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Comment les pièces de qualité vide sont usinées, finies et nettoyées
Un couvercle de chambre ou un bloc de gaz passe par huit étapes après la coupe de la matière, et l’essentiel du risque de délai se situe après le dernier changement d’outil. Voici le parcours, avec ce que chaque étape attend de votre plan.
Le parcours d’une pièce pour le vide
Toutes les pièces n’ont pas besoin de toutes les étapes. Un support côté atmosphère s’arrête après le contrôle. Un bloc de gaz en contact avec le fluide passe par les huit, et les trois dernières décident si la fab l’accepte.
| Étape | Ce qui se passe | Ce que le plan doit dire | Où ça se passe généralement mal |
|---|---|---|---|
| Libération de la matière | Plaque ou barre achetée à la nuance. Le lot de coulée est enregistré et suit la pièce. | Alliage, état, type de certificat et toute liste de matières restreintes. | Un certificat de négociant à la place du certificat d’usine, ou un état différent. |
| Ébauche et repos | Enlèvement de matière en masse, puis repos ou détensionnement thermique avant les passes de finition sur les grandes plaques. | Exigences de planéité et un schéma de références conforme à l’usage de la pièce. | Sauter l’étape de repos. La plaque bouge et la planéité dérive après livraison. |
| Usinage de finition | Faces d’étanchéité, gorges de joint torique, alésages et filetages usinés à la cote finale. | Ra par face, norme de gorge, spécification de filetage, ventilé ou non. | Une seule valeur de Ra dans le cartouche, appliquée à toutes les faces. |
| Soudage | TIG ou faisceau d’électrons sur l’inox. Sur les pièces UHV, le joint est réalisé côté vide avec pénétration complète. | Conception du joint, norme de soudage, taux de fuite après soudage. | Des soudures extérieures qui laissent un volume piégé derrière le joint. |
| Ébavurage et pré-nettoyage | Les bavures sont retirées et le fluide de coupe éliminé avant que la pièce n’aille sur une ligne de finition. | Cassage d’arêtes, absence de silicone, lubrifiant approuvé si la liste est restreinte. | Des bavures laissées à l’intersection de passages de gaz percés en croix. |
| Finition | Anodisation, nickel chimique, électropolissage, passivation ou microbillage, en général sur une ligne spécialisée. | Spécification, classe, épaisseur, plan de masquage, cotes avant ou après revêtement. | Pas de plan de masquage, de sorte que filetages et faces d’étanchéité sont revêtus. |
| Contrôle | MMT, rugosité de surface, planéité et test d’étanchéité lorsqu’ils sont demandés. | Quels éléments sont rapportés et sur quel échantillonnage. | Un rapport qui ne couvre que les éléments que l’atelier a marqués comme critiques. |
| Nettoyage de précision et emballage | Lavage ultrasons, rinçage à l’eau DI, séchage, puis mise en sachet en zone propre. | Spécification de nettoyage, matière du sachet, purge, position de l’étiquette. | Un emballage générique sur une pièce qui était propre en sortant de la ligne. |
Quel procédé réalise quel élément
Capacité typique, à lire comme une plage dans laquelle les ateliers travaillent habituellement plutôt que comme une promesse sur votre pièce. L’atelier qui chiffre confirme ce qu’il tient sur votre géométrie et votre matière.
| Élément | Procédé habituel | Capacité typique | Note pour le plan |
|---|---|---|---|
| Grande face d’étanchéité d’un corps de chambre | Fraisage de face avec une grande fraise, passe de finition légère, pièce débridée entre les passes | Planéité 0.02 à 0.05 mm sur 500 mm, Ra 0.4 à 0.8 um | Indiquez si la planéité est contrôlée libre ou bridée. |
| Gorge de joint torique, rectangulaire ou en queue d’aronde | Fraisage en contournage, fraise de forme en queue d’aronde | Dimension de gorge selon la table du fabricant de joints, Ra 0.4 à 0.8 um au contact du joint | Des traces d’outil radiales en travers du chemin d’étanchéité provoquent des fuites. Demandez un sens de strie circonférentiel. |
| Arête vive CF | Tournage, puis protection immédiate après la coupe | Géométrie d’arête selon les dimensions de bride ISO 3669 | Une arête endommagée à la manutention est un rebut fréquent. Les capots sont posés sur la machine. |
| Trous de gaz de showerhead | Perçage par piquage de petit diamètre, perçage par électroérosion pour les plus petits trous | Nombre de trous en centaines ou en milliers, diamètre constant et sorties propres | L’usure du foret au fil de la série modifie le débit. Demandez comment les outils sont changés. |
| Passages de gaz percés en croix | Perçage profond, trous d’accès bouchés ou soudés | Grands rapports longueur sur diamètre, intersections ébavurées | L’électropolissage après usinage n’agit que sur les surfaces que l’électrolyte atteint. |
| Face de contact wafer ou de chuck | Rectification plane, rodage | Planéité inférieure à 0.01 mm sur les petites pièces | Mesurer sur une référence en granit à température maîtrisée. |
La planéité et le Ra s’appliquent à l’élément qui les porte. Une pièce dont toutes les faces sont tenues à la valeur de la face d’étanchéité coûte plus cher à chaque exemplaire.
