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Wie vakuumtaugliche Teile gefertigt, veredelt und gereinigt werden
Ein Kammerdeckel oder ein Gasblock durchläuft nach dem Zuschnitt acht Schritte, und der größte Teil des Terminrisikos liegt hinter dem letzten Werkzeugwechsel. Das ist der Weg, mit dem, was jeder Schritt von Ihrer Zeichnung braucht.
Der Weg eines Vakuumteils
Nicht jedes Teil braucht jeden Schritt. Ein Halter für die Atmosphärenseite endet nach der Prüfung. Ein medienberührter Gasblock durchläuft alle acht, und die letzten drei entscheiden, ob die Fab ihn annimmt.
| Schritt | Was geschieht | Was die Zeichnung sagen muss | Wo es meist schiefgeht |
|---|---|---|---|
| Materialfreigabe | Platte oder Stange nach Güte eingekauft. Die Schmelzcharge wird erfasst und begleitet das Teil. | Legierung, Zustand, Zeugnisart und jede Liste beschränkter Stoffe. | Ein Händlerzeugnis statt des Werkszeugnisses oder ein anderer Zustand. |
| Schruppen und Ruhen | Grobzerspanung, dann eine Ruhephase oder ein thermisches Spannungsarmglühen vor den Schlichtschnitten an großen Platten. | Ebenheitsvorgaben und ein Bezugskonzept, das zur Verwendung des Teils passt. | Der Verzicht auf die Ruhephase. Die Platte verzieht sich, und die Ebenheit driftet nach der Lieferung. |
| Schlichtbearbeitung | Dichtflächen, O-Ring-Nuten, Bohrungen und Gewinde auf Endmaß. | Ra je Fläche, Nutnorm, Gewindevorgabe, belüftet oder nicht. | Ein einziger Ra-Wert im Schriftfeld, angewendet auf jede Fläche. |
| Schweißen | WIG oder Elektronenstrahl an Edelstahl. An UHV-Teilen wird die Naht von der Vakuumseite aus voll durchgeschweißt. | Nahtgestaltung, Schweißnorm, Leckrate nach dem Schweißen. | Außennähte, die hinter der Naht ein eingeschlossenes Volumen lassen. |
| Entgraten und Vorreinigung | Grate entfernt, Kühlschmierstoff abgelöst, bevor das Teil in eine Oberflächenlinie geht. | Kantenbruch, silikonfrei, zugelassener Kühlschmierstoff, falls beschränkt. | Grate an den Kreuzungen von quergebohrten Gaskanälen. |
| Oberflächenbehandlung | Anodisieren, chemisch Nickel, Elektropolieren, Passivieren oder Glasperlenstrahlen, meist in einer Spezialistenlinie. | Spezifikation, Klasse, Schichtdicke, Maskierungsplan, Maße vor oder nach der Beschichtung. | Keine Maskierungszeichnung, sodass Gewinde und Dichtflächen mitbeschichtet werden. |
| Prüfung | KMG, Rauheit, Ebenheit und Lecktest, wo vorgegeben. | Welche Merkmale berichtet werden und in welchem Stichprobenumfang. | Ein Bericht, der nur die Merkmale abdeckt, die der Betrieb als kritisch markiert hat. |
| Präzisionsreinigung und Verpackung | Ultraschallwäsche, VE-Wasser-Spülung, trocknen, dann in einem sauberen Bereich verpacken. | Reinigungsvorgabe, Beutelmaterial, Spülung, Position des Etiketts. | Allgemeine Verpackung an einem Teil, das sauber die Linie verlassen hat. |
Welcher Prozess welches Merkmal erzeugt
Typische Fähigkeit, zu lesen als Bereich, in dem Betriebe üblicherweise arbeiten, nicht als Versprechen für Ihr Teil. Der anbietende Betrieb bestätigt, was er an Ihrer Geometrie und Ihrem Werkstoff hält.
