Lo scopo funzionale principale di un'installazione del vuoto è creare e mantenere un vuoto tecnico, che si ottiene pompando la miscela dal sistema. Le unità del vuoto trovano largo impiego nell'industria metallurgica, tessile, chimica, automobilistica, alimentare e farmaceutica. Le parti principali dell'installazione includono una pompa, un pannello con filtri e un'unità di controllo della telecamera.

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Applicazione di impianti a vuoto

Le unità a vuoto possono essere utilizzate per ricerche di laboratorio. Incluso in microscopi, cromatografi, evaporatori e sistemi di filtrazione. Per questi scopi, potrebbe essere adatta un'unità che non occuperà una vasta area. Le prestazioni di tali unità non vengono prima di tutto. Molto spesso si tratta di una pompa a prevuoto o turbomolecolare. Quando si lavora con gas aggressivi L'opzione migliore– pompa a membrana.

Le unità del vuoto svolgono un ruolo importante nelle apparecchiature di prova. Forniscono la velocità di salita necessaria aereo. Affinché il processo di decollo o atterraggio proceda con successo, è necessario garantire un'elevata velocità di pompaggio.

Le pompe a secco vengono utilizzate per impianti di semiconduttori e di deposizione sotto vuoto, per la deposizione di materiali. Ideale per creare un vuoto ultra spinto. Questi includono pompe turbomolecolari e criogeniche.

L'industria metallurgica utilizza attivamente pompe che ne hanno abbastanza portata. Devono essere resistenti all'usura, poiché il sistema contiene polvere e sporco. Artiglio e pompe a vite eseguire il pompaggio pre-vuoto. È possibile utilizzare pompe a diffusione.

L'unità di aspirazione 976A è di tipo da laboratorio. È progettato per determinare la saturazione d'acqua del calcestruzzo asfaltico condizioni di laboratorio. Il volume di lavoro della camera è di 2 litri. L'impianto sottovuoto è in grado di creare un vuoto finale del valore 1x10-2.

Elementi di impianti a vuoto

Le installazioni del vuoto creano e mantengono un vuoto di lavoro in un determinato volume sigillato. Di norma, a questo scopo vengono utilizzati elementi che hanno lo stesso scopo. vari tipi installazioni. Includono un'unità di controllo con rack di controllo, un'unità di vuoto, un dispositivo sottotappo, sistemi di raffreddamento e un sistema di vuoto e un azionamento di sollevamento tappi. Il sistema per vuoto è costituito da qualsiasi tipo di pompa, unità per vuoto, tubazioni, vacuometro e perdita elettromagnetica.

Unità di aspirazione Busch

Le unità per vuoto Busch sono, prima di tutto, pompe per vuoto di alta qualità. L'azienda produce unità come il modello rotativo a palette della pompa per vuoto R5. Lei è diversa alta qualità e produttività. La pressione massima dell'unità varia da 0,1 a 20 hPa. La velocità di pompaggio del mezzo raggiunge i 1800 m3/h. In secondo luogo, si tratta di pompe e compressori a camme. Uno di questi è il modello Mink. Ampiamente usato nell'industria. Soprattutto dove è necessario mantenere un livello di vuoto costante. La pressione massima varia da 20 a 250 hPa. La velocità di pompaggio può raggiungere 1150 m3/h.

Impianti sottovuoto Bulat

Un esempio di impianti per l'applicazione di rivestimenti a film sottile è il modello Bulat. Applica la pellicola utilizzando il metodo del plasma sotto vuoto. Può produrre rivestimento attraverso altri materiali elettricamente conduttivi. Questi sono molibdeno, zirconio, nitruro e carbonitruro. Inizialmente il modello è stato sviluppato per rivestire protesi metalliche. L'installazione comprende una stazione di pompaggio, uno strumento di pre-aspirazione e le relative apparecchiature elettriche.

Altri produttori di sistemi per vuoto

Agilent Technologies è uno dei maggiori produttori di apparecchiature per il vuoto. L'azienda produce pompe per vuoto, rilevatori di perdite, vacuometri, oli per vuoto e altri componenti di sistemi.

Dimensioni dell'aria Inc. è specializzata nella produzione in serie di pompe a membrana di alta qualità, che effettuano il campionamento di gas corrosivi, nonché di compressori a membrana secca.

Edwards produce apparecchiature per il vuoto industriale e da laboratorio. Tra questi ci sono pompe per vuoto, vacuometri e altro ancora. equipaggiamento ausiliario. È famosa per la produzione di una vasta gamma di pompe di vario tipo.

Impianti di spruzzatura sottovuoto

Utilizzando un'unità di deposizione sotto vuoto (VSP), varie parti vengono rivestite con rivestimenti che svolgono funzioni conduttive, isolanti, resistenti all'usura, barriera e altre funzioni. Questo metodo è il più comune tra gli altri processi microelettronici in cui viene utilizzata la metallizzazione. Grazie a tali impianti è possibile ottenere rivestimenti antiriflesso, filtranti e riflettenti.

Come materiali di rivestimento possono essere utilizzati alluminio, tungsteno, titanio, ferro, nichel, cromo, ecc. Se necessario, è possibile aggiungere al terreno acetilene, azoto e ossigeno. Attivazione di una reazione chimica durante il riscaldamento, la ionizzazione e la dissociazione del gas. Dopo la procedura di rivestimento non è necessaria alcuna lavorazione aggiuntiva.

L'installazione UVN-71 P-3 è in grado di testare la spruzzatura tecnologica. È coinvolta nella produzione in serie di vari circuiti cinematografici. Con il suo aiuto, i film sottili vengono prodotti in condizioni di alto vuoto. Il metodo utilizzato è l'evaporazione resistiva dei metalli.

L'unità a vuoto UV-24 esegue prove di laboratorio sul calcestruzzo asfaltico. Aiuta a determinarne la qualità. Caratteristica distintiva di questa unità - la presenza di due serbatoi pompati, collegati tra loro.

