HÀN QUỸ ĐẠO - ORBITAL WELDING VỚI ĐƯỜNG KÍNH NHỎ

(502 Lượt đánh giá)

Ống đường kính nhỏ, được định nghĩa là ống tròn có đường kính bên ngoài 38mm hoặc nhỏ hơn, được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Để nối ống đường kính nhỏ, đặc biệt đối với các hệ thống đường ống quan trọng, nơi mà chất lượng mối hàn hoặc độ tinh khiết của sản phẩm là mối quan tâm hàng đầu, hàn quỹ đạo (orbital welding) đã trở thành phương pháp nối ống

  • twitter
  • Facebook
  • pinteres
Mô tả
 HÀN QUỸ ĐẠO - ORBITAL WELDING VỚI ĐƯỜNG KÍNH NHỎ

Ống đường kính nhỏ, được định nghĩa là ống tròn có đường kính bên ngoài 38mm hoặc nhỏ hơn, được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Để nối ống đường kính nhỏ, đặc biệt đối với các hệ thống đường ống quan trọng, nơi mà chất lượng mối hàn hoặc độ tinh khiết của sản phẩm là mối quan tâm hàng đầu, hàn quỹ đạo (orbital welding) đã trở thành phương pháp nối ống được ưu tiên nhất. Hàn ống quỹ đạo ở đây nói chung là phương pháp hàn nóng chảy trong đó các mặt đầu cuối ống được nung chảy bởi hồ quang,chảy vào nhau và hợp nhất với nhau mà không cần bổ sung các vật liệu bù.
 
Dãi kích thước cho hàn quỹ đạo nóng chảy là OD 3.2mm-177.8mm nhưng kích thước phổ biến nhất là OD 6,3mm, độ dày 0.9mm được sử dụng rộng rãi cho đường dẫn khí chất bán dẫn. Các đầu hàn quỹ đạo trong trường hợp này đều là dạng đóng và tạo thành buồng kín được điền đầy  bởi khí trơ trong suốt quá trình hàn để tránh sự oxy hoá bên trong đường ống. Mỗi đầu mối hàn đều tương thích với các dãi kích cỡ khác nhau, được thực hiện bằng cách thay đổi các khuôn kẹp ống để phù hợp với đường kính của ống ở cả hai mặt của đầu ống cần hàn hoặc bằng với đường kính nhỏ hơn nữa, người ta có thể thay đổi cả cụm kết cấu kẹp ống.

hàn ống tự động với ống nhỏ

Việc hàn bằng quỹ đạo đi vào thực tiễn tại Mỹ vào đầu những năm 1980 với sự phát triển về bộ điều khiển chạy nguồn điện 110V và kích thước đủ nhỏ để di chuyển tại công trình. Bộ nguồn này cung cấp khả năng điều khiển chính xác các tham số hàn, làm cho nó có thể đạt được mức độ lặp lại cao từ mối hàn đến mối hàn khác. Bộ điều khiển mới hơn dựa trên bộ vi xử lý và chương trình hàn liệt kê các thông số hàn cho mỗi kích thước của ống hoặc khớp nối,  được lưu trữ trong bộ nhớ controller và được gọi ra khi có yêu cầu cho một kích cỡ cụ thể. Các thông số hàn bao gồm cường độ dòng hàn xung, tốc độ hàn hay tốc độ hành trình (RPM), thời gian cho từng cấp, thời gian xung, vv . Các mối hàn thường được thực hiện là mối hàn một lượt ( chạy 1 lần) với bốn hoặc nhiều cấp dòng hàn, nhưng những mối hàn với hai hoặc nhiều lượt chạy ( hàn đa lớp) có thể được lập trình với bộ điều khiển hiện đại hơn.
 
Đào tạo vận hành hai ngày cần được thực hiện bởi nhà cung cấp để người sử dụng có thể duy trì mối hàn quỹ đạo có chất lượng cao và đồng nhất. Người vận hành phải có khả năng xác định mối hàn có thể chấp nhận được đối với ứng dụng của mình và điều chỉnh các thông số hoặc quy trình hàn trong trường hợp các mối hàn không được chấp nhận. Hầu hết các ứng dụng độ tinh khiết cao chỉ định thép không gỉ 316L, nhưng hàn bằng quỹ đạo với các vật liệu khác, bao gồm ống thép không gỉ duplex cho các ứng dụng ngoài khơi, ống titan cho các ứng dụng hàng không và AL-6XN và Hastelloy cho môi trường ăn mòn, cũng đều đã được hàn orbital thành công.
 