Options de finition et leur effet sur la pièce
Chacune modifie les dimensions, la chimie de surface ou les deux. Nommez la spécification, la classe et l’épaisseur, pas seulement le procédé.
- Anodisation dure Type IIIMIL-A-8625 Type III. Épaisseur typique 25 à 50 um, environ la moitié croît vers l’extérieur et l’autre moitié pénètre dans le métal. Utilisée sur les surfaces exposées au plasma et à l’usure du 6061 et du 5083. La méthode de colmatage est une exigence à part : eau DI chaude, non colmaté ou colmatage aux sels métalliques se comportent différemment dans une chambre, et de nombreuses spécifications de chambre de procédé excluent les colmatages aux sels métalliques.
- Anodisation sulfurique Type IIMIL-A-8625 Type II, typiquement 5 à 25 um. Protection contre la corrosion et couleur sur les pièces côté atmosphère. Pas une barrière au plasma.
- Nickel chimiqueAMS 2404 ou ASTM B733. Épaisseur uniforme à l’intérieur des alésages et des poches, typiquement 5 à 25 um. Phosphore moyen (5 à 9 pour cent) pour l’usure, phosphore élevé (10 pour cent et plus) pour la corrosion. De nombreuses spécifications de procédé tiennent le nickel à l’écart des surfaces exposées au plasma et au gaz à cause de la contamination métallique, il est donc plus courant sur les mécanismes, les bâtis et les pièces côté atmosphère.
- ÉlectropolissageEnlèvement anodique de la couche écrouie de surface sur l’inox. Abaisse le Ra et augmente la teneur en chrome de la surface. ASTM B912 couvre la passivation par électropolissage. Le 316L en contact avec le gaz demande couramment Ra 0.25 um ou mieux, avec un contrôle de surface dans l’esprit de SEMI F19.
- PassivationASTM A967 ou AMS 2700, acide nitrique ou citrique. Retire le fer libre de l’inox sans changement dimensionnel. Souvent demandée avec l’électropolissage.
- MicrobillageUne finition mate uniforme, ou la préparation de surface sous un revêtement par projection thermique. Le type de média et la granulométrie doivent figurer sur le plan, ainsi que le nettoyage qui suit, car le média résiduel est une source de particules.
- Revêtements par projection thermiqueYttrine ou alumine sur les pièces de gravure, texture par projection à l’arc sur les écrans PVD. Réalisés par des sociétés de revêtement. L’atelier d’usinage prépare la surface, masque et protège les arêtes que le revêtement ne doit pas atteindre.
Plus sur les revêtements : revêtements résistants au plasma sur les pièces de gravure et électropolissage du 316L pour pièces de gaz. Contexte sur le procédé anodique : anodisation.
Le nettoyage de précision est un procédé, pas une courtoisie
Une séquence typique pour les pièces destinées au vide. Votre spécification de nettoyage la remplace lorsqu’il en existe une, et elle doit figurer sur le plan pour être chiffrée.
Dégraissage
Fluide de coupe et huiles de manipulation éliminés avec un dégraissant solvant ou alcalin.
Lavage ultrasons
Bain de détergent alcalin, pièce montée de façon que les trous borgnes se vident et que la cavitation atteigne les faces internes.
Rinçage à l’eau DI
Rinçage en cascade ou par aspersion à l’eau désionisée. La résistivité du dernier rinçage est la valeur à demander.
Séchage
Azote filtré ou air sec propre, puis étuve là où l’eau peut se cacher dans les filetages ou les passages.
