高纯焊接:如何在洁净室焊接高纯及超高纯管路系统

洁净室设备也必须在洁净室条件下生产

无论什么时候需要高质量接头时,我们通常所说的GTAW(钨极气体保护电弧焊)或TIG(钨极惰性气体)焊接都能提供完美的解决方案。

很多产品必须在洁净环境下生产制造。这些产品易受细菌微生物的影响,例如有药品成分的生产,易受污染物的影响,例如微电子行业,或者是外来物质的影响,他们不得不远离光学设备与精密机械。

许多情况下,需要在洁净室内安装操作的设备部件也必须在可控的环境下生产装配。例如洁净室用于惰化处理、蚀刻、冲洗、稀释和注射目的的超纯气体和液体管路系统。

为了小型化现场工作,管路系统的尽可能多的连接工作在工厂预装,例如将标准部件,诸如微型接头,T型接头,弯头以及阀门与匹配的管路部分焊接在一起,这种情况下,使用轨道式TIG焊接具有明显的优势。完整的焊接可自动执行,并获得一致的高质量结果。

洁净室专为特定的生产活动而设计。内部空气成分,温度,湿度,均有精确的规范控制调节,但是重要的限制是空浮粒子的大小和数量。根据允许粒子浓度,标准 ISO 14644-1FED STD 209E 将洁净室分为不同等级:IsoKlasse 1与FED class 1代表极低粒子浓度,而IsoKlasse 9 与FED class 100,000相当于未过滤的房间空气。

Welder cleanroom Ultra high purity industry UHP welding tubes
高纯焊接

人体是污染物来源之一

为了将洁净室内污染物控制在尽可能低的范围内,必须避免任何微粒的产生或散发。人体平均每分钟发出含有100,000个大小小于50 µm的颗粒流,因此被认为是洁净环境中很重要的粒子来源之一,尤其是快速移动时。因此,工作人员或者参观者必须穿着定制的防护衣:头部和头发有帽子覆盖,脸部,包括眼睛,鼻子和嘴巴均由带有防护眼镜的面罩完全遮掩,手部带着手套,橡胶鞋套套在普通鞋子外,身体的其他部分被包裹在合适的实验室大衣或防护外套内。

制造过程也可以是粒子发出的重要来源。TIG焊接过程中产生的每一电弧均伴随着金属的蒸发云团和焊接气体与背气气流。另外,散发的热量会引起惰性气体与周围空气湍流,造成不希望看到的污染。管端准备也会产生污染物。

封闭式焊接机头让洁净室保持洁净

然而,开放式电弧的这些负面影响可以通过使用封闭式轨道焊接机头来避免,开始是作为一种快速高效工具被发明,用于飞机发动机中无数对接接头的焊接。使用的容易度,生产效率与出色的焊接质量是开发这款机头的目标,而所有这些目标都实现了。后来,电弧在封闭腔室内燃烧的优势被开发用于洁净室目的。热的表面,湍流,辐射,不可控的微粒散发 – 开放电弧放电所引起的所有问题都可以被消除。今天,无论什么时候管子或附件需要在洁净室条件下焊接在一起,封闭式轨道TIG焊接机头都已经成为不可或缺的工具。

TIG welding P3 Smart welding station in High or Ultra high Purity industry cleanroom UHP

如何焊接高纯与超高纯管路系统

Semiconductor stuff made in ultra high purity industry UHP semicon

为了向广范围的应用提供极佳可能优势,焊接设备必须根据可运行洁净室的不同要求来特别设计和开发。

智能化的焊接工作站应该可以为适用于微型接头与重要管子直径的完整系列的封闭式焊接机头提供动力并实现控制功能。由于重量极轻,操作者可以无需任何提升装置即可移动设备,这对于维持洁净室的无菌状态很重要。操作装置应该可以独立于电源,这样电源本身可以放置在工作台之外。如果焊接大管径管子或为了提高生产效率,必须使用冷却装置时,冷却装置也应该独立于电源。

 

满足当今工业4.0概念的需求

为了满足即将到来的工业4.0的挑战,关于数字化,连接性,通讯和可追溯性的新发现也应该考虑在内,这将实现设备不同部件与工厂内部网络间的数据交换。这种环境下,OPC-UA协议为工业4.0提供了完美接口。

工作在洁净室环境中的操作者不得不面临许多限制。禁止快速移动,视野被面罩妨碍,触觉由于带着手套而降低。启动焊接程序前,专业的焊接人员看一眼即可检查设备状况。同样的,在洁净室受限条件下工作应该变得对操作者来说尽可能容易。可以通电或不通电的条码扫描器,扫描工作服上的二维码来核实身份。同样地,操作者可以通过他的平板电脑识别焊接机头,焊接气体和工件。平板电脑可以推荐匹配的焊接程序,可在平板电脑内完成必要的输入,即使是在戴着防护手套时。

Interconnectivity offered by the Polysoude P3 smart welding station synchronisation industry 4.0

清晰架构的焊接流程

焊接准备分为两个部分:将工件固定在夹具内,无论是Polysoude夹持装置,或者是其他公司生产的类似产品,然后是焊接机头的定位,包括电机,齿轮,气管等。

可以通过平板电脑观察焊接的实时进程,其也可以展示实时焊接参数。所有数据同一时间被传输至工厂网络。

在对所完成焊缝完成视觉检查后,操作者可以确认接头的成功生产。

总而括之,高纯行业工作的受限性已经催生出人们对于技术进步的持续追求。Polysoude已开发出“洁净”的设备,在一些场所,微粒的存在可以腐化所生产产品的质量,可以使所用材料无效,或将人类生命暴露于危险时,这类设备是必不可少的。

POLYSOUDE专注于高质量轨道式焊接设备,焊接机头,电源,TIG / GTAW焊接与TIGer 双钨极堆焊自动化解决方案的设计与制造。
联系400 092 1088。Polysoude非常乐意于听到您的声音。

DR.- Ing. Jürgen Krüger

焊接工程师

Polysoude SAS

Author article welding engineer P3 Smart welding station Used in Ultra High Purity UHP industry sector semiconductor
Polysodue TIG welding heads in closed chamber for UHP industry