진공 챔버 제작 및 용접

진공 챔버 제작은 압력 용기 제작과 다릅니다. 압력 용기는 강도로 평가되지만, 진공 챔버는 기체가 지나갈 경로가 없다는 점으로 평가되며, 문제가 되는 경로의 크기는 마이크로미터 단위로 측정됩니다.

용접부를 진공 기밀로 만드는 조건

언더컷이 없고 종료부에 크레이터가 없으며 미세 기공이 없는 완전 용입입니다. 보통 문제가 되는 것은 기공입니다. 표면에 도달하지 않은 기공은 무해하지만, 용접부 양면을 연결하는 기공 연쇄는 누설 경로가 됩니다. 원인은 오염, 즉 유분, 산화물, 수분 또는 잘못된 실드 가스이며, 그래서 용접 중의 기술보다 용접 전의 청정도가 더 중요합니다.

용접 환경

진공 부품의 용접은 접합부를 직전에 세정한 상태에서 제어된 환경에서 수행합니다. 스테인리스에서는 용접 외부에 생기는 열변색이 산화막이고, 내부에 생기는 것은 챔버를 청정하다고 볼 수 있기 전에 기계적 또는 화학적으로 제거해야 하는 오염원입니다.

변형이 진공 문제인 이유

대형 챔버를 용접하면 형상이 틀어집니다. 이는 먼저 치수 문제이고 그다음이 진공 문제입니다. 평탄도를 잃은 플랜지는 밀봉되지 않으며, 그래서 씰 면을 용접 전이 아니라 용접 후에 가공합니다. 변형은 간극을 닫아 용접을 마무리하기 어렵게 만들기도 하므로, 끼워맞춤(fit-up)이 용접 못지않게 중요합니다.

검증

모든 용접 챔버는 출하 전에 질량분석기로 헬륨 누설 검사를 실시하며, 방법과 검출 한도를 챔버별로 기록합니다. 용접부의 육안 검사로는 UHV를 유지할 수 있는지 거의 알 수 없습니다. 완벽해 보이는 접합부가 10⁻⁶ mbar·l/s로 누설될 수 있습니다.

재료와 두께

얇은 계측 용기부터 두꺼운 벽의 챔버 셸까지 304와 316L 스테인리스를 사용하고, 대형 경량 챔버에는 알루미늄을 사용합니다. 얇은 재료는 벽 두께가 줄수록 변형이 급격히 커지므로 입열 관리에 더 주의해야 하며, 이 지점에서 작업자 판단보다 관리된 용접 절차가 가치를 발휘합니다.

자주 묻는 질문