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.
| Шаг | Что происходит | Что должен сказать чертёж | Где обычно ошибаются |
|---|---|---|---|
| Выпуск материала | Плита 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 выдержка | Съём 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 обработка | Уплотнительные 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. |
| Сварка | TIG 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 очистка | Заусенцы 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 обработка | Анодирование, 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. |
| Контроль | CMM, 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 упаковка | Ультразвуковая 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.
| Элемент | Обычный процесс | Типичные возможности | Примечание для чертежа |
|---|---|---|---|
| Большая уплотнительная поверхность на корпусе камеры | Торцевое фрезерование большой фрезой, лёгкий чистовой проход, деталь освобождается между проходами | Плоскостность от 0.02 до 0.05 mm на 500 mm, Ra от 0.4 до 0.8 um | Укажите, проверяется ли плоскостность в свободном или в закреплённом состоянии. |
| Канавка под O-ring, прямоугольная или ласточкин хвост | Контурное фрезерование, фреза для ласточкина хвоста | Размер канавки по таблице изготовителя уплотнения, Ra от 0.4 до 0.8 um на контакте с уплотнением | Радиальные следы инструмента поперёк уплотняемого пути вызывают течи. Требуйте окружное направление следов. |
| Нож CF (knife edge) | Точение, защита сразу после резания | Геометрия кромки по размерам фланца ISO 3669 | Повреждение кромки при обращении частая причина брака. Колпачки надевают прямо на станке. |
| Газовые отверстия showerhead | Сверление малого диаметра с отводом стружки, электроэрозионное сверление для самых малых отверстий | Число отверстий в сотни или тысячи, постоянный диаметр и чистые выходы | Износ сверла по ходу партии меняет расход. Спросите, как заменяют инструмент. |
| Поперечно просверленные газовые каналы | Глубокое сверление, заглушённые или заваренные технологические отверстия | Большие отношения длины к диаметру, пересечения с удалёнными заусенцами | Электрополировка после обработки действует только на поверхности, до которых доходит электролит. |
| Поверхность контакта с пластиной или держателя | Плоское шлифование, притирка | Плоскостность менее 0.01 mm на небольших деталях | Измеряйте 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.
Обезжиривание
СОЖ и масла от обращения удаляются растворителем или щелочным обезжиривателем.
Ультразвуковая промывка
Ванна со щелочным моющим средством, деталь закреплена так, чтобы глухие отверстия сливались, а кавитация доходила до внутренних поверхностей.
Ополаскивание деионизированной водой
Каскадное или струйное ополаскивание деионизированной водой. Удельное сопротивление последней промывки это число, о котором стоит спросить.
Сушка
Фильтрованный азот или чистый сухой воздух, затем печь там, где вода может остаться в резьбах или каналах.
Прогрев, если указан
Вакуумный или воздушный прогрев для удаления воды и лёгких органических веществ перед упаковкой. Только когда этого требует чертёж.
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.
- МатериалыМарки, обозначения и сертификаты для вакуумных деталей.
- ПрименениеДетали по модулям установки, от etch до EFEM.
- Аттестация предприятияЧто спросить до первого заказа.