ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 160
Скачиваний: 0
кууме Ю - 3 мм рт. ст. при скорости натекания 20 мкм рт. ст. X Хлісек составляет 0,2 мг на 1 см2 поверхности, в то время как количество поглощенных газов в вакууме 10~4 мм рт. ст. при скорости натекания 300 мкм рт. ст.-л/сек увеличивается до 0,38 MS на 1 см2 поверхности, или почти в 2 раза.
Следует отметить, что вакуум Ю - 3 мм рт. ст. даже при макси мальной скорости натекания, принятой в условиях эксперимента, оказался эффективнее, чем вакуум 10"2 мм рт. ст. при мини мальной скорости натекания 20 мкм рт. ст.-л/сек (см. рис. 30).
Hp, кГ/мм2 350
|
|
|
|
Ч 3 |
|
|
|
|
|
Ц 3 |
|
|
|
|
|
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 0 |
|
2 |
1 |
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
0,2 |
|
0,3 |
0,Чнм |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
0,1 |
|
0,2 |
0,3 |
0,ЧМН |
|||||||||
//>,, кг/миг |
|
а) |
|
|
|
|
Б) |
|
|
|
|||||
350 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 |
|
|
<і 3 |
|
|
|
|
|
43 2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
/ |
/ |
|
|
|
|
|
|
1 |
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150О |
|
0,1 |
0,2 |
|
0,3 0,4•НИ |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
|
0,4 мм |
|||||
Р и с . |
31. |
Изменение |
микротвердости циркония |
в зависимости |
от |
ско |
|||||||||
|
|
|
|
рости |
натекания в мкм |
рт. ст. |
-л/сек: |
|
|
|
|
||||
1 — |
20; |
2 |
— 100; 3 — 200; |
4 |
— |
300; г л у б и н а |
в а к у у м а |
в мм рт. |
г.т |
: а |
— |
Ю - 1 , |
|||
|
|
|
|
|
б |
— |
Ю - 2 ; в — Ю - 3 ; |
г — \0~* |
|
|
|
|
|
Результаты определения микротвердости циркония по высоте сечения, представленные на рис. 31, показывают увеличение глу бины и интенсивности газонасыщения металла с повышением ско рости натекания во всем исследованном интервале остаточных дав лений и подтверждают результаты исследования влияния скорости натекания на эффективность применения вакуума при горячей обработке циркония давлением.
Следовательно, понижение остаточного давления в камере яв ляется необходимым, но недостаточным условием создания эф фективного вакуума при горячей обработке металлов давлением, при этом требуется уменьшать до минимума скорость натекания газа в вакуумную камеру.
Для уменьшения натекания целесообразно применять вакуум ную камеру с двойными стенками и заполнять пространство между стенками инертным газом. При такой конструкции
63
в вакуумную камеру натекает инертный газ, а не воздух. Оценку влияния вакуума на параметры процесса, структуру и свойства металлов, а также сопоставление результатов экспериментов, вы полненных в разных условиях, необходимо проводить как с уче том глубины вакуума, так и скорости натекания.
Методы обнаружения натекания
Существует много методов обнаружения течей, однако при про катке металлов в вакууме в основном используются следующие: опрессовка, манометрический, галогенный и масс-спектрометриче- ский методы [44].
Метод |
опрессовки является наиболее простым способом оты |
|||
скания течей |
в вакуумных системах. Он заключается |
в том, что |
||
в испытуемый |
объем |
нагнетается воздух и создается |
избыточное |
|
давление, |
величина |
которого определяется прочностью системы |
||
и требованиями к ее |
герметичности. |
|
На испытываемую поверхность наносят мыльный раствор и по образующимся пузырькам определяют места течи. Метод опрес совки при использовании сжатого воздуха имеет следующую чув ствительность в зависимости от применяемого давления:
Давление |
в am |
1,01 |
1,1 |
2 |
3 |
10 |
Скорость |
натекания |
в мкм |
|
|
|
|
рт. ст.-л/сек |
10"1 |
10~2 |
7 - Ю"* |
3 - Ю " 4 |
2-10"5 |
Манометрический метод. Каждая вакуумная система имеет один из наиболее распространенных манометров — ионизационный, магнитный, электроразрядный. Любой из них можно использовать для обнаружения натекания, при этом отпадает необходимость применения специального оборудования.
Метод отыскания течей с помощью манометров сводится к еле- - дующему. Подозреваемое в натекании место опрыскивают жидким пробным веществом или обдувают пробным газом. По изменению показаний манометра обнаруживают течь. Более эффективен ме тод жидких пробных веществ (ацетон, эфир, спирт).
Галогенный метод. Этот метод основан на эффекте резкого возрастания эмиссии положительных ионов с накаленной до 800— 900° С пластины при попадании в объем датчика галогеносодержащих газов (четыреххлористого углерода, дихлорэтана, фреона и др.). Это явление наблюдается при работе датчика как при атмо сферном давлении, так и в вакууме. Промышленность выпускает атмосферный галогенный течеискатель ГТИ-3 и вакуумно-атмо сферный течеискатель ВАГТИ-4. С помощью течеискателя ГТИ-3 поиски течи ведут методом опрессовки системы галогеносодержащими газами.
