Оборудование должно изготавливаться с учетом требований к чистому помещению
Для получения соединений наивысшего качества лучше всего подходит орбитальная ВИГ- сварка.
Все больше изделий производят в условиях чистого помещения. Идет ли речь о полупроводниковой промышленности или фармацевтической с её требованиями к отсутствию микробов, либо о производстве оптических приборов и прецизионной техники, где опасность появления функциональных сбоев из-за загрязнений еще выше, - во всех случаях процесс должен быть защищен от попадания загрязняющих частиц и субстанций.
Большая часть предназначенного для работы в чистом помещении оборудования должна, в свою очередь, быть также изготовлена и смонтирована в условиях чистого помещения. Например, к ним относится система трубопроводов, которая создана для обеспечения ультрачистыми газами и жидкостями, применяемыми при травлении, промывки, растворения и изготовления инъекций.
Для уменьшения объема работ на монтажной площадке стремятся как можно больше компонентов трубопроводной системы изготавливать в заводских условиях. Поэтому в цехах на заводе производят сварку стандартных компонентов, таких как: микро-фитинги, тройники, отводы, вентили, а также сегменты труб друг с другом. На этом этапе производства предпочтительно применение орбитальной ВИГ-сварки. Полный сварочный цикл протекает в автоматическом режиме и обеспечивает стабильное высокое качество соединений.
Возведение и оснащение чистых помещений происходит в строгом соответствии с требованиями той области, в которых они будут эксплуатироваться. Состав, температура и влажность внутренней атмосферы регламентируются требованиями нормативных документов, однако наиболее жесткие требования предъявляются к допустимой величине и допустимому количеству частиц. В зависимости от величины допустимой концентрации частиц чистые помещения подразделяются на классы согласно ISO 14644-1 и FED STD 209E: Класс 1 по ISO и Класс 1 по FED присваивают атмосфере с минимальным количеством частиц на единицу объема, в то время как Класс 9 по ISO и Класс 100.000 по FED соответствуют практически нефильтрованному воздуху.
Человеческое тело как источник загрязнения
Для длительного сохранения высокого уровня чистоты в чистом помещении необходимо по возможности исключить или ограничить генерацию и распространение загрязняющих частиц. Человеческое тело является одним из основных источников загрязнения в контролируемой атмосфере и испускает поток величиной 100.000 частиц в минуту диаметром до 50 µm. Интенсивное движение может усилить этот неблагоприятный эффект. Поэтому работники и посетители чистых помещений обязаны использовать специальное снаряжение: голову и особенно волосы прячут под головной убор, а лицо, глаза, рот и нос закрывают защитной маской со встроенными очками, для рук используют специальные перчатки, сверху обычной обуви надевают чехлы, на основную часть тела одевается специальный халат или лабораторный костюм.
Процесс монтажа трубопроводных систем также может служить источником загрязнения. При поджиге трубы возникают пары металла, одновременно стартует поток защитного и формирующего газа. Выделяемое тепло приводит к турбуленции между инертным газом и окружающей атмосферой, что приводит к дальнейшей эмиссии частиц. И наконец, подготовка труб под сварку также может привести к загрязнению.
Сварочные головки закрытого типа сохраняют помещение чистым
Безусловно, существует возможность избежать связанных с открытой сварочной дугой проблем. Изначально закрытые сварочные головки для орбитальной ВИГ-сварки были разработаны для эффективного изготовления гидравлических устройств самолетов, насчитывающих большое количество однотипных швов. Простота использования, высокая производительность и прекрасное качество сварных швов – цели, которые ставились при разработке нового для того времени способа сварки и были без исключения достигнуты и превзойдены. Позже все преимущества горящей в закрытой камере сварочной дуги были использованы при сварке в чистых помещениях. Горячие поверхности, завихрения атмосферы, излучения, эмиссия частиц - все эти, связанные с открытой дугой недостатки, нивелируются этим способом сварки. В настоящее время сварка с помощью сварочных головок закрытого типа - одна из основных технологий соединений труб и концевых элементов при соблюдении требований, предъявляемых к чистым помещениям.
