Перейти к содержанию
SemiCNC

Главная / Процессы

Как деталям вакуумного класса делают обработку, финиш и очистку

Крышка камеры или газовый блок проходят восемь шагов после резки заготовки, и большая часть риска по срокам лежит после последней смены инструмента. Вот этот путь и то, что каждый шаг требует от Вашего чертежа.

Путь вакуумной детали

Не каждой детали нужен каждый шаг. Кронштейн для атмосферной стороны заканчивается на контроле. Газовый блок, омываемый средой, проходит все восемь, и последние три определяют, примет ли его фабрика.

ШагЧто происходитЧто должен сказать чертёжГде обычно ошибаются
Выпуск материалаПлита или пруток закупаются по марке. Номер плавки фиксируется и сопровождает деталь.Сплав, состояние поставки, тип сертификата и любой список ограниченных материалов.Сертификат дистрибьютора вместо заводского или другое состояние поставки.
Черновая обработка и выдержкаСъём основной массы, затем выдержка или термическое снятие напряжений перед чистовыми проходами на больших плитах.Требования к плоскостности и схема баз, соответствующая использованию детали.Пропуск выдержки. Плита ведёт, и плоскостность уходит уже после поставки.
Чистовая обработкаУплотнительные поверхности, канавки под O-ring, отверстия и резьбы обрабатываются в окончательный размер.Ra на каждой поверхности, стандарт канавки, спецификация резьбы, с вентиляцией или без.Одно значение Ra в основной надписи, применённое ко всем поверхностям.
СваркаTIG или электронный луч на нержавеющей стали. На деталях сверхвысокого вакуума шов выполняется со стороны вакуума с полным проваром.Конструкция соединения, стандарт сварки, скорость течи после сварки.Наружные швы, которые оставляют замкнутый объём за соединением.
Снятие заусенцев и предварительная очисткаЗаусенцы удаляются, СОЖ смывается до того, как деталь попадёт на любую линию финишной обработки.Притупление кромок, без силикона, согласованная СОЖ, если она ограничена.Заусенцы остаются на пересечении поперечно просверленных газовых каналов.
Финишная обработкаАнодирование, химический никель, электрополировка, пассивация или струйная обработка, обычно на специализированной линии.Спецификация, класс, толщина, схема маскирования, размеры до или после покрытия.Нет чертежа маскирования, поэтому покрытие ложится на резьбы и уплотнительные поверхности.
КонтрольCMM, шероховатость, плоскостность и испытание на течь, где они указаны.Какие элементы попадают в отчёт и каков объём выборки.Отчёт, охватывающий только элементы, которые предприятие отметило как критические.
Прецизионная очистка и упаковкаУльтразвуковая промывка, ополаскивание деионизированной водой, сушка, затем упаковка в чистой зоне.Спецификация очистки, материал пакета, продувка, положение этикетки.Обычная упаковка на детали, которая была чистой, когда сошла с линии.

Какой процесс даёт какой элемент

Типичные возможности, которые следует читать как диапазон, в котором обычно работают предприятия, а не как обещание для Вашей детали. Предприятие, которое делает расчёт, подтверждает, что оно выдерживает на Вашей геометрии и материале.

ЭлементОбычный процессТипичные возможностиПримечание для чертежа
Большая уплотнительная поверхность на корпусе камерыТорцевое фрезерование большой фрезой, лёгкий чистовой проход, деталь освобождается между проходамиПлоскостность от 0.02 до 0.05 mm на 500 mm, Ra от 0.4 до 0.8 umУкажите, проверяется ли плоскостность в свободном или в закреплённом состоянии.
Канавка под O-ring, прямоугольная или ласточкин хвостКонтурное фрезерование, фреза для ласточкина хвостаРазмер канавки по таблице изготовителя уплотнения, Ra от 0.4 до 0.8 um на контакте с уплотнениемРадиальные следы инструмента поперёк уплотняемого пути вызывают течи. Требуйте окружное направление следов.
Нож CF (knife edge)Точение, защита сразу после резанияГеометрия кромки по размерам фланца ISO 3669Повреждение кромки при обращении частая причина брака. Колпачки надевают прямо на станке.
Газовые отверстия showerheadСверление малого диаметра с отводом стружки, электроэрозионное сверление для самых малых отверстийЧисло отверстий в сотни или тысячи, постоянный диаметр и чистые выходыИзнос сверла по ходу партии меняет расход. Спросите, как заменяют инструмент.
Поперечно просверленные газовые каналыГлубокое сверление, заглушённые или заваренные технологические отверстияБольшие отношения длины к диаметру, пересечения с удалёнными заусенцамиЭлектрополировка после обработки действует только на поверхности, до которых доходит электролит.
Поверхность контакта с пластиной или держателяПлоское шлифование, притиркаПлоскостность менее 0.01 mm на небольших деталяхИзмеряйте на гранитной плите при контролируемой температуре.