Ứng dụng hàn ống quỹ đạo có độ tinh khiết cao

Sự phát triển của ngành bán dẫn trong thập kỷ qua đã chứng kiến việc xây dựng nhiều nhà máy chế tạo để sản xuất các thiết bị bán dẫn. Hàng km đường dẫn khí bằng thép không gỉ, chủ yếu là ống 316L đã đánh bóng điện hóa, đã được lắp đặt bằng phương pháp hàn quỹ đạo - orbital welding. Trong khoảng thời gian này, Bề rộng đường ống dẫn của thiết bị đã chuyển từ micron sang submicron đến một phần mười micron. Khi bề rộng của đường ống giảm, mối quan tâm về  tạp chất siêu nhỏ ( tế vi) đã tăng lên, vì các phần tử nhỏ hơn và nhỏ hơn nữa có tiềm năng làm giảm hiệu suất của thiết bị đến mức không thể chấp nhận.
 
Độ hoàn thiện bề mặt bên trong ống là rất quan trọng trong việc kiểm soát nhiễm bẩn, và mối hàn cũng phải được trơn tru để tránh thành hang ổ các phần tử lưu lại. Độ tinh khiết khí của quá trình được cải thiện từ cấp độ phần triệu của tạp chất  (ppm) đến cấp độ phần tỷ  và phải có khả năng xuyên suốt toàn bộ dây chuyền dẫn khí đến điểm sử dụng cuối cùng mà không cần tách độ ẩm, oxy, các phần tử hay hạt, vv…
Độ hoàn thiện bề mặt rất mượt bên trong ống giữ độ hấp thụ nước đến mức tối thiểu và giảm thời gian để "khô" các đường ống dẫn trước khi chúng được cho vào hoạt động. Bên trong ống đầu tiên được đánh bóng bằng cơ trước khi được đánh bóng bằng điện hóa đạt được bề mặt hoàn thiện là 10 Ra (độ nhám bề mặt) hoặc nhỏ hơn. Độ nhám bề mặt là  7, 5, hoặc thậm chí là 2 Ra là có thể đạt được.

máy hàn ống vi sinh
 
Tiêu chí chấp nhận mối hàn cho ngành bán dẫn là rất nghiêm ngặt. Đường hàn mỏng được ưu tiên hơn vì bề mặt cần hàn thô hơn bề mặt ống và mỏng hơn đường hàn, phần bề mặt ít hơn sẽ được điền đầy bởi mối hàn. Tuy nhiên, mối hàn phải có  bề rộng ngang nhau, ngấu đầy đủ bên trong và không bị biến dạng đổi màu vì quá trình oxy hóa sẽ xảy ra trong quá trình hàn, trừ khi khí được làm sạch bên trong để nồng độ oxy còn 1-2 ppm hoặc ít hơn.
 
Mối hàn trơn mượt là mong muốn để đạt được, nhưng độ mượt được giới hạn bởi thành phần hóa học của kim loại nền. Thép không rỉ với nồng độ lưu huỳnh rất thấp và ít tạp chất nhất, được thanh lọc cả OD và ID trong quá trình hàn với argon chứa 2-5% hydro, tạo ra một đường hàn rất mịn. Tuy nhiên, việc bổ sung hydro vào khí trơ làm sạch sẽ dẫn đến một vòng cung kém ổn định gây xu hướng làm hồ quang bị lệch hướng và tuổi thọ điện cực kim hàn vonfram sẽ giảm đáng kể. Sự  lệch hướng của hồ quang có thể là kết quả của việc tích tụ xỉ trong kim loại xuất hiện dưới dạng các lớp lót trên OD hoặc ID của mối hàn trong suốt quá trình hàn. Tình trạng này là kết quả của các tạp chất trong kim loại nền. Canxi và nhôm, được thêm vào vùng nóng chảy trong quá trình tinh chế để loại bỏ tạp chất, là thành phần chính của xỉ kết tủa.

Kiểm tra chất lương hàn quỹ đạo (QC) cho đường ống nhỏ phụ thuộc rất lớn vào việc sử dụng các mẫu test. Trước khi bắt đầu bất kỳ dự án hàn quỹ đạo nào, các mối hàn dạng mẫu được thực hiện trên các vật liệu thực tế phải được hàn để đảm bảo rằng các mối hàn đáp ứng các tiêu chí cụ thể. Test các mẫu cũng được đệ trình theo khoảng thời gian quy định trong suốt thời gian làm việc, thông thường sẽ bao gồm lúc bắt đầu của mỗi ca làm việc và những thay đổi trong qui trình, ví dụ như thay đổi số chuẩn nhiệt có thể được chấp nhận của ống cần hàn ( được đánh số theo bảng quy chuẩn) hoặc thay đổi điện cực hàn vonfram. Trong khi các mối hàn thường có thể được kiểm tra bên trong ống ID với một máy nội soi, còn các mối hàn trên các hệ thống đường ống khác có thể không thể tiếp cận. Khả năng lặp lại của quá trình hàn quỹ đạo làm cho nó có thể được tin cậy nếu mối hàn mẫu là tốt, các mối hàn tiếp theo trên cùng một chất liệu sẽ cũng tiếp tục đạt yêu cầu.
 