| Merkmal | Üblicher Prozess | Typische Fähigkeit | Hinweis für die Zeichnung |
|---|---|---|---|
| Große Dichtfläche an einem Kammerkörper | Planfräsen mit großem Fräser, leichter Schlichtgang, Teil zwischen den Gängen gelöst | Ebenheit 0.02 bis 0.05 mm über 500 mm, Ra 0.4 bis 0.8 um | Geben Sie an, ob die Ebenheit frei oder gespannt geprüft wird. |
| O-Ring-Nut, rechteckig oder Schwalbenschwanz | Konturfräsen, Schwalbenschwanz-Formfräser | Nutmaß nach der Tabelle des Dichtungsherstellers, Ra 0.4 bis 0.8 um am Dichtkontakt | Radiale Werkzeugspuren quer zum Dichtweg verursachen Lecks. Verlangen Sie umlaufende Bearbeitungsrichtung. |
| CF-Schneidkante | Drehen, danach sofort geschützt | Kantengeometrie nach den Flanschmaßen der ISO 3669 | Kantenschäden bei der Handhabung sind ein häufiger Ausschussgrund. Schutzkappen kommen an der Maschine drauf. |
| Gasbohrungen im Showerhead | Tieflochbohren mit Spanbrechen bei kleinem Durchmesser, Funkenerosionsbohren für die kleinsten Bohrungen | Bohrungszahl in Hunderten oder Tausenden, gleichmäßiger Durchmesser und saubere Austritte | Werkzeugverschleiß über die Serie verändert den Durchfluss. Fragen Sie, wie Werkzeuge gewechselt werden. |
| Quergebohrte Gaskanäle | Tieflochbohren, verschlossene oder verschweißte Zugangsbohrungen | Große Längen-Durchmesser-Verhältnisse, Kreuzungen entgratet | Elektropolieren nach der Zerspanung wirkt nur auf Flächen, die der Elektrolyt erreicht. |
| Wafer-Kontaktfläche oder Chuck-Fläche | Flachschleifen, Läppen | Ebenheit unter 0.01 mm an kleineren Teilen | Auf einer Granitreferenz bei kontrollierter Temperatur messen. |
Ebenheit und Ra gelten für das Merkmal, das sie trägt. Ein Teil, bei dem jede Fläche auf den Wert der Dichtfläche gehalten wird, kostet bei jedem Stück mehr.
Oberflächenoptionen und was sie mit dem Teil machen
Jede verändert die Maße, die Oberflächenchemie oder beides. Nennen Sie Spezifikation, Klasse und Schichtdicke, nicht nur den Prozess.
- Hartanodisieren Typ IIIMIL-A-8625 Typ III. Typische Schichtdicke 25 bis 50 um, etwa die Hälfte wächst nach außen und die andere Hälfte geht ins Metall. Eingesetzt an plasmaseitigen und verschleißbelasteten Flächen von 6061 und 5083. Die Verdichtungsmethode ist eine Vorgabe: heißes VE-Wasser, unverdichtet oder eine Metallsalzverdichtung verhalten sich in einer Kammer verschieden, und viele Spezifikationen für Prozesskammern schließen Metallsalzverdichtungen aus.
- Schwefelsäure-Anodisieren Typ IIMIL-A-8625 Typ II, typisch 5 bis 25 um. Korrosionsschutz und Farbe an Hardware auf der Atmosphärenseite. Keine Plasmabarriere.
- Chemisch NickelAMS 2404 oder ASTM B733. Gleichmäßige Schichtdicke in Bohrungen und Taschen, typisch 5 bis 25 um. Mittlerer Phosphorgehalt (5 bis 9 Prozent) für Verschleiß, hoher Phosphorgehalt (10 Prozent und mehr) für Korrosion. Viele Prozessspezifikationen halten Nickel von plasma- und gasberührten Flächen fern, wegen Metallkontamination, daher ist es häufiger an Mechanismen, Rahmen und Teilen der Atmosphärenseite.