Плоскостность и Ra относятся к элементу, который их несёт. Деталь, у которой каждая поверхность выдерживается на значении уплотнительной поверхности, стоит дороже на каждой штуке.

Виды финишной обработки и что они делают с деталью

Каждый вид меняет размеры, химию поверхности или то и другое. Указывайте спецификацию, класс и толщину, а не только название процесса.

  • Твёрдое анодирование Type IIIMIL-A-8625 Type III. Типичная толщина от 25 до 50 um, примерно половина растёт наружу, а половина уходит в металл. Применяется на поверхностях, обращённых к плазме, и на изнашиваемых поверхностях 6061 и 5083. Способ уплотнения указывается отдельно: горячая деионизированная вода, без уплотнения или уплотнение солью металла ведут себя в камере по-разному, и многие спецификации технологических камер исключают уплотнение солью металла.
  • Сернокислое анодирование Type IIMIL-A-8625 Type II, обычно от 5 до 25 um. Защита от коррозии и цвет на оборудовании атмосферной стороны. Не является барьером для плазмы.
  • Химический никельAMS 2404 или ASTM B733. Ровная толщина внутри отверстий и карманов, обычно от 5 до 25 um. Средний фосфор (от 5 до 9 процентов) для износостойкости, высокий фосфор (10 процентов и выше) для коррозионной стойкости. Многие технологические спецификации не допускают никель на поверхностях, омываемых плазмой и газом, из-за загрязнения металлом, поэтому он чаще встречается на механизмах, рамах и деталях атмосферной стороны.
  • ЭлектрополировкаАнодное удаление размазанного поверхностного слоя на нержавеющей стали. Снижает Ra и повышает содержание хрома на поверхности. ASTM B912 описывает пассивацию электрополировкой. Для 316L, омываемой газом в газовых системах, обычно указывают Ra 0.25 um или лучше с контролем поверхности по образцу SEMI F19.
  • ПассивацияASTM A967 или AMS 2700, азотная или лимонная кислота. Удаляет свободное железо с нержавеющей стали без изменения размеров. Часто указывается вместе с электрополировкой.
  • Струйная обработка шарикамиРавномерная матовая поверхность или подготовка поверхности под термическое напыление. Тип абразива и зернистость должны быть на чертеже, как и очистка после обработки, потому что свободный абразив источник частиц.
  • Термические напыляемые покрытияОксид иттрия или оксид алюминия на деталях etch, дуговое напыление для текстуры на экранах PVD. Выполняется специализированными предприятиями по покрытиям. Предприятие механообработки готовит поверхность, маскирует и защищает кромки, до которых покрытие не должно дойти.

Подробнее о покрытиях: стойкие к плазме покрытия деталей etch и электрополировка 316L для газовых деталей. Справка об анодном процессе: анодирование.

Прецизионная очистка это процесс, а не любезность

Типичная последовательность для деталей, которые идут под вакуум. Ваша собственная спецификация очистки заменяет её, если она есть, и она должна быть на чертеже, чтобы попасть в расчёт.

  1. Обезжиривание

    СОЖ и масла от обращения удаляются растворителем или щелочным обезжиривателем.

  2. Ультразвуковая промывка

    Ванна со щелочным моющим средством, деталь закреплена так, чтобы глухие отверстия сливались, а кавитация доходила до внутренних поверхностей.

  3. Ополаскивание деионизированной водой

    Каскадное или струйное ополаскивание деионизированной водой. Удельное сопротивление последней промывки это число, о котором стоит спросить.