Как сваривать высокочистые и ультрачистые трубы
Только разработанное с учетом особенностей эксплуатации в чистых помещениях специализированное оборудование позволит добиться максимального эффекта при решении задач сварки чистых и ультрачистых труб.
"Умная" сварочная станция должна быть оснащена таким образом, чтобы иметь возможность беспроблемного подключения сварочных головок, необходимых для решения задач соединения труб и микро-фитингов определенного ряда диаметров. Сравнительно малый вес позволяет перемещать её без помощи подъемных устройств, что способствует поддержанию чистоты в помещении. Модуль управления должен быть переносным и "автономным", что позволит располагать станцию под верстаком или рабочим столом. На оборудовании Polysoude он выполнен в виде планшета. Предназначенный для обеспечения высокого ПВ и производительности блок охлаждения также выполняется в виде отдельного от источника сварочного тока элемента.
Уже сегодня выполняются требования концепции Индустрия 4.0
При решении задач в области Индустрия 4.0 необходимо принимать во внимание факторы цифровизации, подключений, коммуникаций и прослеживаемости. Это относится как к обмену данными между составными частями оборудования, так и к обмену в рамках заводской сети. Для этих целей протокол OPC-UA обеспечивает идеальный интерфейс для реализации концепции "Индустрия 4.0".
Оператор, работающий в среде "чистого помещения", сталкивается со многими ограничениями: а) запрещены интенсивные движения; б) поле зрения ограничивается защитной маской; в) перчатки на руках ослабляют тактильное восприятие и т.д. Поэтому работа в чистом помещении должна быть максимально облегчена. Оператору, как профессиональному сварщику, необходимо иметь возможность с первого взгляда оценить состояние оборудования прежде, чем начать сварку. В этом ему помогает работающий в режиме off-line или on-line сканер штрих-кода, который считывает QR-код на костюме оператора для его идентификации и верификации. Точно также можно верифицировать используемую сварочную головку, материалы, как вспомогательные (защитный газ), так и основные (трубы, концевые элементы) и т.д. с отображением информации на экране планшета. Интерфейс планшета выполнен таким образом, что позволяет осуществлять выбор сварочных программ и их редактирование в защитных перчатках.
Более точную информацию о требованиях концепции можно получить здесь: European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) Guidelines еще больше здесь: EHEDG Guidelines portal, и EHEDG Connects video session presenting Polysoude и здесь: American Welding Society website.
Четко структурированная последовательность работ при сварке
Подготовка под сварку делится на две части: а) фиксация заготовок в специальных зажимных приспособлениях, разработанных и изготовленных Polysoude или другой фирмой; б) финальное позиционирование сварочной головки с приводом, шлангами обеспечения и т.п.
За ходом процесса сварки можно наблюдать на экране модуля управления, который выполнен в виде планшета. Действительные значения параметров сварки появляются на экране и одновременно, вместе с другими данными, передаются в заводскую сеть.
На завершающем этапе, после визуального осмотра шва, оператор подтверждает позитивный результат операции сварки.
В заключении, хотелось бы отметить, что жесткие требования по работе в чистых помещениях побуждают к постоянному усовершенствованию процессов. Polysoude разработал так называемое "чистое" оборудование, необходимое для работы в таких условиях, при которых наличие загрязняющих частиц может ухудшить качество продукции, обнулить предыдущие усилия, включая подбор материалов, или подвергнуть опасности человеческую жизнь.
Polysoude специализируется на разработке и изготовлении высококачественного оборудования для орбитальной сварки, сварочных головок, источников сварочного тока и предлагает решения в области автоматической ВИГ-сварки и наплавки, в том числе технологию наплавки двумя электродами TIGer.
Пожалуйста, направляйте свои запросы, включая вопросы сервиса, по адресу: info@polysoude.ru. Фирма Polysoude с удовольствием ознакомится с Вашими задачами и найдет наиболее оптимальное высокотехнологичное решение.
Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше.
Вы можете скачать наши брошюры и примеры решенных задач воспользовавшись разделом загрузки нашего сайта.
Юрген Крюгер
Инженер, к.т.н
Polysoude SAS