- ElektropolierenAnodisches Abtragen der verschmierten Oberflächenschicht von Edelstahl. Senkt Ra und erhöht den Chromgehalt der Oberfläche. ASTM B912 behandelt das Passivieren durch Elektropolieren. Für medienberührtes 316L in Gassystemen wird häufig Ra 0.25 um oder besser vorgegeben, mit einer Oberflächenprüfung im Sinne von SEMI F19.
- PassivierenASTM A967 oder AMS 2700, Salpeter- oder Zitronensäure. Entfernt freies Eisen von Edelstahl ohne Maßänderung. Wird oft zusammen mit dem Elektropolieren vorgegeben.
- GlasperlenstrahlenEine gleichmäßig matte Oberfläche oder die Oberflächenvorbereitung unter einer thermischen Spritzschicht. Strahlmittel und Körnung gehören in die Zeichnung, ebenso die Reinigung danach, denn loses Strahlmittel ist eine Partikelquelle.
- Thermische SpritzschichtenYttriumoxid oder Aluminiumoxid an Ätzteilen, Lichtbogenspritz-Textur an PVD-Abschirmungen. Von Beschichtungsbetrieben ausgeführt. Der Fertigungsbetrieb bereitet die Oberfläche vor, maskiert und schützt die Kanten, die die Beschichtung nicht erreichen darf.
Mehr zur Beschichtungsseite: plasmabeständige Beschichtungen an Ätzteilen und Elektropolieren von 316L für Gasteile. Hintergrund zum anodischen Prozess: Anodisieren.
Präzisionsreinigung ist ein Prozess, keine Höflichkeit
Eine typische Abfolge für Teile, die unter Vakuum gehen. Ihre Reinigungsvorgabe ersetzt sie, wo es eine gibt, und sie gehört in die Zeichnung, damit sie kalkuliert wird.
Entfetten
Kühlschmierstoff und Handhabungsöle mit Lösemittel oder alkalischem Entfetter entfernt.
Ultraschallwäsche
Alkalisches Reinigerbad, Teil so eingespannt, dass Sacklöcher ablaufen und die Kavitation innere Flächen erreicht.
VE-Wasser-Spülung
Kaskaden- oder Sprühspülung in entionisiertem Wasser. Der spezifische Widerstand der letzten Spülung ist die Zahl, nach der man fragen sollte.
Trocknen
Gefilterter Stickstoff oder saubere Trockenluft, dann ein Ofen, wo sich Wasser in Gewinden oder Kanälen verstecken kann.
Ausheizen, wenn vorgegeben
Ein Vakuum- oder Luftausheizen, um Wasser und leichte organische Stoffe vor dem Verpacken auszutreiben. Nur, wenn die Zeichnung es verlangt.
Doppelbeutel und Etikett
Innenbeutel im sauberen Bereich verschlossen, Außenbeutel für den Transport, Etikett nur auf dem Außenbeutel.
Die Regeln dahinter: Sauberkeit und Oberflächengüte für Vakuumteile.
Prüfungen, die im Ablauf stehen
Verlangen Sie die, deren Ergebnis Sie auch lesen. Jede ist eine Position im Angebot.
- Helium-LecktestMassenspektrometer-Test mit Helium als Prüfgas, per Sprühen, Haube oder Einhüllen. UHV-Komponenten werden häufig um 1 x 10-9 mbar L/s oder enger spezifiziert. ISO 20485 beschreibt Prüfgasverfahren. Siehe Helium-Lecktest an Kammerteilen.
- KMG-BerichtVollständiger oder teilweiser Maßbericht gegen den Zeichnungsstand. Nennen Sie die Merkmale und den Stichprobenumfang. Siehe KMG- und Ebenheitsberichte.
- OberflächenrauheitMessung mit dem Tastschnittgerät an den Flächen mit Ra-Vorgabe, mit angegebener Grenzwellenlänge, wenn es darauf ankommt.