Течеискатель состоит из выносного щупа и измерительного при бора. В щупе, оформленном в виде пистолета, находится термо эмиссионный датчик и вентилятор для продувания через него газа. Датчик состоит из эмиттера ионов— платиновой спирали, на мотанной на керамическую трубку, и цилиндрического коллектора
64
ионов. При наличии течи газ из испытуемого объема вместе с при месью галогена проникает в атмосферу и попадает с помощью вентилятора в датчик прибора, где происходит усиление ионного тока, что отмечается стрелочным прибором, отградуированным в микроамперах, и генератором звуковых колебаний. Частота колебаний генератора пропорциональна величине ионного тока.
Чувствительность |
течеискателя к утечкам фреона не менее 2,3 X |
|||
X Ю - 3 мкм рт. |
ст.-л/сек; |
при |
этом стрелка |
прибора должна |
отклоняться на 30% шкалы. |
|
|
||
Течеискатель |
ВАГТИ-4 |
может |
работать как |
в атмосферном, |
так и в вакуумном режиме. В соответствии с этим течеискатель ВАГТИ-4 имеет атмосферный щуп, аналогичный щупу течеиска
теля ГТИ-3, и вакуумный датчик |
Фт |
|||||||||
(рис. 32), который можно встраи |
||||||||||
вать |
в |
линию откачки |
установ |
|
|
|||||
ки. |
Принципиальное |
устройство |
|
|
||||||
вакуумного |
датчика такое же, как |
ф\52 |
||||||||
и датчика в течеискателе ГТИ-3. |
|
|
||||||||
Для работы с атмосферным щу |
|
|
||||||||
пом |
и вакуумным датчиком |
тече |
|
|
||||||
искатель ВАГТИ-4 имеет один изме |
|
ш |
||||||||
рительный |
блок. При |
работе с ва |
|
|||||||
куумным датчиком |
течь |
отыски |
Ж |
] |
||||||
вают |
обдувкой поверхности |
иссле |
0 |
32 |
||||||
дуемого объема струей фреона с по |
||||||||||
|
|
|||||||||
мощью |
специального |
пистолета. |
Рис. 32. Датчик |
течеискателя |
||||||
Чувствительность |
|
течеискателя |
ВАГТИ-4 |
|||||||
ВАГТИ-4 при работе с вакуум |
10"2 мм рт. ст. составляет |
|||||||||
ным датчиком при давлении |
от 1 до |
|||||||||
5-10"5 мкм рт. ст.-лісек |
(при работе с фреоном). Стрелка прибора |
|||||||||
должна |
отклоняться |
при этом не менее чем на 30% шкалы. |
||||||||
Общим |
недостатком |
галогенных |
течеискателей |
является их |
чувствительность к различным примесям, содержащимся в окру жающей атмосфере (табачный дым, пары растворителей, пробный газ и т. д.), поэтому для нормальной работы галогенных течеиска телей необходимо хорошо вентилировать помещение, в котором проводятся испытания.
Масс-спектрометрический метод. В масс-спектрометрических течеискателях используются масс-спектрометры как динамического (ТИО-1), так и статического (ПТИ-6, ПТИ-7) типа. Течеискатель марки ТИО-1 имеет масс-спектрометр .типа омегатрон.
Наиболее широкое распространение получили масс-спектро метр ические течеискатели статического типа со 180-градусной фокусировкой. Масс-спектрометры, применяемые в течеискателях, отличаются от обычных только тем, что они настроены на «пик» (часть спектра масс) пробного газа—гелия, т. е. из всех, присут ствующих в системе газов масс-спектрометрические течеискатели индицируют содержание только пробного газа.
5 А . В . К р у п и н и д р . |
65 |
Применение гелия в качестве пробного газа объясняется тем, что его мало в атмосфере и в связи с этим прибор имеет незначи тельный фон; малая атомная масса гелия позволила упростить кон струкцию масс-спектрометра.
Выделение ионов гелия из всех, образующихся в ионном источ нике, достигается применением входной диафрагмы со щелью и так называемой супрессорной сетки, создающей поле, препят ствующее движению ионов.
Газы, подвергшиеся ионизации, разделяются в постоянном маг нитном поле анализатора по массам. Под действием силы Лоренца образовавшиеся в результате разделения ионные пучки переме
щаются по окружностям, радиусы которых зависят от массы |
ионов |
|||
и их заряда. Магнитное |
поле |
и напряжение, |
ускоряющее |
ионы, |
в течеискателе ПТИ-6 подобраны так, что |
радиус окружности |
|||
для ионов гелия равен |
4 см. |
На круговой |
траектории |
этого |
радиуса и расположена входная диафрагма, поэтому в основном ионы гелия могут пройти через ее щель. Остальные ионы, идущие по рабочей траектории масс-спектрометра, задреживаются и от сеиваются потенциальным барьером, создаваемым супрессорной сеткой.