Scoppiettio del magnetrone

Nello sputtering del magnetron, una pellicola sottile viene depositata utilizzando lo sputtering catodico. I dispositivi che utilizzano questo metodo sono chiamati sputterer magnetron. Questa installazione può produrre la spruzzatura di molti metalli e leghe. Se utilizzato in vari ambienti di lavoro con ossigeno, azoto, anidride carbonica, ecc. si ottengono film con composizioni diverse.

Sputtering di ioni

Il principio di funzionamento di un impianto ionico nel vuoto è il bombardamento di solidi con ioni. Quando il substrato viene posto nel vuoto, gli atomi lo colpiscono e si forma una pellicola.

Altri metodi di spruzzatura

La spruzzatura sotto vuoto può essere effettuata utilizzando apparecchiature periodiche e continue. Per un certo numero di prodotti trasformati vengono utilizzati impianti ad azione periodica. Nella produzione di massa o batch vengono utilizzati impianti continui. Esistono tipi di apparecchiature di spruzzatura a camera singola e multicamera. Negli impianti multicamera i moduli di spruzzatura sono disposti in serie. Tutte le camere vengono spruzzate con un determinato materiale. Tra i moduli ci sono camere di equilibrio e un dispositivo trasportatore di trasporto. Eseguono operazioni di creazione del vuoto, evaporazione del materiale filmico e trasporto separato.

Unità di vuoto

L'unità di pompaggio ad anello d'acqua sotto vuoto tipo VVN 12 produce l'aspirazione di aria, gas non aggressivi e altre miscele che non possono essere pulite da umidità e polvere. Il gas che entra nell'impianto non necessita di purificazione.

L'unità di aspirazione con valvola a spola AVZ 180 è universale, ha una buona pressione residua massima, è leggera, veloce e compatta.

Caratteristiche tecniche del gruppo valvola a bobina sottovuoto AVZ 180.

L'unità aspirante AVR 50 è in grado di aspirare aria, gas non aggressivi, vapori e miscele vapore-gas da ambienti sottovuoto. Non è destinato al pompaggio dei suddetti composti da un contenitore all'altro. Si compone di due pompe: NVD-200 e 2NVR-5DM.

L'azienda ZENKO PLASM, in collaborazione con FHR Anlagenbau GmbH (Germania), offre sistemi di deposizione sotto vuoto per microelettronica, fotovoltaico, sensori, ottica, MEMS, display organici (OLED) e per la produzione di vetro architettonico. L'azienda FHR si distingue per la massima qualità costruttiva tedesca, la propria flotta di attrezzature per processi dimostrativi, la capacità di produrre quasi tutti i sistemi su ordinazione e oltre 20 anni di esperienza nella produzione di attrezzature ad alta tecnologia. Allo stesso tempo, FHR fa parte della holding Centrotherm fotovoltaico AG, uno dei leader mondiali nella produzione di apparecchiature per il fotovoltaico, la microelettronica e la produzione di semiconduttori. ZENKO PLASMA fornisce consulenza, fornitura, messa in servizio, garanzia e servizio post-garanzia.

I sistemi di spruzzatura sotto vuoto sono offerti nelle seguenti serie:

Roll-to-Roll- sistemi industriali per magnetron o sputtering termico di strati di metallo, ossido e nitruro su film polimerici e metallici (secondo il principio roll-to-roll) con una larghezza fino a 2400 mm (2,4 m). Questi sistemi vengono utilizzati nella lavorazione materiali in rotolo a base di film sottili di metallo e polimero, in Industria alimentare, nella produzione di elettronica flessibile (organica), celle solari flessibili (tecnologie a film sottile CIGS, CdTe, a-Si), per la deposizione di rivestimenti ottici altamente riflettenti, strati barriera, conduttivi e isolanti. Sono supportati i seguenti processi tecnologici: magnetron sputtering (modalità DC, MF, RF), pulizia superficiale con fascio ionico, incisione a secco, spruzzatura termica, ricottura termica, deposizione chimica al plasma (PECVD) A seconda del processo, un design con a è possibile il cancello di caricamento a vuoto.

Linea– sistemi industriali di deposizione sotto vuoto con lavorazione orizzontale o verticale di substrati di vetro o metallo fino a 2,2 m di larghezza e fino a 4 m di lunghezza Utilizzati principalmente per la deposizione di ossidi conduttivi trasparenti (TCO) nella produzione di celle solari a film sottile; nella produzione di vetri architettonici per migliorare il coefficiente di scambio termico e la trasmissione luminosa; nella produzione di display (compresi OLED), nel campo dell'applicazione di rivestimenti protettivi. La linea di lavorazione garantisce la massima produttività e qualità dei film spruzzati. Sono possibili configurazioni individuali a seconda delle dimensioni del substrato, della produttività e dei parametri del processo di deposizione.

Stella– questa serie è un sistema di tipo cluster con lavorazione singola per produzione su piccola scala e ricerca e sviluppo nel campo della microelettronica, ottica, MEMS, sensori. Permette di lavorare sia con caricamento singolo di piastre con diametro fino a 300 mm, sia con cassette. Il robot centrale garantisce il movimento del substrato tra i moduli tecnologici dell'impianto. Può essere equipaggiato con gateway di caricamento wafer, moduli tecnologici: etching (PE, RIE), evaporazione termica, evaporazione a fascio di elettroni, ricottura termica (RTP/FLA), magnetron sputtering, deposizione chimica al plasma (PECVD, CVD), deposizione di strati atomici ( ALD). I sistemi di questa serie sono rilevanti quando è necessario averne diversi processi tecnologici all'interno di un'installazione. Può essere installato attraverso una parete in camere bianche.

Boxx– i sistemi di deposizione di questa serie forniscono la lavorazione di gruppo di substrati nella produzione di piccoli lotti di sistemi ottici, MEMS e sensori. I sistemi possono essere dotati di gateway di caricamento a vuoto. Il caricamento dei substrati viene effettuato manualmente su un tamburo rotante all'interno della camera di lavoro. Mentre il tamburo ruota, i substrati passano attraverso diverse sezioni di sputtering magnetron (DC, RF), consentendo di spruzzare più materiali in un unico processo. La sezione di pulizia della superficie al plasma viene installata secondo necessità. Facoltativamente, è possibile installare fino a diversi tamburi di questo tipo, utilizzare il caricamento con chiuse e fornire anche il riscaldamento dei substrati durante il processo di deposizione. Può essere installato attraverso una parete in camere bianche.