  4. Сушка

    Фильтрованный азот или чистый сухой воздух, затем печь там, где вода может остаться в резьбах или каналах.

  5. Прогрев, если указан

    Вакуумный или воздушный прогрев для удаления воды и лёгких органических веществ перед упаковкой. Только когда этого требует чертёж.

  6. Двойной пакет и этикетка

    Внутренний пакет запаивается в чистой зоне, внешний пакет для транспортировки, этикетка только на внешнем пакете.

Правила, на которых это основано: чистота и чистота поверхности вакуумных деталей.

Испытания внутри маршрута

Заказывайте те, которые Вы будете читать. Каждое это отдельная статья затрат.

  • Испытание на течь гелиемИспытание масс-спектрометром с гелием в качестве пробного газа, обдувом, колпаком или в пакете. Компоненты сверхвысокого вакуума обычно задают на уровне 1 x 10-9 mbar L/s или жёстче. ISO 20485 описывает методы с пробным газом. См. гелиевые испытания деталей камер на течь.
  • Протокол CMMПолный или частичный протокол размеров по ревизии чертежа. Назовите элементы и объём выборки. См. отчёты CMM и плоскостности.
  • Шероховатость поверхностиИзмерение профилометром на поверхностях с требованием по Ra, с указанием базовой длины, когда это важно.
  • RGA или газовыделениеАнализ остаточных газов после прогрева, обычно на оборудовании сверхвысокого вакуума или на первом образце. Выполняется предприятием или внешней лабораторией.
  • Испытание частиц или протиркойСчёт частиц в жидкости или тест протиркой после очистки, когда чертёж называет уровень чистоты.

Конструкторские решения, снижающие цену

  • Вентилируйте глухие резьбовые отверстия или указывайте вентилируемые винты. Замкнутый объём за винтом это виртуальная течь. См. вентилируемые винты и вакуумный крепёж.
  • Задавайте Ra только там, где это нужно по функции. Ra 0.8 um получается сразу с фрезы, Ra 0.4 um и лучше требует чистового прохода и времени на контроль.
  • Проектируйте швы так, чтобы их выполняли со стороны вакуума с полным проваром, и оставляйте припуск на обработку после сварки там, где важна деформация.
  • Оставляйте внутренние каналы доступными для сред очистки и электрополировки. Канал, до которого не доходит электролит, сохраняет обработанную поверхность.

Вопросы о маршруте процесса

Допуски указывать до или после анодирования?

Укажите, какой вариант Вы имеете в виду. Твёрдое анодирование Type III увеличивает каждую поверхность примерно на половину толщины покрытия, поэтому отверстие теряет по диаметру почти полную толщину. Для посадок на большинстве чертежей размеры задают после покрытия и указывают толщину покрытия, чтобы предприятие обработало с недоразмером. Резьбы и уплотнительные поверхности обычно маскируют.

Электрополировка это то же самое, что пассивация?

Нет. Пассивация по ASTM A967 это химическая обработка, которая удаляет свободное железо и не меняет размеры. Электрополировка снимает металл, снижает Ra и тоже пассивирует поверхность, что и описывает ASTM B912. 316L, омываемая газом, обычно получает электрополировку, конструкционная нержавеющая сталь обычно только пассивацию.

Может ли одно предприятие выполнить все эти шаги?

Обработка, снятие заусенцев, контроль и очистка обычно выполняются на месте. Анодирование, гальваника, электрополировка и термическое напыление обычно выполняются на специализированных линиях, у которых предприятие покупает услугу. Спросите, какие шаги внешние и кто их выполняет. Этот ответ объясняет большую часть срока.

Какую скорость течи указать на чертеже?

Ту, которая нужна Вашей системе, с единицами, методом испытания (обдув, колпак или пакет), пробным газом и указанием, относится ли она к детали или к узлу. Без метода предприятие не может посчитать испытание, и два предприятия будут испытывать двумя разными способами.

Отправьте чертёж с указанным маршрутом

Назовите в RFQ финишную обработку, очистку и испытания. Мы подберём не более 3 предприятий, у которых подходит цепочка финишной обработки, и ответим в течение 24 рабочих часов.