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Cómo se mecanizan, acaban y limpian las piezas de calidad de vacío
Una tapa de cámara o un bloque de gas pasa por ocho pasos después de cortar el material, y la mayor parte del riesgo de plazo está después del último cambio de herramienta. Este es el recorrido, con lo que cada paso necesita de su plano.
El recorrido de una pieza de vacío
No todas las piezas necesitan todos los pasos. Un soporte del lado atmosférico termina tras la inspección. Un bloque de gas en contacto con el fluido pasa por los ocho, y los tres últimos deciden si la fábrica lo acepta.
| Paso | Qué ocurre | Qué debe decir el plano | Dónde suele fallar |
|---|---|---|---|
| Liberación del material | Placa o barra comprada por calidad. El lote de colada se registra y viaja con la pieza. | Aleación, temple, tipo de certificado y cualquier lista de materiales restringidos. | Un certificado de distribuidor en lugar del certificado de acería, o un temple distinto. |
| Desbaste y reposo | Arranque de material en volumen, luego un reposo o un alivio térmico de tensiones antes de las pasadas de acabado en placas grandes. | Indicaciones de planitud y un esquema de referencias que coincida con el uso de la pieza. | Saltarse el paso de reposo. La placa se mueve y la planitud se desvía después de la entrega. |
| Mecanizado de acabado | Caras de sellado, ranuras de junta tórica, taladros y roscas cortados a medida final. | Ra por cara, norma de ranura, especificación de rosca, ventilada o no. | Un único valor de Ra en el cajetín, aplicado a todas las caras. |
| Soldadura | TIG o haz de electrones en acero inoxidable. En piezas UHV la unión se hace desde el lado de vacío con penetración total. | Diseño de la unión, norma de soldadura, tasa de fuga tras soldar. | Soldaduras exteriores que dejan un volumen atrapado detrás de la unión. |
| Desbarbado y prelimpieza | Se eliminan las rebabas y se retira el fluido de corte antes de que la pieza pase a cualquier línea de acabado. | Rotura de aristas, sin silicona, refrigerante aprobado si está restringido. | Rebabas dejadas en la intersección de pasos de gas taladrados en cruz. |
| Acabado | Anodizado, níquel químico, electropulido, pasivado o chorro de microesferas, normalmente en una línea especializada. | Especificación, clase, espesor, plano de enmascarado, cotas antes o después del recubrimiento. | Sin plano de enmascarado, de modo que se recubren las roscas y las caras de sellado. |
| Inspección | MMC, rugosidad superficial, planitud y ensayo de fugas cuando se indican. | Qué características se informan y con qué tamaño de muestra. | Un informe que cubre solo las características que el taller marcó como críticas. |
| Limpieza de precisión y embalaje | Lavado por ultrasonidos, enjuague con agua DI, secado y luego embolsado en una zona limpia. | Especificación de limpieza, material de la bolsa, purga, posición de la etiqueta. | Un embalaje genérico en una pieza que estaba limpia al salir de la línea. |
Qué proceso hace qué característica
Capacidad típica, para leer como un rango en el que los talleres suelen trabajar y no como una promesa sobre su pieza. El taller que cotiza confirma lo que cumple con su geometría y material.
| Característica | Proceso habitual | Capacidad típica | Nota para el plano |
|---|---|---|---|
| Cara de sellado grande en un cuerpo de cámara | Fresado frontal con una fresa grande, pasada de acabado ligera, pieza liberada entre pasadas | Planitud 0.02 a 0.05 mm en 500 mm, Ra 0.4 a 0.8 um | Indique si la planitud se comprueba libre o sujeta. |
| Ranura de junta tórica, rectangular o en cola de milano | Fresado de contorno, fresa de forma en cola de milano | Tamaño de ranura según la tabla del fabricante de juntas, Ra 0.4 a 0.8 um en el contacto de la junta | Las marcas radiales de herramienta que cruzan el camino de sellado causan fugas. Pida estrías circunferenciales. |
| Arista de corte CF | Torneado, protegida justo después del corte | Geometría de arista según las dimensiones de brida ISO 3669 | El daño en la arista durante la manipulación es un rechazo frecuente. Las tapas se colocan en la máquina. |
| Agujeros de gas del showerhead | Taladrado con retroceso de pequeño diámetro, taladrado por electroerosión para los agujeros más pequeños | Número de agujeros en cientos o miles, diámetro constante y salidas limpias | El desgaste de la broca a lo largo de la serie cambia el caudal. Pregunte cómo se cambian las herramientas. |
| Pasos de gas taladrados en cruz | Taladrado profundo, agujeros de acceso tapados o soldados | Relaciones largo-diámetro altas, intersecciones desbarbadas | El electropulido tras el mecanizado solo actúa sobre las superficies a las que llega el electrolito. |
| Cara de contacto con la oblea o del mandril | Rectificado plano, lapeado | Planitud inferior a 0.01 mm en piezas pequeñas | Medir sobre una referencia de granito a temperatura controlada. |
La planitud y el Ra se aplican a la característica que los lleva. Una pieza en la que todas las caras se mantienen al valor de la cara de sellado cuesta más en cada unidad.
