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五种对单晶炉密闭性能的检测手段

[2014/6/28]

    单晶炉炉室内的工作温度高达1400℃甚至更高,故其壳体需为夹层结构以便通水冷却,主辅炉室之间,观察口、抽气口等处要施以静密封,籽晶坩埚等运动部件处要施以动密封,这些都对提高单晶炉整体密闭性增加了难度。同时也对真空密闭性能的检验提出了更高的要求。

    鉴于奥氏体不锈钢防锈、强度高、塑性及韧性好、焊接性能优良、顺磁性、导热导电性低等特点,几乎所有的单晶炉炉室都采用00Crl8Ni9Ti(SuS304L)不锈钢材料,采用钨极氩弧焊(rnG)或熔化极氩弧焊(MIG)。

    制造过程中对单个零件的检验,主要是对采用焊接工艺零件焊缝的检验,防止焊接过程中的虚焊漏焊,杜绝裂纹气孔,及时发现问题采取补救措施。

    外观检验法

    对焊接焊缝最简单的检验方法是外观检验,用肉眼或低倍(小于20倍)放大镜对焊缝表面缺陷进行检查。外观检验之前,焊缝的表面污物应清除干净。外观检验的主要内容是检查焊缝的尺寸是否符合要求,是否有咬口、焊瘤、表面气孔、表面裂缝等缺陷。对检查出的焊接缺陷,须及时修补后,再次进行检验。外观检验只能发现表面宏观的缺陷。

    着色检验法

    着色检验法的原理是用着色剂来显示缺陷。着色检验不需专门装置,只要配置适宜的着色剂、显现粉,即可获得检验结果。其工作原理是基于毛细管作用来实现的。先用合适的溶剂将焊缝清洗干净,并让其干燥,接着喷上着色剂,等待一段时间,流动性和渗透性良好的着色剂便渗入到焊件表面的缝隙中,然后将焊件表面再次擦拭干净并喷上显现粉,侵人焊件缝隙中的着色剂,则由于毛细管现象上渗到显现粉中来,呈现出缺陷的形象。虽然着色检验也只能发现表面的缺陷,但根据着色显现出来的大小可以帮助判定缺陷的大小,比其外观检验效果更好。

    X射线检验法

    要对焊缝的内部缺陷进行检验,既准确又可靠的方法是x射线检验。利用x射线来检验焊缝的方法目前应用最广泛的是照相法。这种方法就是在被检验焊缝的后面放置一张胶片,x射线从前面透人。当x射线经过被检验的焊缝后,由于焊缝金属和焊缝缺陷的密度不同,对X射线的能量衰减和吸收不同,而到达胶片上的x射线强度也不同,胶片的感光程度不一样,经过显影后得到的底片黑化度也就不同,有缺陷处x射线吸收少,透过的x射线强度较大,底片感光较强,显影比较黑;无缺陷处底片感光则较弱,显影后呈淡白色。这样,观察底片上的影像就能发现焊缝有无缺陷及缺陷的种类、大小和位置。

    水压检验

    对单晶炉中壳体为夹层结构的零件,除采用上述方法外,还可以采用水压法检验夹层是否有缺陷。水压法检验是在单晶炉壳体上留一个入口用水将夹层灌满,并堵好其余的出口,用水泵把夹层内的水压提高到3.2kg/cm2左右,进行强压试验,并维持15min以上,压力不能有下降,同时检查焊缝上是否有水滴或水迹出现,如果出现则表明该处有渗漏缺陷,应做出标记,以便修补。水压法检验方法简单,容易找出缺陷的具体位置,不过其最小可检漏率只能达到10“Pa·L/s,对极其微小的缺陷就无能为力了。

    氦质谱检验法

    用于单晶炉的真空残余气体分析的质谱计都可以用来检漏,特别是用氦做示漏气体的质谱检漏仪,是真空检漏中灵敏度最高、用得最普遍的一种检漏仪器,其最小可检漏率能达到10。11Pa·L/s。目前的氦质谱检漏仪基本上都是磁偏转型的,其实质是一种对氦分压变化有反应的仪器。单晶炉壳体夹层用氦质谱检漏仪进行检验,首先要留~个入口接上真空管路,堵好壳体上其他的出口,再用辅助真空泵抽真空,真空度达到10Pa以下后,才能打开与之相连的氦质谱检漏仪,然后用氦气在疑有漏孔处进行喷吹,检查检漏仪指示是否有变化,如发现有变化时,应再做几次复检,确定漏孔的具体位置。氦质谱检漏的设备都较昂贵,因此应尽可能采用其他较为经济的检漏方法。 

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