Micro– gli impianti di spruzzatura di questa serie sono destinati principalmente alla ricerca, allo sviluppo e alla produzione su piccola scala. Le unità sono progettate per la lavorazione singola di substrati con diametro fino a 200 mm, compresi quelli quadrati e rettangolari. Gli impianti consentono la deposizione sia di strati metallici che dielettrici. Sono disponibili sistemi di sputtering magnetron e di evaporazione termica. I sistemi si distinguono per compattezza, flessibilità di configurazione, facilità di installazione, utilizzo e manutenzione.

Offriamo l'opportunità di produrre bersagli per impianti di sputtering con magnetron. Tecnologie moderne gli impianti di produzione ci consentono di produrre sia target planari che cilindrici, compresi quelli non standard secondo i disegni. Sono disponibili le seguenti tipologie di materiali: metallici, leghe (Al, Cr, Ti, Ni, In), boruri, carburi, nitruri, ossidi, siliciuri, solfuri, tellururi. Raccontaci le tue esigenze e ti forniremo una soluzione adeguata.

INFORMAZIONI TEORICHE

Il rapido sviluppo della produzione di dispositivi microelettronici (MED) nell'ultimo decennio ha portato alla creazione di apparecchiature di lavoro che avrebbero il minor impatto possibile sul processo di formazione di film sottili e consentirebbero di controllarne i parametri. Di conseguenza, attualmente esiste grande scelta installazioni sotto vuoto, componenti, nonché materiali e metodi di installazione che consentono di risolvere problemi tecnologici complessi nella produzione di MEP.

Il processo di ottenimento di film sottili avviene nell'ambiente sottovuoto del dispositivo sottotappo dell'impianto sottovuoto. Per ridurre la pressione nel dispositivo sottotappo si possono utilizzare due principi. Nella prima il gas viene fisicamente rimosso dalla camera a vuoto e rilasciato all'esterno. Un esempio di questo metodo di azione sono le pompe meccaniche e a getto di vapore, vapore-olio. Un altro metodo di pompaggio si basa sulla condensazione o intrappolamento delle molecole di gas su una parte della superficie della camera a vuoto senza rimuovere il gas verso l'esterno. Le pompe criogeniche, getter e gettero-ioniche sono progettate su questo principio.

Una misura quantitativa della capacità di trasferimento o assorbimento del gas di una pompa è la sua prestazione (Q). La produttività dipende dalla pressione nel dispositivo pompato ed è definita come la quantità di gas che scorre attraverso il tubo di aspirazione di una pompa funzionante per unità di tempo a t = 20 0 C:

Q = Fp · P,

dove Fp – velocità di pompaggio, l/s; P – pressione dei gas pompati, mm Hg. Arte.

Un altro parametro che caratterizza il funzionamento della pompa è la velocità di pompaggio Fp, che è definita come il rapporto tra le prestazioni della pompa e la pressione parziale di un dato gas vicino all'ingresso della pompa:

Fp = Q/P

La maggior parte delle pompe per vuoto hanno una velocità di pompaggio quasi costante su un intervallo di diversi ordini di pressione del gas. Al di sopra e al di sotto di quest'area diminuisce bruscamente, quindi il pompaggio con questo tipo di pompa a vuoto diventa inefficace.

Quando si sceglie una pompa per un impianto a vuoto, è necessario ricordare che le pompe stesse, in determinate condizioni, sono fonti di gas residui nella camera a vuoto. Tipi diversi le pompe variano notevolmente sia nella quantità che nella natura dei gas rilasciati. Particolarmente dannose sono le tracce di vapori di composti organici provocati dai fluidi di lavoro utilizzati nelle pompe.

I parametri principali della pompa includono anche la pressione massima Pg: questa è la pressione minima che può essere ottenuta utilizzando una pompa per vuoto se la pompa stessa non emette gas.

Per le pompe rotative, Pg dipende dal “volume svantaggioso” della pompa (cioè quella parte della camera di compressione da cui non può essere spostato il gas proveniente dall'oggetto pompato) e dalla tensione di vapore delle sostanze, come l'olio , utilizzato per sigillare. Per le pompe a getto di vapore, Pg dipende dalla velocità delle molecole di vapore nell'ugello, dalla velocità delle molecole di gas nel volume pompato e dal peso molecolare del gas.

La pressione esterna (di ingresso) consentita è la massima pressione ammissibile gas all'uscita della pompa, cioè la pressione alla quale la velocità di pompaggio rimane ancora pari al valore massimo. Per pompe pre-vuoto che comprimono il gas pressione atmosferica, la pressione di uscita consentita è pari alla pressione atmosferica; per le pompe ad alto vuoto, la pressione di uscita consentita è pari alla pressione di pre-vuoto.

Il processo di pompaggio di un dispositivo sottotappo con un volume V e una pressione iniziale P®, eseguito da qualsiasi pompa con una velocità di pompaggio Fp e una pressione massima Pg, può essere descritto utilizzando un'equazione differenziale derivata sulla base della formula di Boyle-Mariotte legge. La caduta di pressione nel tempo è descritta dalla seguente equazione:

DP/dt = Fp/V(P - Pg) (1)

La soluzione di questa equazione differenziale fornirà una caratteristica della variazione di pressione P nel vaso pompato nel tempo t.

Nel caso di una pompa “ideale” Fp = Fp max = cost – la caratteristica della pompa P è una linea retta. Velocità di pompaggio Fp tutto pompe tecniche a differenza di quelli “ideali”, dipende dalla pressione , e quindi, le caratteristiche temporali delle variazioni di pressione sono solitamente ottenute non mediante calcolo, cioè integrando l'equazione 1, ma sono determinate dall'esperimento.