Opciones de acabado y qué hacen a la pieza
Cada una cambia las dimensiones, la química superficial o ambas. Nombre la especificación, la clase y el espesor, no solo el proceso.
- Anodizado duro Tipo IIIMIL-A-8625 Tipo III. Espesor típico 25 a 50 um, aproximadamente la mitad crece hacia fuera y la otra mitad penetra en el metal. Se usa en superficies expuestas al plasma y al desgaste del 6061 y el 5083. El método de sellado es una indicación aparte: agua DI caliente, sin sellar o sellado con sal metálica se comportan de forma distinta en una cámara, y muchas especificaciones de cámara de proceso excluyen los sellados con sal metálica.
- Anodizado sulfúrico Tipo IIMIL-A-8625 Tipo II, típicamente 5 a 25 um. Protección contra la corrosión y color en piezas del lado atmosférico. No es una barrera contra el plasma.
- Níquel químicoAMS 2404 o ASTM B733. Espesor uniforme dentro de taladros y vaciados, típicamente 5 a 25 um. Fósforo medio (5 a 9 por ciento) para desgaste, fósforo alto (10 por ciento y más) para corrosión. Muchas especificaciones de proceso mantienen el níquel fuera de las superficies expuestas al plasma y al gas por la contaminación metálica, por lo que es más habitual en mecanismos, bastidores y piezas del lado atmosférico.
- ElectropulidoEliminación anódica de la capa superficial deformada en el acero inoxidable. Reduce el Ra y aumenta el contenido de cromo de la superficie. ASTM B912 cubre el pasivado por electropulido. El 316L en contacto con el gas suele indicar Ra 0.25 um o mejor, con inspección superficial en la línea de SEMI F19.
- PasivadoASTM A967 o AMS 2700, ácido nítrico o cítrico. Elimina el hierro libre del acero inoxidable sin cambio dimensional. A menudo se indica junto con el electropulido.
- Chorro de microesferasUn acabado mate uniforme, o la preparación de superficie bajo un recubrimiento por proyección térmica. El tipo de medio y el grano deben figurar en el plano, y también la limpieza posterior, porque el medio suelto es una fuente de partículas.
- Recubrimientos por proyección térmicaItria o alúmina en piezas de grabado, textura de proyección por arco en pantallas PVD. Los hacen casas de recubrimiento. El taller de mecanizado prepara la superficie, enmascara y protege las aristas a las que no debe llegar el recubrimiento.
Más sobre recubrimientos: recubrimientos resistentes al plasma en piezas de grabado y electropulido de 316L para piezas de gas. Contexto sobre el proceso anódico: anodizado.
La limpieza de precisión es un proceso, no una cortesía
Una secuencia típica para piezas que van al vacío. Su especificación de limpieza la sustituye cuando existe una, y debe figurar en el plano para que se cotice.
Desengrasado
Fluido de corte y aceites de manipulación eliminados con un desengrasante de disolvente o alcalino.
Lavado por ultrasonidos
Baño de detergente alcalino, pieza sujeta de modo que los agujeros ciegos drenen y la cavitación llegue a las caras internas.
Enjuague con agua DI
Enjuague en cascada o por aspersión con agua desionizada. La resistividad del último enjuague es el valor que conviene preguntar.
Secado
Nitrógeno filtrado o aire seco limpio, y luego un horno donde el agua pueda esconderse en roscas o pasos.
