真空腔体焊接制造工艺中需要掌握的技术要求
焊缝是真空制造工艺中容易产生漏孔的区域之一,常见的焊缝外观缺陷及其它缺陷,如未熔合、未焊透、夹渣、气孔、裂纹及内应力都是超高真空系统中的漏孔或者虚漏源的隐患。为了大程度地减少焊缝缺陷,便于检测,超高真空要求焊接的零部件使焊缝尽量处在真空侧,大气侧焊缝仅作为间断加强焊缝,同时使大数量的焊缝能在制造阶段分别测试,在终装配前给予矫正。由
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真空腔体焊接制造工艺中需要掌握的技术要求
焊缝是真空制造工艺中容易产生漏孔的区域之一,常见的焊缝外观缺陷及其它缺陷,如未熔合、未焊透、夹渣、气孔、裂纹及内应力都是超高真空系统中的漏孔或者虚漏源的隐患。为了大程度地减少焊缝缺陷,便于检测,超高真空要求焊接的零部件使焊缝尽量处在真空侧,大气侧焊缝仅作为间断加强焊缝,同时使大数量的焊缝能在制造阶段分别测试,在终装配前给予矫正。由于一些零部件的截面尺寸小,内壁施焊受到限制,某些部位只能采用大气侧焊缝,焊缝应一次焊好,以避免两次焊接时造成有害空间,那么真空腔体必须保证单面焊双面成型的效果优良。
另外还应该指出,由于压差、振动和热循环等原因在接头内产生的应力和应变,可能会使含有缺陷的焊缝产生裂纹从而使焊缝受损,或者在使用过程中焊缝受腐蚀,这样就可能形成漏点。
因而所采用的焊接方法必须在这些条件下能使焊缝的漏率满足技术要求。
真空腔体——焊接工艺介绍
目前,超高真空容器普遍采用不锈钢。真空腔体应该讲,不锈钢的可焊性和焊接工艺性是良好的,为什么要提出超高真空容器对焊缝的要求呢其原因是超高真空容器要求泄漏率很低,也带来对焊缝密封性的苛刻要求,微小的泄漏难检、难补、难消除。实践证明,非超高真空容器通常采用压力检漏法不能满足超高真空容器漏率的要求,亦即在压力检漏检不出漏点的情况下,采用氦质谱检漏,仍可能发现漏孔,达不到漏率要求。因此对超高真空容器来讲,须采用高灵敏度的氦质谱进行检漏。
为保证焊缝满足超高真空容器漏率的要求,针对不锈钢,焊接工艺上主要应解决两个问题,
一是防止热裂纹的产生,其产生机理是在焊缝一次结晶中,低熔点共晶物聚积在焊缝中心线处,在热应力的作用下形成。同时真空腔体应防止碳化物形成,造成脆硬组织裂纹。
二是尽可能减少焊接缺陷的产生。
真空腔体概述
真空设备包含很多组件,如真空腔体,真空密封传导件,视口设置,真空传感器,真空显示表,沉积系统,蒸发源和蒸发材料,溅镀靶材,等离子刻蚀设备,离子注入设备,真空炉,真空泵,法兰,阀门和管件等。真空设备常用于脱气,焊接,制备薄膜涂层,生产半导体/晶圆、光学器件以及特殊材料等。
基板指的是一个大的法兰适配器,可以把一个位置低的腔体或者钟形罩连接到真空泵。基板通常有一个位于中心位置的端口或者法兰连接装置,可连接到真空抽气系统。
脱气箱或者脱气室通常是腔体结构,一般带有铰链接口,可连接不需要高真空环境的其他装置,如塑料样品、血液、粘合剂、化学制品或其他液体的除气设备。
辅助井用于连接抽气系统和钟形罩。
基地井整合了基板和真空密封颈,用焊接接头取代一个真空密封件,可以同时实现基板和密封设备两个部件的功能。
真空腔体中抽气管道的设计原则
为一个工艺选择真空泵时,工艺室和泵之间的抽气管道可能和泵的选择一样重要。要使腔体抽气速率达到大,需要笔直的抽气管道(长度短)并使用直径尽可能大的管道。
看起来似乎很简单,但是这里有许多因素需要考虑。实际上,如果我们从物理学角度考虑,就可以明确哪些是关键因素。真空腔体
在稳定状态的条件下,如果抽气管道内没有气源(泄漏)或气体减少(冷凝),抽气管道任何截面的质量流量必须相同。简单而言,进入工艺室的气体必须从泵出来。
已知气体摩尔流量为M(公斤/摩尔)、抽气速率为S(立方米/秒)、压力为P(帕)、温度为T(开尔文),则质量流量计算如下:
质量流量(公斤/秒)=(M*P*S)/(Ro*T)
Ro=通用气体常数
对于大多数抽气系统而言,气体温度(T)在抽气管道中不会显著减少,而且可以合理地假定为恒定的。
在此情况下,抽气管道任何截面(P*S)的乘积(称为通量)相同。真空腔体
由于抽气管道的压力差是气体流动的推动力,可见压力(P)必须在工艺室中为高值,在泵入口为低值。
由于我们假定通量恒定,可见抽气速率(S)在工艺室为小值,在泵入口为大值(等于泵速)。