DISPOSITIVO DI INSTALLAZIONE A SPRUZZATURA SOTTOVUOTO

L'impianto del vuoto è progettato per creare e mantenere il vuoto nel volume di lavoro (dispositivo sottotappo). L'installazione è composta da un'unità di aspirazione e da una postazione di controllo. Strutturalmente, l'unità del vuoto (Fig. 1.1) è un alloggiamento 1, sul quale è installato un dispositivo sottotappo 2. Un sistema del vuoto, un sistema di raffreddamento. sistema del gas e un azionamento idraulico per il sollevamento del cofano. Nel dispositivo sottotappo la pressione di esercizio del gas è impostata da 1·10 -3 a 5·10 -4 mm Hg. Arte. e i materiali del bersaglio spruzzato vengono depositati sul substrato utilizzando un dispositivo sputtering.

Il sistema di vuoto dell'installazione (Fig. 1.2) è costituito da una pompa meccanica NVR-5D e un'unità di vuoto VA-2-3R-N, un pozzetto per valvole, una perdita elettromagnetica, tubazioni e sensori per la misurazione della pressione.

Fig.1.1. Aspetto installazioni: 1 – corpo; 2 – cappuccio; 3 – sistema

vuoto; 4 – sistema di raffreddamento; 5 – meccanismo di miscelazione;

6 – dispositivo di spruzzatura; 7 – pozzetto valvole; 8 – vacuometro

Le tubazioni del sistema del vuoto lo collegano alla pompa meccanica, al dispositivo sottotappo ed al tubo di uscita della pompa vapore-olio. La valvola di perdita è progettata per depressurizzare il volume di lavoro.

I mezzi di pompaggio del sistema del vuoto dell'impianto sono controllati dall'unità di controllo del sistema del vuoto.

Per avviare la pompa meccanica, è necessario accendere l'interruttore a levetta corrispondente sul pannello di controllo. In questo caso interviene l'avviatore magnetico che con un contatto normalmente aperto diventa autobloccante e con gli altri tre contatti accende il motore elettrico che aziona la pompa elettromeccanica della centrale da vuoto.

Fig.1.2. Sistema di installazione del vuoto: 1 – pompa meccanica NVR-5D;

2 – maniglia inferiore del pozzetto; 3 – perdita elettromagnetica;

4 – maniglia superiore del pozzetto; 5 – pozzetto valvole;

6 – termocoppia; 7 – manometro; 8 – valvola di perdita;

9 – persiana; 10 – unità di aspirazione tipo VA-2-3RM; 11 – condutture

Per accendere la pompa meccanica, è necessario attivare l'interruttore a levetta corrispondente sul pannello di controllo. In questo caso viene attivato un avviatore magnetico che

un contatto normalmente aperto commuta in autobloccaggio e gli altri tre contatti accendono il motore elettrico che aziona la pompa elettromeccanica della centrale da vuoto

L'accensione del riscaldatore della pompa dell'olio a vapore EN-1 è possibile solo dopo aver acceso la pompa meccanica, poiché l'avviatore magnetico viene alimentato attraverso il contatto normalmente aperto dell'avviatore magnetico e la spia sul pannello di controllo si accende.

Con l'aiuto del pozzetto 2 vengono fornite tutte le manovre del sistema di vuoto necessarie per il funzionamento dell'impianto. Il controllo del pozzetto si trova sul montante anteriore dell'impianto (Fig. 1.1). Quando si estrae la maniglia superiore della pompa meccanica, viene pompato il volume di lavoro del dispositivo sottotappo; quando si estrae la maniglia inferiore, viene pompata la cavità della pompa vapore-olio;

La perdita elettromagnetica si trova sul pozzetto 5 ed è progettata per far entrare l'aria atmosferica nella tubazione di una pompa meccanica.

La perdita elettromagnetica viene attivata dall'interruttore “piombo” situato nell'unità di controllo del sistema di aspirazione. La perdita funziona solo se la pompa meccanica è spenta. Quando la maniglia inferiore del pozzetto è estesa, la stessa perdita fa entrare aria atmosferica nella cavità della pompa vapore-olio. Strutturalmente, la perdita è un solenoide, la cui parte terminale è realizzata sotto forma di una valvola di tenuta. La ventola ha un filtro in vetro poroso che intrappola le particelle di polvere presenti nell'aria.

Il controllo del vuoto viene effettuato da un vacuometro VIT-2 dai sensori ad esso collegati con l'interruttore “Selezione sensore”.

Quando l'interruttore “Selezione sensore” è impostato sulla posizione “1”, il vacuometro misura il basso vuoto nella linea principale. Quando impostato sulla posizione "2", l'alto vuoto nel dispositivo sottotappo viene misurato utilizzando un sensore di pressione di ionizzazione; quando viene impostato sulla posizione "0", entrambi i sensori sono spenti;

Pompa per vuoto meccanica. Una pompa del tipo a rotore a palette con paraolio è progettata per pompare aria, gas chimicamente inattivi e miscele vapore-gas che non influiscono sui materiali strutturali e sul fluido di lavoro. Tali pompe possono normalmente pompare vapori condensati e miscele vapore-gas in concentrazioni accettabili.

Il processo di pompaggio dei gas nelle pompe rotative a palette si basa sull'aspirazione meccanica del gas dovuta all'aumento periodico della camera di lavoro.

Il principio di funzionamento di tale pompa è illustrato nella Figura 1.3 e procede come segue.

Fig.1.3. Pompa rotativa a palette: 1 – cilindro; 2 – rotore; 3 – scapole;

4 – primavera; 5 – valvola; A e B – cavità

Nel cilindro 1, un rotore 2 montato eccentricamente ruota nella direzione indicata dalla freccia, le pale 3 sono posizionate nella fessura del rotore, che vengono premute contro la superficie interna del cilindro da una molla 4. Quando il rotore ruota, le pale scorrono lungo la superficie interna del cilindro, la cavità formata dal cilindro, rotore e pale è divisa in cavità A e cavità B.

Man mano che il rotore ruota, il volume della cavità A aumenta periodicamente e vi entra gas dal sistema pompato; il volume della cavità B diminuisce periodicamente e in essa si verifica la compressione. Il gas compresso viene rilasciato attraverso la valvola 5. La tenuta tra le cavità di aspirazione A e di compressione B è realizzata mediante un velo d'olio. Ecco come funziona una pompa monostadio. In un progetto a due stadi, l'uscita del primo stadio è collegata all'ingresso del secondo stadio e il gas viene rilasciato nell'atmosfera attraverso la valvola.