Масс-спектрометр ПТИ-6 имеет собственную вакуумную си стему, состоящую из диффузионного насоса НВО-40, азотной ло вушки и форвакуумного механического насоса ВН-461М.
Для обнаружения места и величины течи течеискатель под соединяется к вакуумной системе прокатного стана непосред ственно у форвакуумного насоса. Испытуемая камера обдувается тонкой струей гелия. При наличии течи гелий проникает в вакуум ную систему прокатного стана и затем в смеси с остаточными га зами поступает в течеискатель, который дает звуковой сигнал.
Течеискатель ПТИ-6 позволяет обнаруживать минимальное
натекание в 3- 10" 7 - н5 - 10~ 7 мкм рт. |
ст.-л/сек. |
Течеискатель |
ПТИ-7 является усовершенствованной |
моделью |
течеискателя |
ПТИ-6. Чувствительность ПТИ-7 в 10 раз больше чувствитель ности течеискателя ПТИ-6 и составляет 5-10"8 мкм рт. ст. - л/сек.
6. ЭЛЕМЕНТЫ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ
Вакуумные системы, помимо вакуумных камер, насосов и трубо проводов, состоят из вакуумных затворов и вентилей, вакуумных уплотнений, электрических вводов и других элементов.
Затворы
Разработано большое количество конструкций вакуумных за творов. Широкое применение в вакуумных устройствах получили высоковакуумные затворы форточного типа (рис. 33 и 34). Эти затворы изготовляют с диаметром условного прохода от 85 до 500 мм. Основные размеры типовых затворов приведены в табл 17. Затворы могут работать как с ручным приводом, так и с электро-
66
Рис. 34. Размеры вакуумного затвора форточного типа
5*
Основные размеры (в мм) высоковакуумных затворов |
|
Т а б л и ц а 17 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
форточного типа |
(рис. 33 и |
34) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
d, |
|
d. H |
|
A |
Ai |
h2 |
h, |
ht D |
l |
h |
e |
85 |
125 |
145 210 |
9 |
М8 |
200 372 |
272 |
529 |
246 |
185 |
110 |
51 235 |
135 |
48 |
10 |
160 |
210 |
235 308 |
12 |
MIO |
200 404 |
304 |
581 |
352 286 |
158 |
50 340 |
200 |
87 |
13 |
|
260 |
308 |
430 340 |
14 |
М12 |
250 489 |
— |
714 |
— 423 |
245 |
76 450 |
315 |
237 |
15,5 |
|
380 |
430 |
610 460 |
14 |
М12 |
300 621 |
— |
917 |
— 548 |
283 |
93 550 |
400 |
310 |
14 |
|
500 |
565 |
760 600 |
18 |
М16 |
350 800 |
—• |
1045 |
— 710 |
334 |
104 800 |
490 |
390 |
25 |
приводом. Проходное отверстие в этих затворах перекрывается поворотом тарельчатого клапана из вертикального в горизонталь ное положение и его плотным прижатием с помощью эксцентрико
|
вого механизма к седлу, имеющему |
проклад |
||||||||||
|
ку |
из вакуумной |
резины. |
|
|
|
|
|||||
|
|
Более простым является затвор, пока |
||||||||||
|
занный |
на |
рис. |
35 |
[76]. Для |
перекрытия |
||||||
|
проходного отверстия в нем тарельчатый |
|||||||||||
|
клапан не поворачивается вокруг своей оси |
|||||||||||
|
из вертикального в горизонтальное положе |
|||||||||||
|
ние, как в |
затворе |
форточного |
типа, а |
опу |
|||||||
|
скается и прижимается к седлу с помощью |
|||||||||||
|
штока. Для |
его уплотнения |
может |
исполь |
||||||||
|
зоваться манжет, показанный на рисунке, |
|||||||||||
|
или обычное вильсоновское уплотнение. За |
|||||||||||
|
творы форточного |
типа |
имеют |
большой |
не |
|||||||
|
достаток, заключающийся в низкой механи |
|||||||||||
|
ческой |
прочности |
отдельных деталей |
экс |
||||||||
|
центрикового механизма. Кроме того, затво |
|||||||||||
Рис. 35. Конструкция |
ры |
этого |
типа |
|
нельзя |
открывать |
при |
|||||
атмосферном |
перепаде |
давлений |
на |
за |
||||||||
углового затвора |
слонке.
Более простыми и надежными в эксплуатации являются ва куумные плоские затворы карманного типа, имеющие диаметр условного прохода 85, 160, 260, 380 и 500 мм. Затворы этого типа имеют заслонку, подвешенную с помощью шарнирных серег на каретке, которая может перемещаться внутри корпуса-кармана, открывая или закрывая проходное отверстие. В заслонке распо ложено резиновое кольчо, а в корпусе затвора имеется уплотняю щий кольцевой выступ прямоугольного сечения.
Вентили
Вакуумные вентили применяются для перекрытия трубопрово дов диаметрами не свыше 100 мм. Широкое применение для этих целей получили сильфонные вентили с резиновыми уплотнениями 68