Kuinka varmistaa PFA-lämmittimen metalliytimen tiivisteen eheys heliumvuodon havaitsemistoiminnolla 80 asteessa?

Yleisin reitti kosteuden tunkeutumiseen ja mahdolliseen maasulkuun on PFA-lämmittimen metallisydäntiiviste,{0}}jossa sisäinen lämmityselementti poistuu PFA-vaipasta. Tiivisteen eheys on tarkistettava käyttölämpötilassa, koska lämpölaajeneminen voi avata mikroskooppisia reikiä, joita ei ole ympäristön lämpötilassa. Heliumvuototestaus 80 asteessa (normaali käyttölämpötila) antaa kvantitatiivisen, tuhoamattoman mittauksen tiivisteen eheydestä. Menetelmä: pumppaa PFA-suojuksen ja metalliytimen (tai vain itse ytimen, jos se on ontto) väliin ja suihkuta sitten heliumia tiivisteen ympärille ja katso massaspektrometria. Uusi lämmitin sopii, jos sen vuotonopeus on<1 × 10−6 mbar·L/s at 80 °C. Higher leak rates (>1x10-5 mbarL/s) signaalin varhainen epäonnistuminen. Lämpötilatestaus tunnistaa viat, jotka avautuvat vain, kun lämmittimen komponentit laajenevat eri tavalla.

Miksi testata 80 asteessa (ei huoneenlämmössä)
PFA (CTE 110–120 ppm/aste) ja metalliydin (CTE 14–17 ppm/aste) kasvavat merkittävästi eri nopeuksilla. 20 mm pitkän tiivisteen rajapinnan differentiaalinen laajeneminen 80 asteen kulmassa on ΔL=( _PFA – _metalli) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm. Tällainen 0,1 mm:n suhteellinen siirtymä voi avata pienen raon, joka sulkeutuu ympäristön lämpötilassa. Huoneenlämpöinen vuototesti tiivisteelle ei tarkoita, että se läpäisee 80 C testin. Testaus 80 asteessa vastaa todellisia käyttöolosuhteita.

Menetelmä: Lämmitin esilämmitetään uunissa 80 asteeseen 1 tunti ennen testausta. Tai käytä lämmitintä alhaisella teholla (10 %:n nimellisarvo) itse-lämpenemään 80 C:een samalla kun jäähdyttää tiivistealueen (tiivisteen ylikuumenemisen estämiseksi). Testin aikana PFA tiivisteen läheisyydessä ei saa ylittää 100 astetta.

Menettely heliumvuototestille
Tarvittavat varusteet:

Heliummassaspektrometrin vuodonilmaisin (Pfeiffer, Agilent jne.)

Tyhjiöpumppu 10-3 mbar

Helium-ruiskupistooli hienolla suulla

Uuni tai lämmönlähde 80 astetta

Askel askeleelta:

Tiivistä sydämen pääsy Jos metallisydän on ontto (yleinen putkimaisissa lämmittimissä), tiivistä toinen pää tyhjiöliittimellä. Jos ydin on kiinteä, sydämen ja PFA:n väliseen rengasmaiseen tilaan on päästävä kylmäosassa olevan portin kautta.

Tyhjennä sydämen sisäosa tai rengasmainen rako, johon vuodonilmaisin on kiinnitetty. Evakuoi alle 10-2 mbar.

Kuumenna 80 asteeseen . - Aseta lämmitin uuniin (ilma) tai kuumenna lämpöteipillä kylmän osan ympärillä. Pidä 80 asteessa 30 minuuttia.

Suihkuta heliumia: Suihkuta heliumia suihkekanuunalla tiivisteen rajapinnalle (jos PFA kohtaa metalliytimen tai missä ydin poistuu PFA:sta). Suihkuta myös päätykappaleen hitsaussauma, jos on, ja muita liitoksia.

Vuotonopeuden valvonta: Vuotonopeus mbar·L/s massaspektrometrissä. Piikki osoittaa vuotoa ruiskutetulla alueella.

Uuden lämmittimen hyväksymisvaatimukset:

< 1 x 10-6 mbar.L/s @ 80°C - Excellent, hermetically sealed.

1 × 10-6 - 1 × 10-5 - Soveltuu yleiseen teollisuuskäyttöön.

1 × 10⁻⁵ - 1 × 10⁻⁴ – marginaali; saattaa epäonnistua kosteassa käytössä.

1 X 10 -4 Hylätty; suuri tai näennäinen vuoto.

Tulokset ja tulkinta
Vuotonopeus 80 asteessa (mbar L/s) Vastaava reiän halkaisija (µm) Odotettu käyttöikä (vuosia, 80 % RH) Toimenpide<1 x 10-6<0.1>10 Hyväksy, paras laatu
1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ 0,1–0.3 5–10 Hyväksy vakiona
5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ 0,3–0.5 3–5 OK vain kuivassa ympäristössä
1 × 10-5 – 5 × 10-5 0.5–1.0 1–3 Marginal – reject for critical >5 × 10-5 >1.0 <1 Reject – will fail early
Tyypilliset vuotopaikat PFA-lämmittimissä
Sijainti, vuodon syy, vuodon tunnistaminen
Kylmä pää (ytimen poistumispiste) Metallin huono tarttuvuus PFA Spray He -suuttimeen sydämen pohjassa.
Hitsaa PFA End CapOsittainen fuusio Ruiskuta He korkin ympärysmitta
Valettu laippaliitos Kutistumisrako valusta Suihku He laipassa vaipan siirtymiseen
Lämpösuoran kuoppa (jos sovellettavissa) Ohutpohja Suihkuta Säröillä He suojakuoren aukkoon
Puristusliitos Holkki ei kiristetty Suihkuta He oikeaan ompeleeseen
Esimerkkikenttä
Heliumvuodon testaus 80 asteessa vaadittiin kaikille puolijohdevalmistuksen saapuville PFA-lämmittimille. 20 lämmittimen erä selvisi huoneenlämpötilatesteistä (< 1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C 5 of 20 showed leak rates of 2-8 x 10 -5 mbar.L/s. We returned these 5 heaters to the supplier. The 15 passing heaters in the field had a 2% failure rate over 3 years. The firm had previously seen 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in terms of downtime.

Johtopäätös: testi 80 asteessa, ei huoneenlämpötilassa
Helium leak testing at 80°C allows to confirm the integrity of the metal core seal of a PFA heater and to find faults that are not visible at ambient temperature due to the differential thermal expansion of PFA and metal. Leak rate < 1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C means a hermetic seal of the heater for long term service in humid or corrosive conditions. Rates >1 × 10⁻-5 mbar·L/s ennustaa varhaista epäonnistumista (1-3 vuotta). Kriittisiin sovelluksiin (puolijohde, lääkeaine, korkea kosteus) heliumvuototestaus 80 asteessa hyväksyttävällä<1 x 10-6 mbar.L/sec is required. A few hours of testing time can save you years of failures. Heat seals expand. Gaps open. Moisture gets in. seal tight heat test last long. Helium knows where the leaks are. Listen to it.