Tutte le pompe rotative a palette hanno un design simile, ma differiscono per dimensioni, che determinano la velocità di pompaggio delle pompe. Il progetto di una pompa rotativa a palette monostadio è mostrato nella Figura 1.4.

Quando si collega la pompa ad un sistema per vuoto, la tubazione deve avere una lunghezza ridotta e un diametro grande, non inferiore al diametro di ingresso della pompa. Il mancato rispetto di queste condizioni porta ad una diminuzione della velocità di pompaggio della pompa.

La pompa meccanica a palette rotativa VN-05-2 utilizzata nell'installazione ha le seguenti caratteristiche principali caratteristiche di performance:

Velocità di pompaggio 0,5 l/s

Pressione residua 5·10 -3 mm Hg. Arte.

Pompa per olio vapore ad alto vuoto. La pompa olio-vapore ad alto vuoto N-05 è progettata per il pompaggio di aria, gas non aggressivi, vapori

e miscele vapore-gas.

La pompa deve funzionare solo in combinazione con una pompa di pre-scarico ausiliaria. La posizione della pompa dell'olio vapore in un sistema ad alto vuoto è mostrata nella Figura 1.5.

Le pompe olio-vapore a tre stadi ampiamente utilizzate sono costituite dai seguenti componenti principali: alloggiamento, linea del vapore, riscaldatore elettrico, lanciaolio e relè idraulico. Il design della pompa è mostrato nella Figura 1.5.

Il corpo della pompa 1 è un cilindro in acciaio con un fondo saldato, una flangia di ingresso 2, un tubo di uscita con una flangia 3. Per installare le parti dell'eiettore, è presente una flangia sigillata 4 sul tubo di uscita.

Fig.1.5. Forma generale pompa: 1 – resistenza elettrica; 2 – linea vapore; 3 – corpo; 4 – deflettore olio; 5 – ugello; 6 – calciolo;

7 – ugello; 8 – calciolo; 9 – ugello di espulsione

La parte strutturale principale della pompa è una linea di vapore in cui l'olio circola in modo tale che i vapori d'olio provenienti dalla caldaia situata nella parte inferiore dell'alloggiamento attraverso canali di conduzione del vapore entrino negli ugelli superiore, inferiore ed espulsore, uscendo, da dove si condensano sulle pareti fredde del corpo pompa e del tubo di mandata. Entrando nella caldaia, l'olio entra prima nella sezione della caldaia collegata all'ultimo ugello (di scarico) e solo infine, attraversando il labirinto, entra nella sezione collegata alla linea interna del vapore più critica che fornisce vapore all'alta ugello di aspirazione. Grazie a ciò, l'ugello ad alto vuoto più vicino all'oggetto pompato funziona solo con l'olio che ha la pressione di vapore saturo più bassa, mentre l'ugello più vicino alla pompa di pre-scarico funziona con le frazioni più leggere.

La linea del vapore della pompa è a tre stadi. I primi due stadi sono del tipo ad ombrello, il terzo stadio è ad eiettore. I vapori d'olio provenienti dalla caldaia entrano negli ugelli dei tre stadi della pompa attraverso le linee del vapore e, uscendo da essi, formano getti. Il gas pompato si diffonde nelle bocchette di vapore e da queste viene trasferito nella zona di pre-scarico. Il vapore, raggiunta la parete raffreddata della pompa, si condensa e rifluisce nella caldaia.

La pompa viene avviata nella seguente sequenza:

a) accendere la pompa di prevuoto e, aprendo la valvola, svuotare l'impianto

con pompa vapore-olio fino ad una pressione di 5·10 -2 - 1·10 -2 mm Hg. Arte.;

b) far entrare acqua per raffreddare il corpo della pompa;

c) accendere la resistenza elettrica della pompa vapore-olio.

Per arrestare la pompa, accendere il riscaldatore elettrico della pompa e fornire acqua per raffreddare il fondo. Dopo che la pompa si è raffreddata, chiudere la valvola, spegnere la pompa del pre-vuoto e interrompere l'alimentazione idrica.

Caratteristiche principali della pompa dell'olio a vapore:

Pressione residua massima non superiore a 5·10 -7 mm Hg. Arte.

Velocità di pompaggio Fp 500 l/s

La pressione di uscita massima non è inferiore a 0,25 mmHg. Arte.

L'afflusso di aria atmosferica non è superiore a 0,02 l×mm Hg. st./s

Grado dell'olio VM-1 GOST 7904-56

scarico preliminare VN-2MG o NVR-5D

PROCEDURA PER L'ESECUZIONE DELL'OPERA

1. Accendere l'installazione per la quale la macchina “di rete” è impostata sulla posizione “On”.

2. Accendere la pompa meccanica spostando la manopola dell'interruttore in posizione "On".

3. Evacuare il volume della pompa vapore-olio, aprire la valvola inferiore del pozzetto.

4. Accendere il riscaldatore della pompa vapore-olio con l'interruttore a levetta "On".

5. 35 - 40 minuti dopo l'accensione del riscaldatore della pompa vapore-olio, accendere l'alimentatore di azoto.

6. Dopo aver riscaldato la pompa vapore-olio, chiudere la valvola inferiore ed eseguire il pompaggio preliminare del volume sotto il tappo aprendo la valvola superiore del pozzetto.

7. Prendere e tracciare la caratteristica P(t) durante il pompaggio su una pompa meccanica; a tale scopo, registrare le letture di un vacuometro a termocoppia ogni 10 minuti per un'ora. Riassumi i dati in una tabella e disegna una curva P(t).

8. Rimuovere e tracciare la caratteristica P(t) per la pompa a diffusione. Condurre l'esperimento come al punto 7.

9. Valutare le capacità di entrambe le pompe quando viene raggiunto il livello di pre-vuoto: meccanico entro 40 minuti, alto vuoto entro 1 ora.