Quá trình làm sạch:

 Để làm sạch , khí có chất lượng cao đã được cấp chứng nhận, sẽ  được chuyển đến phòng sạch với thiết bị đo để xác định nồng độ oxy và độ ẩm đến mức phần tỷ (ppb) . Máy đo áp suất Magnehelic thường được sử dụng để theo dõi và kiểm soát áp suất khí xông bên trong ống nhỏ trong suốt quá trình hàn trong phòng sạch.
 
Áp lực nhẹ khoảng 25,4mm cột nước có thể được sử dụng để đạt được đường hàn bên trong phẳng với ống 6,3 mm, tuy nhiên, áp lực quá mức có thể dẫn đến mối hàn lõm bên trong ống và lồi bên ngoài hoặc thậm chí có thể thổi ra ngoài vùng hàn.
 
Kết cấu kẹp:

 Sự căn chỉnh các thành phần được hàn là nền tảng để hàn thành công các kết cấu trong các ứng dụng đường ống khí. Các cụm này khá phức tạp, bao gồm nhiều van, bộ điều tiết, khớp nối, ống và các bộ phận khác. Với các cụm lắp ráp đơn giản, việc căn chỉnh được cung cấp bởi đầu hàn có thể là đủ, nhưng đối với các cụm phức tạp với van và bộ điều tiết công nghiệp, các hệ thống đỡ thay thế cho các chi tiết cần hàn là cần thiết.
 
Một trong những lý do chính mà một mối hàn quỹ đạo bị từ chối là mối hàn bị lệch và không đồng tâm (cao thấp) khi hàn ống nhỏ (6.3mm, 3.2mm hoặc 12.7mm OD) vào các khớp nối siêu nhỏ microfit. Nếu khớp nối không đồng tâm với ống, mối hàn sẽ bị cong và các bộ phận sẽ không được lắp đúng vị trí, gây ra các vấn đề khi cố gắng lắp các bộ phận còn lại trên dây chuyền. Vì những fitting này khá đắt, nên một số nhà chế tạo đã sử dụng đến việc cắt các mối hàn ở vùng đã bị ảnh hưởng nhiệt sau hàn ( ta gọi là vùng HAZ) và tiện mặt lại mặt cuối của fitting đó để nó có thể được hàn lại vào một ống mới. Rõ ràng, đó là phương án thực tế hơn và ít tốn kém hơn là cố  gắng căn chỉnh ngay vị trí đầu tiên. Có nhiều dụng cụ hữu ích để giữ toàn bộ hệ thống đúng vị trí để đảm bảo đúng kết cấu hình học của chúng.
 
Máy đo chiều cao cơ khí, hoặc các giá đỡ phòng thí nghiệm và các thước kẹp có thể được sử dụng để đỡ và căn chỉnh các chi tiết. Một trong những hệ thống thực tế hơn đã được phát triển bởi ICF Inc được gọi là MicroAlign Plate . Nó bao gồm một tấm đế nhôm với các lỗ được tarô ren để có thể căn chỉnh nhiều bộ phận khác nhau. Điều này loại bỏ lực căng từ đầu mối hàn đang gắn ở trung tâm của tấm nhôm để các bộ phận được hàn không bị kéo ra ngoài bởi trọng lượng của các phần còn lại của hệ thống.
 
Kiểm tra các chi tiết hàn nhỏ và toàn bộ hệ thống:

Các mối hàn trong dược phẩm và bán dẫn thường được kiểm tra trên ID ống để xác minh rằng chúng đáp ứng các tiêu chí hàn cụ thể cho ứng dụng. Trong khi kiểm tra, mẫu hàn có thể được cắt mở để test. Các mối trong sản xuất thực tế thường được kiểm tra trên ID ống với máy nội soi đường ống. Hình ảnh của mối hàn có thể được chiếu trên màn hình video và có thể được lưu trữ trên bộ nhớ để tham khảo trong tương lai.
 
Một bản mô tả bằng văn bản chi tiết các tiêu chí hàn thích hợp cho ngành công nghiệp hoặc ứng dụng cụ thể phải có hiệu lực. Cần nêu lưu ý trong đó là các mẫu hàn mẫu trong thực tế cho thấy các mối hàn nào được chấp nhận và các mối hàn nào bị lỗi và bị từ chối sẽ được nhân viên hàn tham khảo. Các mối hàn ống quỹ đạo cho bất kỳ ứng dụng độ tinh khiết cao nào phải được ngấu đầy đủ bên trong ống. Đường hàn phải đồng nhất về độ phẳng và rộng, tức là không lõm hoặc lồi trên OD hoặc ID với ít hoặc không bị cháy nhiệt do quá trình oxy hóa.
 
Một số nhà chế tạo trong phòng sạch sử dụng máy so sánh để kiểm tra sự đồng tâm các mối hàn quỹ đạo của chúng. Thiết bị này chiếu một hình ảnh của các mối hàn trên màn hình và sự đồng tâm thẳng hàng có thể được xác định trong một mức độ sai số và sai số này được giữ trong dung sai rất nghiêm ngặt.

Copyright (C) 2014 www.amazon-machine.com

Develop by web8x.net

^