- RGA oder AusgasungRestgasanalyse nach dem Ausheizen, meist an UHV-Hardware oder einem Erstmuster. Vom Betrieb oder einem externen Labor ausgeführt.
- Partikel- oder WischtestFlüssigpartikelzählung oder ein Wischtest nach der Reinigung, wenn die Zeichnung eine Sauberkeitsstufe nennt.
Konstruktionshinweise, die den Preis senken
- Belüften Sie Sackgewinde oder verlangen Sie belüftete Schrauben. Ein eingeschlossenes Volumen hinter einer Schraube ist ein virtuelles Leck. Siehe belüftete Schrauben und Vakuumbefestigungen.
- Geben Sie Ra nur dort vor, wo die Funktion es braucht. Ra 0.8 um kommt vom Fräser, Ra 0.4 um und besser braucht einen Schlichtgang und Prüfzeit.
- Gestalten Sie Schweißnähte so, dass sie von der Vakuumseite voll durchgeschweißt werden, und lassen Sie Aufmaß für die Bearbeitung nach dem Schweißen, wo Verzug eine Rolle spielt.
- Halten Sie innere Kanäle für Reinigungs- und Elektropoliermedium erreichbar. Ein Kanal, den der Elektrolyt nicht erreicht, behält seine bearbeitete Oberfläche.
Fragen zum Prozessweg
Sollen Toleranzen vor oder nach dem Anodisieren angegeben werden?
Geben Sie an, welche Sie meinen. Hartanodisieren Typ III lässt jede Fläche um etwa die halbe Schichtdicke wachsen, sodass eine Bohrung im Durchmesser etwa die volle Schichtdicke verliert. Für Passungen bemaßen die meisten Zeichnungen nach der Beschichtung und nennen die Schichtdicke, damit der Betrieb untermaßig fertigt. Gewinde und Dichtflächen werden meist maskiert.
Ist Elektropolieren dasselbe wie Passivieren?
Nein. Passivieren nach ASTM A967 ist eine chemische Behandlung, die freies Eisen entfernt und die Maße unberührt lässt. Elektropolieren trägt Metall ab, senkt Ra und passiviert die Oberfläche ebenfalls, was ASTM B912 behandelt. Medienberührtes 316L erhält meist Elektropolieren, Strukturedelstahl meist nur Passivieren.
Kann ein Betrieb alle diese Schritte ausführen?
Zerspanen, Entgraten, Prüfen und Reinigen laufen meist im eigenen Haus. Anodisieren, Galvanisieren, Elektropolieren und thermisches Spritzen führen meist Spezialistenlinien aus, bei denen der Betrieb zukauft. Fragen Sie, welche Schritte externe Prozesse sind und wer sie ausführt. Diese Antwort erklärt den größten Teil der Lieferzeit.
Welche Leckrate soll ich in die Zeichnung schreiben?
Die Rate, die Ihr System braucht, mit Einheiten, Prüfverfahren (Sprühen, Haube oder Einhüllen), Prüfgas und der Angabe, ob sie für die Komponente oder die Baugruppe gilt. Ohne das Verfahren kann ein Betrieb die Prüfung nicht kalkulieren, und zwei Betriebe prüfen auf zwei verschiedene Arten.
Senden Sie die Zeichnung mit dem Ablauf darauf
Nennen Sie Oberfläche, Reinigung und Prüfungen in der Anfrage. Wir bringen sie mit bis zu 3 Betrieben zusammen, deren Oberflächenkette passt, und antworten innerhalb von 24 Geschäftsstunden.
- WerkstoffeGüten, Bezeichnungen und Zeugnisse für Vakuumteile.
- AnwendungenTeile nach Anlagenmodul, vom Ätzen bis zum EFEM.
- Betrieb qualifizierenWas Sie vor der ersten Bestellung fragen sollten.