10. Fornire una conclusione sul vuoto preliminare che può essere ottenuto con il sistema di pompaggio proposto.

11. Presentare i dati ottenuti durante l'esperimento sotto forma di tabelle e grafici.

DOMANDE DI CONTROLLO

1. Come viene classificato il vuoto? Spiegare il principio di funzionamento dell'installazione di deposizione sotto vuoto e lo scopo dei componenti.

2. Spiegare la sequenza corretta di accensione e spegnimento delle pompe per vuoto in un'installazione per vuoto. Spiegare come sia limitato il vuoto massimo ottenibile in tale installazione.

3. Spiegare il funzionamento di una pompa dell'olio a vapore.

4. Spiegare il funzionamento di una pompa meccanica.

5. Spiegare il principio della misurazione del vuoto e il funzionamento dei sensori termoionici e di ionizzazione.

6. Spiegare lo scopo e il funzionamento della valvola di perdita.

7. Spiegare il principio di funzionamento e la struttura delle trappole di azoto ed elettromagnetiche.

8. Commentare le caratteristiche di vuoto ottenute dall'impianto.

Modifica di vari disegni, parti e elementi funzionali spesso eseguito modificando completamente la struttura dei materiali. A tale scopo vengono utilizzati mezzi di lavorazione termica profonda, plasma e chimica. Ma esiste anche un ampio segmento di metodi per modificare le proprietà prestazionali attraverso rivestimenti esterni. Tali metodi includono la metallizzazione sotto vuoto, grazie alla quale è possibile migliorare le caratteristiche decorative, conduttive, riflettenti e di altro tipo dei materiali.

Informazioni generali sulla tecnologia

L'essenza del metodo è spruzzare particelle metalliche su di esso superficie di lavoro. Il processo di formazione di un nuovo rivestimento avviene a causa dell'evaporazione dei metalli donatori in condizioni di vuoto. Il ciclo tecnologico prevede l'esecuzione di diverse fasi di modifiche strutturali nella base target e negli elementi di rivestimento. In particolare si distinguono i processi di evaporazione, condensazione, assorbimento e cristallizzazione. La procedura chiave può essere definita l'interazione delle particelle metalliche con la superficie in condizioni di un ambiente gassoso speciale. In questa fase la tecnologia metallizzazione sotto vuoto assicura i processi di diffusione e attaccamento delle particelle alla struttura del pezzo. In uscita, a seconda delle modalità di spruzzatura, delle caratteristiche del rivestimento e del tipo di pezzo, si possono ottenere diversi effetti. I moderni mezzi tecnici consentono non solo di migliorare le qualità prestazionali individuali di un prodotto, ma anche di differenziare con elevata precisione le proprietà della superficie nelle singole aree.

Equipaggiamento utilizzato

Esistono tre gruppi principali di macchine utilizzate per questa tecnologia. Si tratta di apparecchiature continue, semicontinue e batch. Di conseguenza, differiscono in termini di organizzazione generale del processo di elaborazione. Le unità continue vengono spesso utilizzate in produzione seriale dove è richiesta la metallizzazione sotto vuoto in linea. Le apparecchiature di questo tipo possono essere a camera singola o multicamera. Nel primo caso, le unità sono orientate ad eseguire direttamente la metallizzazione. I modelli multicamera offrono anche la possibilità di implementare procedure aggiuntive: preparazione iniziale del prodotto, controllo, trattamento termico eccetera. Questo approccio ci consente di ottimizzare il processo di produzione. Le macchine per la metallizzazione discontinua e semicontinua hanno solitamente una camera principale. È proprio a causa dell'irregolarità della produzione che vengono utilizzati per una procedura specifica, e le operazioni preparatorie e lo stesso controllo di qualità vengono eseguiti in un ordine separato, a volte manualmente senza linee automatizzate. Ora vale la pena dare un'occhiata più da vicino a quali componenti sono costituite da tali unità.

Progettazione di macchine per la metallizzazione

Oltre alla camera principale, dove avvengono i processi di deposizione, l'apparecchiatura comprende numerosi sistemi ausiliari e componenti funzionali. Innanzitutto è opportuno evidenziare le fonti dirette del materiale spruzzato, le cui comunicazioni sono collegate al complesso di distribuzione del gas. Affinché l'impianto di metallizzazione sotto vuoto fornisca i parametri necessari per uno specifico compito di lavorazione, i canali di alimentazione della deposizione con regolatori consentono, in particolare, di regolare il livello di temperatura, la velocità del flusso e i volumi. In particolare, questa infrastruttura è formata da perdite, pompe, valvole, elementi flangiati e altri raccordi.

Negli impianti moderni, per la stessa regolazione dei parametri di funzionamento, vengono utilizzati sensori collegati ad un'unità a microprocessore. Tenendo conto dei requisiti specificati e fissando quelli attuali valori reali, l'apparecchiatura può regolare le modalità di elaborazione senza la partecipazione dell'operatore. Inoltre, per facilitare i processi operativi, l'attrezzatura è integrata con sistemi di pulizia e calibrazione in camera. Grazie a tali apparecchiature, la riparazione della metallizzazione sotto vuoto della macchina è semplificata, poiché una pulizia costante e tempestiva riduce al minimo i rischi di sovraccarico di motori pneumatici, manipolatori e circuiti di comunicazione. Questi ultimi sono considerati completamente come una parte consumabile, la cui sostituzione in unità continue viene effettuata nell'ambito della regolare manutenzione.

Materiali target per la metallizzazione

Innanzitutto vengono sottoposti al procedimento i grezzi metallici, che possono essere realizzati con leghe speciali. È necessario un rivestimento aggiuntivo per fornire uno strato anticorrosione, migliorare la qualità del cablaggio elettrico o modificarlo proprietà decorative. Negli ultimi anni, la metallizzazione sotto vuoto è stata sempre più utilizzata in relazione ai prodotti polimerici. Questo processo ha le sue specifiche, determinate dalle caratteristiche della struttura di oggetti di questo tipo. La tecnologia è meno comunemente utilizzata per prodotti con bassi valori di durezza. Questo vale per il legno e alcuni materiali sintetici.