Étuvage, si spécifié
Étuvage sous vide ou à l’air pour chasser l’eau et les composés organiques légers avant l’emballage. Seulement lorsque le plan le demande.
Double sachet et étiquette
Sachet intérieur fermé en zone propre, sachet extérieur pour le transport, étiquette sur le sachet extérieur uniquement.
Les règles qui la sous-tendent : propreté et état de surface des pièces pour le vide.
Les essais intégrés au parcours
Demandez ceux que vous lirez. Chacun est un poste de prix.
- Test d’étanchéité à l’héliumTest au spectromètre de masse avec l’hélium comme gaz traceur, par aspersion, par cloche ou par sachet. Les composants UHV sont couramment spécifiés autour de 1 x 10-9 mbar L/s ou moins. ISO 20485 décrit les méthodes au gaz traceur. Voir test d’étanchéité à l’hélium des pièces de chambre.
- Rapport MMTRapport dimensionnel complet ou partiel selon l’indice du plan. Nommez les éléments et la taille d’échantillon. Voir rapports MMT et de planéité.
- Rugosité de surfaceMesure au profilomètre sur les faces qui portent une exigence de Ra, avec la longueur de base indiquée lorsque cela compte.
- RGA ou dégazageAnalyse des gaz résiduels après étuvage, en général sur les équipements UHV ou une première pièce. Réalisée par l’atelier ou un laboratoire externe.
- Test de particules ou d’essuyageComptage de particules en liquide ou test d’essuyage après nettoyage lorsque le plan nomme un niveau de propreté.
Notes de conception qui réduisent le prix
- Ventilez les trous taraudés borgnes ou demandez des vis ventilées. Un volume piégé derrière une vis est une fuite virtuelle. Voir vis ventilées et fixations pour le vide.
- Indiquez le Ra seulement là où la fonction l’exige. Ra 0.8 um sort de l’outil de coupe, Ra 0.4 um et mieux demande une passe de finition et du temps de contrôle.
- Concevez les soudures pour qu’elles soient faites côté vide avec pénétration complète, et laissez de la matière pour un usinage après soudage lorsque la déformation compte.
- Gardez les passages internes accessibles aux médias de nettoyage et d’électropolissage. Un passage que l’électrolyte n’atteint pas garde sa surface d’usinage.
Questions sur le parcours de procédés
Faut-il indiquer les tolérances avant ou après anodisation ?
Dites laquelle vous voulez dire. L’anodisation dure Type III fait croître chaque surface d’environ la moitié de l’épaisseur du revêtement, de sorte qu’un alésage perd environ l’épaisseur totale sur son diamètre. Pour les ajustements, la plupart des plans cotent après revêtement et donnent l’épaisseur du revêtement afin que l’atelier usine en dessous de la cote. Les filetages et les faces d’étanchéité sont généralement masqués.
L’électropolissage est-il la même chose que la passivation ?
Non. La passivation selon ASTM A967 est un traitement chimique qui retire le fer libre et laisse les cotes inchangées. L’électropolissage enlève du métal, abaisse le Ra et passive aussi la surface, ce que couvre ASTM B912. Le 316L en contact avec le gaz reçoit en général un électropolissage, l’inox de structure en général une simple passivation.
Un seul atelier peut-il réaliser toutes ces étapes ?
L’usinage, l’ébavurage, le contrôle et le nettoyage se font en général en interne. L’anodisation, le dépôt, l’électropolissage et la projection thermique sont en général réalisés par des lignes spécialisées auprès desquelles l’atelier achète. Demandez quelles étapes sont externes et qui les réalise. Cette réponse explique l’essentiel du délai.
Quel taux de fuite dois-je indiquer sur le plan ?
Celui dont votre système a besoin, avec les unités, la méthode d’essai (aspersion, cloche ou sachet), le gaz traceur et s’il s’applique au composant ou à l’ensemble. Sans la méthode, un atelier ne peut pas chiffrer l’essai, et deux ateliers testeront de deux façons différentes.
Envoyez le plan avec le parcours indiqué
Nommez la finition, le nettoyage et les essais dans la demande. Nous la mettons en relation avec 3 ateliers au plus dont la chaîne de finition convient et répondons sous 24 heures ouvrées.
- MatériauxNuances, désignations et certificats pour pièces de vide.
- ApplicationsPièces par module d’outil, de la gravure à l’EFEM.
- Qualifier un atelierCe qu’il faut demander avant la première commande.