Как орбитальная сварка снижает загрязнение частицами на предприятиях по производству полупроводников

В полупроводниковом производстве загрязнение измеряется в частях на миллиард. Одна частица металла или оксида внутри газопровода может уничтожить всю партию пластин. Именно поэтому заводы отказались от ручной сварки и перешли на автоматизированные решения.

Система орбитальной сварки с закрытой головкой является отраслевым стандартом для соединения труб из нержавеющей стали сверхвысокой чистоты. Но не каждый аппарат для орбитальной сварки труб обеспечивает одинаковый результат. Разница заключается в процедурах орбитальной сварки – в том, как аппарат настраивается, продувается и работает.

Вот три основные угрозы, связанные с частицами при сварке газопроводов, и как правильно настроенная система орбитальной сварки устраняет каждую из них.

Угроза 1: Разбрызгивание металла (расплавленные капли)

Когда ручной сварочный аппарат зажигает дугу, мелкие капли расплавленного металла могут отлетать от сварочной ванны. Эти брызги прилипают к внутренней стенке трубы. Со временем вибрация или поток газа могут их сместить. Одного сварочного шва толщиной 100 микрон достаточно, чтобы поцарапать пластину или заблокировать сопло.

Современный орбитальный сварочный аппарат использует режим плавного пуска. Дуга постепенно нарастает, избегая резкого зажигания, вызывающего разбрызгивание металла. Система орбитальной сварки также поддерживает стабильную длину дуги благодаря замкнутой системе управления напряжением. Никаких резких движений. Никаких разлетающихся капель.

Мы разработали процедуры орбитальной сварки для предприятий, где требуется отсутствие разбрызгивания металла, обнаруживаемого при 20-кратном увеличении. Орбитальный сварочный аппарат использует одинаковый контролируемый пуск для каждого шва — квалификация оператора не меняется.

Угроза 2: Окалина оксида хрома (термический оттенок)

При нагревании нержавеющей стали выше 800°F в присутствии кислорода образуется оксид хрома. Эта окалина имеет синий, фиолетовый или серый цвет. Она легко отслаивается и становится постоянным генератором частиц внутри газопровода.

Ручная сварка почти всегда приводит к образованию оксидов, поскольку угол наклона горелки и поток продувочного газа у сварщика меняются. Система орбитальной сварки исключает эти колебания. Аппарат орбитальной сварки труб герметизирует зону сварки внутри газонепроницаемой камеры. В процедурах орбитальной сварки указаны:

Предварительная продувка до тех пор, пока уровень кислорода не станет ниже 50 ppm.

Последующая продувка для охлаждения сварного шва в инертной атмосфере.

Ограничения подводимой тепловой энергии, предотвращающие перегрев.

В результате получается серебристый или светло-соломенный корень шва – без окалины, без источника частиц. Правильно сертифицированная система орбитальной сварки может обеспечить это на 100% сварных швов.

Угроза 3: Включения вольфрама (металлические фрагменты)

Сварщики, выполняющие ручную TIG-сварку, иногда допускают касание вольфрамового электрода сварочной ванны. Кончик плавится и отламывается, оставляя твердый фрагмент вольфрама, внедренный в сварной шов. Эти фрагменты чрезвычайно плотные и могут отламываться позже, повреждая клапаны и приборы, расположенные ниже по потоку.

Аппарат для орбитальной сварки труб никогда не позволяет вольфрамовому электроду касаться обрабатываемой детали. Система орбитальной сварки фиксирует электрод на точно заданном расстоянии. Длина дуги поддерживается автоматически. Даже если оператор допустит ошибку при настройке, процедуры орбитальной сварки включают проверку наконечника вольфрамового электрода перед каждой сваркой — и обязательный график замены, основанный на количестве сварок, а не на визуальном осмотре.

Мы видели, как на предприятиях полностью исключались включения вольфрамового электрода после перехода на систему орбитальной сварки с соблюдением дисциплинированных процедур орбитальной сварки.

Как внедрить эти процедуры на вашем предприятии

Переход от ручной к орбитальной сварке — это не просто покупка аппарата для орбитальной сварки труб. Вам необходимо сертифицировать процедуры орбитальной сварки для вашего конкретного размера трубы, толщины стенки и газовой смеси. Вам необходимо обучить операторов точно следовать процедуре — никаких сокращений.

Вот тут-то мы и приходим на помощь. Мы производим оборудование для орбитальной сварки с 1994 года. Мы поставляем системы орбитальной сварки труб с закрытой головкой на заводы по производству полупроводников в более чем пятидесяти странах. И мы включаем обучение под руководством инженеров для каждой системы – на вашей трубе, в вашей чистой комнате.

Наши процедуры орбитальной сварки разрабатываются совместно с вашей командой контроля качества. Они охватывают пределы продувочного кислорода, диапазоны подводимой тепловой энергии, интервалы замены вольфрамового электрода и требования к регистрации данных. Система орбитальной сварки регистрирует каждый параметр, обеспечивая полную прослеживаемость каждого сварного шва.

Итог

Загрязнение частицами в газопроводах полупроводников происходит из трех основных источников: брызги, оксидная окалина и включения вольфрама. Ручная сварка не может надежно устранить ни один из них. Аппарат орбитальной сварки труб с закрытой головкой, использующий квалифицированные процедуры орбитальной сварки в рамках интегрированной системы орбитальной сварки, устраняет все три.

Вот почему сегодня каждый крупный завод по производству полупроводников указывает орбитальную сварку для своих критически важных систем распределения газа. Не потому, что это дешевле — это не так. Потому что стоимость одной пластины, обработанной частицами, намного выше, чем стоимость качественного выполнения работы.

Мы помогаем предприятиям по производству микросхем делать все правильно уже более тридцати лет. Если вы отвечаете за установку или обслуживание газопроводов, позвоните нам. Мы покажем вам, как наша система орбитальной сварки и аппарат для орбитальной сварки труб — с использованием проверенных методов орбитальной сварки — могут защитить ваши пластины от частиц, появление которых вы можете и не заметить.