Caratteristiche della metallizzazione della plastica

Spruzzare sulla superficie delle parti in plastica può anche modificarne le proprietà elettriche, fisiche e chimiche. La metallizzazione viene spesso utilizzata come mezzo per migliorare le qualità ottiche di tali pezzi. Il problema principale quando si eseguono tali operazioni è il processo di intensa evaporazione termica, che inevitabilmente mette sotto pressione il flusso di particelle che spruzzano la superficie dell'elemento. Pertanto sono necessari regimi speciali per regolare la diffusione del materiale di base e la massa consumata.

Anche la metallizzazione sotto vuoto della plastica, che ha una struttura rigida, ha le sue specificità. IN in questo caso Importante sarà la presenza di vernici protettive e di fondo. Per mantenere un livello di adesione sufficiente a superare le barriere di queste pellicole, potrebbe essere necessario aumentare l'energia di esposizione termica. Ma anche qui si pone il problema del rischio di distruzione della struttura in plastica sotto l'influenza dei flussi di calore. Di conseguenza, per alleviare la tensione in eccesso ambiente di lavoro Vengono introdotti componenti modificanti come plastificanti e solventi, che consentono di mantenere la forma del pezzo in uno stato ottimale, indipendentemente dalle condizioni di temperatura.

Caratteristiche della lavorazione dei materiali cinematografici

Le tecnologie per la produzione di materiali da imballaggio includono l'uso della metallizzazione per i film in PET. Questo processo fornisce l'alluminizzazione della superficie, grazie alla quale il pezzo è dotato di maggiore robustezza e resistenza influenze esterne. A seconda dei parametri di lavorazione e dei requisiti del rivestimento finale, diversi modi radiatore. Poiché il film è sensibile alla temperatura, viene introdotta una procedura di deposizione aggiuntiva. Come per la plastica, consente di regolare l'equilibrio termico, mantenendo un ambiente ottimale per il pezzo. Lo spessore dei film lavorati con il metodo di metallizzazione a rullo sotto vuoto può variare da 3 a 50 micron. Vengono gradualmente introdotte tecnologie che forniscono rivestimenti simili sulle superfici di materiali con uno spessore di 0,9 micron, ma per la maggior parte questa è ancora solo una pratica sperimentale.

Metallizzazione dei riflettori

Questa è anche un'area separata dell'utilizzo della metallizzazione. L'oggetto target in questo caso sono i fari delle automobili. Il loro design prevede la presenza di riflettori che col tempo perdono le loro qualità prestazionali: sbiadiscono, arrugginiscono e, di conseguenza, diventano inutilizzabili. Inoltre, anche un faro nuovo può danneggiarsi accidentalmente, richiedendo riparazioni e restauri. È proprio a questo compito che è orientata la metallizzazione sotto vuoto dei riflettori, fornendo un deposito resistente all'usura sulla superficie dello specchio. Il riempimento della struttura esterna con particelle metallizzate, da un lato, elimina piccoli difetti e, dall'altro, funge da rivestimento protettivo, prevenendo possibili danni futuri.

Organizzare il processo a casa

Senza attrezzature speciali è possibile utilizzare la tecnologia del rivestimento chimico superficiale, ma la lavorazione sotto vuoto richiederà in ogni caso una camera adeguata. Nella prima fase viene preparato il pezzo stesso: deve essere pulito, sgrassato e, se necessario, levigato. Successivamente, l'oggetto viene posto in una camera di metallizzazione sotto vuoto. Puoi anche realizzare attrezzature speciali sui binari dagli elementi del profilo con le tue mani. Questo sarà un modo conveniente per caricare e scaricare il materiale se la lavorazione è pianificata su base regolare. Come fonte di particelle di metallizzazione vengono utilizzati i cosiddetti lingotti - di alluminio, ottone, rame, ecc. Successivamente, la fotocamera viene regolata su modalità ottimale inizia la lavorazione e inizia il processo di spruzzatura. Il prodotto finito subito dopo la metallizzazione può essere rivestito manualmente con ausiliari rivestimenti protettivi a base di vernici.

Feedback positivo sulla tecnologia

Il metodo ha molte qualità positive, che vengono notate dagli utilizzatori dei prodotti finiti in vari campi. In particolare vengono indicate le elevate proprietà protettive del rivestimento, che previene la corrosione e la distruzione meccanica della base. I consumatori ordinari rispondono positivamente anche ai prodotti che sono stati sottoposti a metallizzazione sotto vuoto per migliorare o modificare le loro qualità decorative. Gli esperti sottolineano anche la sicurezza ambientale della tecnologia.

Recensioni negative

Gli svantaggi di questo metodo di lavorazione dei prodotti includono la complessità dell'organizzazione tecnica del processo e gli elevati requisiti per le misure preparatorie per il pezzo. E questo per non parlare dell'uso di attrezzature ad alta tecnologia. Solo con il suo aiuto puoi ottenere una spruzzatura di alta qualità. Anche il costo è incluso nell'elenco degli svantaggi della metallizzazione sotto vuoto. Il costo dell'elaborazione di un elemento può essere di 5-10 mila rubli. a seconda dell'area dell'area target e dello spessore del rivestimento. Un'altra cosa è che la metallizzazione seriale riduce il costo di un singolo prodotto.

Finalmente

La modifica delle proprietà tecniche, fisiche e decorative di alcuni materiali amplia le possibilità del loro ulteriore utilizzo. Lo sviluppo del metodo di metallizzazione sotto vuoto ha portato alla nascita di aree speciali di lavorazione con particolare attenzione a qualità prestazionali specifiche. I tecnologi stanno anche lavorando per semplificare il processo di deposizione stesso, che già oggi si manifesta sotto forma di una riduzione delle dimensioni delle apparecchiature e di una riduzione delle procedure di post-elaborazione. Per quanto riguarda l'utilizzo della tecnica a casa, questo è il metodo di rivestimento più problematico, poiché richiede che l'esecutore abbia abilità speciali, per non parlare mezzi tecnici. D'altra parte, di più metodi disponibili La spruzzatura non consente di ottenere rivestimenti della stessa qualità, che si tratti di uno strato protettivo o di una stilizzazione decorativa.