Horneado, si se especifica
Un horneado al vacío o al aire para eliminar agua y orgánicos ligeros antes del embalaje. Solo cuando el plano lo pide.
Doble bolsa y etiqueta
Bolsa interior cerrada en la zona limpia, bolsa exterior para el transporte, etiqueta solo en la bolsa exterior.
Las reglas que hay detrás: limpieza y acabado superficial de piezas de vacío.
Ensayos incluidos en el recorrido
Pida los que va a leer. Cada uno es una partida.
- Ensayo de fugas con helioEnsayo con espectrómetro de masas con helio como gas trazador, por pulverización, campana o bolsa. Los componentes UHV se especifican habitualmente en torno a 1 x 10-9 mbar L/s o menos. ISO 20485 describe los métodos con gas trazador. Véase ensayo de fugas con helio de piezas de cámara.
- Informe MMCInforme dimensional completo o parcial según la revisión del plano. Nombre las características y el tamaño de la muestra. Véase informes MMC y de planitud.
- Rugosidad superficialLectura con perfilómetro en las caras con indicación de Ra, con la longitud de corte indicada cuando importa.
- RGA o desgasificadoAnálisis de gases residuales tras el horneado, normalmente en componentes UHV o en un primer artículo. Lo hace el taller o un laboratorio externo.
- Ensayo de partículas o de frotadoRecuento de partículas en líquido o ensayo de frotado tras la limpieza cuando el plano indica un nivel de limpieza.
Notas de diseño que reducen el precio
- Ventile los agujeros roscados ciegos o indique tornillos ventilados. Un volumen atrapado detrás de un tornillo es una fuga virtual. Véase tornillos ventilados y fijaciones de vacío.
- Indique Ra solo donde la función lo necesita. Ra 0.8 um sale de la fresa, Ra 0.4 um y mejor necesita una pasada de acabado y tiempo de inspección.
- Diseñe las soldaduras para hacerlas desde el lado de vacío con penetración total, y deje material para mecanizar tras la soldadura cuando importe la deformación.
- Mantenga los pasos internos accesibles a los medios de limpieza y de electropulido. Un paso al que no llega el electrolito conserva su superficie mecanizada.
Preguntas sobre el recorrido de procesos
¿Las tolerancias se indican antes o después del anodizado?
Indique cuál quiere decir. El anodizado duro Tipo III hace crecer cada superficie aproximadamente la mitad del espesor del recubrimiento, de modo que un taladro pierde casi todo el espesor en su diámetro. Para los ajustes, la mayoría de los planos acotan después del recubrimiento e indican el espesor para que el taller mecanice por debajo de la medida. Las roscas y las caras de sellado suelen enmascararse.
¿El electropulido es lo mismo que el pasivado?
No. El pasivado según ASTM A967 es un tratamiento químico que elimina el hierro libre y deja las dimensiones intactas. El electropulido retira metal, reduce el Ra y además pasiva la superficie, que es lo que cubre ASTM B912. El 316L en contacto con el gas suele llevar electropulido, el acero inoxidable estructural suele llevar solo pasivado.
¿Puede un solo taller hacer todos estos pasos?
El mecanizado, el desbarbado, la inspección y la limpieza suelen hacerse en casa. El anodizado, el recubrimiento galvánico, el electropulido y la proyección térmica suelen hacerlos líneas especializadas a las que el taller compra. Pregunte qué pasos son procesos externos y quién los hace. Esa respuesta explica la mayor parte del plazo.
¿Qué tasa de fuga debo poner en el plano?
La que necesita su sistema, con las unidades, el método de ensayo (pulverización, campana o bolsa), el gas trazador y si se aplica al componente o al conjunto. Sin el método, un taller no puede cotizar el ensayo, y dos talleres ensayarán de dos maneras distintas.
Envíe el plano con el recorrido indicado
Nombre el acabado, la limpieza y los ensayos en la solicitud. La enlazamos como máximo con 3 talleres cuya cadena de acabado encaje y respondemos en un plazo de 24 horas hábiles.
- MaterialesCalidades, designaciones y certificados para piezas de vacío.
- AplicacionesPiezas por módulo de herramienta, del grabado al EFEM.
- Cualificar un tallerQué preguntar antes del primer pedido.