，包括：

• 提高生產率：與手動 TIG 焊接相比，軌道焊接設備是機械化的，可提供更高的生產率，因為焊接順序可以輕松可靠地重復。
• 一致的焊接質量：一旦設置和輸入焊接參數，就可以以高精度和一致性重復焊接循環。由于大多數軌道焊接設備都允許實時監控，因此可以創建并存儲完整的焊接協議以供以后使用。
• 操作員技能水平：經過培訓，熟練的機械師能夠操作軌道焊接設備。技能水平低于手工焊接所需的技能水平，這意味著人員成本也應該更低。
• 環境條件：軌道焊接可以在惡劣的環境條件下進行，也可以在訪問受限或能見度差的地方進行。一旦焊頭就位，就可以在安全距離內使用視頻傳輸監控焊縫完成工作。
• 提高安全性：軌道焊接可以通過將焊工從工作空間中移除來提高安全性，讓他們在安全距離內監控過程。

限制

盡管有這些優點，但也有一些與軌道焊接相關的限制。首先是不是所有的物體都可以軌道焊接，其次，焊接不同的物體需要不同的焊頭。

此外，軌道焊接設備的成本可能是傳統焊接初始資本成本的 5-10 倍。

所需設備

軌道焊接系統的主要部分是電源（包括集成的計算機控制）、焊頭以及根據需要的送絲系統。此外，某些尺寸的零件或材料也需要使用水/冷卻系統。在這里，我們將依次查看：

• 可編程電源：可編程電源允許您設置一系列不同的參數，包括電流強度、脈沖頻率、保護氣體流量、焊頭移動速度和送絲選項。理想情況下，電源應該足夠輕，一個人可以攜帶，能夠控制至少四個軸，并且應該緊湊
• 軌道焊頭：您可能需要不同尺寸的焊頭以用于不同的應用，但在所有情況下，您的焊頭都應將電極固定到位，管理焊接電流的流動，保持最佳溫度，并對正在焊接的工件施加壓力
• 送絲機：需要時，送絲機可以焊接到設備的頭部或單獨系統的一部分
• 水/空氣冷卻系統：冷卻系統使用空氣或水，可防止焊接設備過熱，同時還保護焊接操作員免受過程中的熱量輸入

材料

軌道焊接可以在一系列金屬上進行，包括高強度、高溫和耐腐蝕鋼、非合金和低合金碳鋼、鎳合金、銅、鈦、鋁及其相關合金。

因為軌道焊接是在惰性氣氛中進行的，所以結果非常干凈，顆粒數量少，沒有不必要的飛濺。

它在哪里使用？

因為它能夠產生高純度焊縫，軌道焊接已被用于生產半導體行業的潔凈室部件以及各種行業的管道系統。軌道焊接在汽車、航空航天、生物技術、化學工程、食品加工、制藥、電力和造船等行業中都有應用。

什么是軌道焊接用于？

如上所述，軌道焊接用于許多行業和情況。這是因為該工藝為其他復雜的焊接提供了高效率，并創建了平滑可靠的連接。

一些示例應用程序包括：

• 食品、乳制品和飲料組件：由于這些組件需要滿足衛生和安全標準，因此軌道焊接通常用于在這些應用中實現具有良好平滑度和熔深的焊縫
• 半導體：軌道焊接用于半導體，以提供具有光滑表面的高效批量焊接并防止污染物的積聚
• 航空航天零件：幾十年來，航空航天一直使用軌道焊接來制造能夠承受與高空飛行相關的壓力的焊縫，同時保持光滑和完美無瑕

常見問題

軌道焊接難嗎？

因為它是自動化的，所以軌道焊接并不是特別難執行，盡管仍然需要專業知識和經驗來設置焊接參數并在此過程中進行任何必要的調整。

什么是軌道焊接工藝？

軌道焊接是一種專門的電弧焊接工藝，當電極圍繞物體旋轉（或軌道）以形成焊縫時，管子或管道被固定。

結論

即使使用不尋常的材料、壁厚較大的零件、小直徑或困難/危險的環境，軌道焊接也可以提供高度可重復、可靠的焊接。這些因素都使軌道焊接成為廣泛用于一系列行業和應用的工藝。

雖然所需設備的成本與傳統設備相比相對昂貴（5-10 倍），但軌道焊接可以提供比傳統 TIG 焊接高 2-3 倍的生產率。