Per acquisire un aspetto commerciabile e determinate proprietà tecniche nella produzione moderna, tutti i prodotti finiti vengono rivestiti vari materiali. Questo problema è particolarmente rilevante per le parti metalliche, dove il rivestimento non svolge tanto un ruolo decorativo quanto protegge il metallo dalla corrosione e da altri fattori ambientali dannosi.

Spruzzatura sotto vuoto

Nella produzione moderna, la tecnologia più avanzata per applicare i rivestimenti alle parti è la deposizione sotto vuoto. La tecnologia consiste nella condensazione diretta del vapore dal rivestimento applicato sulla superficie della parte. Esistono tre fasi principali di tale irrorazione:

Evaporazione della sostanza da cui verrà creato il rivestimento;

Trasferimento del vapore creato sulla superficie su cui verrà applicata la sostanza;

Condensazione del vapore sulla superficie di una parte e creazione di un rivestimento da essa.

Installazione per la cromatura di cerchi in lega

Metodi di deposizione sotto vuoto

Oltre al vuoto, nello sputtering possono essere coinvolti anche altri processi fisici. La classificazione seguente si applicherà anche alle sostanze che verranno spruzzate sulla superficie.

Spruzzatura al plasma sotto vuoto

Il rivestimento ad arco sotto vuoto viene eseguito secondo il seguente meccanismo. Il catodo è la superficie su cui deve essere applicata la pellicola e l'anodo è il substrato di scarica del gas. Quando l'arco riscalda l'atmosfera alla temperatura massima, il materiale sputtering passa alla fase gassosa e viene trasferito al catodo. Successivamente le molecole dello spray si condensano sulla superficie del prodotto, formando uno strato omogeneo. L'uniformità negli impianti di spruzzatura ad arco sotto vuoto può essere regolata fino all'ottenimento del prodotto iniziale con schemi di spruzzatura.

Questa complessa tecnologia viene utilizzata per applicare rivestimenti super duri agli utensili da taglio e foratura. Le punte da trapano robuste e resistenti all'usura per martelli perforatori vengono create utilizzando la spruzzatura al plasma sotto vuoto.

Martelli perforatori ad alta resistenza

Sputtering da vuoto ionico

Considerato il modo più ecologico per rivestire qualsiasi superficie metallica. Lo svantaggio è che le apparecchiature sono costose; non tutte le aziende possono permettersi di acquistarle e installarle.

Ma anche per quanto riguarda la pulizia delle superfici vengono imposti requisiti severi risultato finale supera tutte le aspettative. Il rivestimento applicato è caratterizzato da elevata omogeneità, robustezza e resistenza all'usura, pertanto, in questo modo, i rivestimenti vengono spruzzati su parti e meccanismi che verranno utilizzati in condizioni climatiche difficili. Questa è l'ultima operazione dopo la quale non è consentita l'ulteriore lavorazione delle parti: non devono essere effettuate saldature o tagli.

Deposizione sotto vuoto dell'alluminio

L'applicazione dell'alluminio è considerata il metodo di metallizzazione più popolare di quasi tutte le superfici. La versatilità dell'alluminio ne consente l'applicazione su superfici insolite come plastica e vetro e, a differenza di altri metalli, non richiede un rivestimento di vernice aggiuntivo per una maggiore durata. L'alluminio viene solitamente utilizzato per scopi decorativi: viene utilizzato per accessori per auto e catarifrangenti per fari, articoli cosmetici, maniglie per armadietti e porte e accessori per cucire. Sebbene questo metallo non sia molto durevole, lo sviluppo della tecnologia ha permesso di ridurre notevolmente il costo di tale spruzzatura, rendendola la più diffusa al mondo.

Riflettore per fari per auto rivestito in alluminio

Deposizione sotto vuoto di metalli

Oltre all'alluminio, esistono numerosi metalli altrettanto comuni da spruzzare. A causa di vari problemi fisici e proprietà chimiche hanno trovato applicazione assolutamente in tutti i settori. Scopi principali dei metalli spruzzati:

migliore conduttività;

maggiore isolamento;

conferendo proprietà resistenti all'usura e anticorrosione.

La regolazione della temperatura durante l'applicazione dello strato di rivestimento consente di conferire al prodotto finale quasi tutte le sfumature, questo viene spesso utilizzato per applicare rivestimenti “dorati” (vengono utilizzate leghe di nichel-titanio);

Lo sputtering di titanio e argento è ampiamente utilizzato in medicina. Questi metalli unici interagiscono molto bene con il corpo umano e hanno proprietà antibatteriche. Gli impianti e gli strumenti chirurgici (così come quelli dentistici e altri) sono quasi ovunque rivestiti in argento: un'elevata garanzia della resistenza e della sterilità dello strumento.

Sputtering di plasma ionico sotto vuoto

Sotto influenza alte temperature il rivestimento non si limita a condensare sulla superficie del pezzo, ma viene letteralmente cotto su di esso, conferendo al prodotto finale un livello molto elevato specifiche– resistenza all’usura sotto stress meccanico e buona resistenza alle condizioni climatiche avverse.

Impianto di spruzzatura sottovuoto UVN

I dispositivi del tipo UVN sono moderni impianti di deposizione sotto vuoto ad alta tecnologia. A seconda dello scopo, può essere dotato di eventuali dispositivi per evaporare la sostanza e trasferirla sulla superficie del pezzo. Struttura:

Camera di processo tipo chiuso– l'area in cui è posizionato il pezzo, che viene lavorata durante il processo di deposizione sotto vuoto.

L'unità di controllo è un pannello con pulsanti e controlli che consentono di impostare tutti i parametri necessari prima di iniziare il lavoro. Opzioni moderne Le unità di spruzzatura sottovuoto sono dotate di display digitali per visualizzare i parametri di processo in tempo reale.

L'involucro dell'unità nasconde tutti i componenti meccanici ed elettronici importanti dell'unità, proteggendoli da interventi accidentali e non autorizzati, oltre a garantire la sicurezza dell'operatore della macchina. A seconda delle dimensioni della macchina, è dotata di ruote (con pastiglie freno, per i modelli piccoli) o installata in modo permanente (per fotocamere potenti e produttive).

UVN classico