Файл: Балицкий А.В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры.pdf

Покрытия с дисульфидом молибдена рекомендуются для работающих в вакууме подшипников всех видов, резьбовых соединений, ходовых винтов, шлицевых валов и т. п.

Твердые смазочные покрытия образуются при поли­ меризации пленкообразователя, в котором взвешен анти­ фрикционный наполнитель — дисульфид молибдена. Для вакуумных систем рекомендуется пользоваться суспен­ зиями ВНИИ НП-209 (ТУ НП 45-61) или ВНИИ НП-213 (ВТУ НП 119-62), или ВНИИ НП-229 (ВТУ НП 140-63).

Суспензии наносятся на трущиеся поверхности деталей пульверизацией подобно лакокрасочным покрытиям, для чего можно применять небольшие пистолеты-распылите­ ли, например, типов 0-45, 0-31А и подобные им.

Правильно нанесенное покрытие должно иметь тол­ щину 15—25 мкм и быть однородным на всей поверхно­ сти трения. Суспензия напыляется на детали, предвари­ тельно подогретые до 50 °С, а суспензия ВНИИ НП-229 требует предварительного подогрева деталей до 100°С. Распыление суспензий производится воздухом при рабо­ чем давлении 3—3,5 кас/сж2. Оптимальное расстояние между соплом распылителя и деталью 20 см. Продол­ жительность напыления для получения слоя нужной тол­ щины определяется опытным путем.

После напыления производится полимеризация плен­ ки. Суспензии 209 и 213 просушиваются при комнатной температуре около 20 мин, а затем нагреваются до 150°С и выдерживаются нагретыми 30 мин, после чего измеря­ ется толщина полученного слоя. На этой стадии обработ­ ки покрытие еще может быть смыто бутилацетатом. В дальнейшем оно может быть удалено только механи­ ческой обработкой.

Покрытие, оказавшееся при промере удовлетворитель­ ным, подвергается далее отверждению при 300 °С в те­ чение 3 ч. Следует остерегаться перегрева.

Суспензия ВНИИ НП-229 требует особо тщательной термообработки. До промера толщины детали медленно, в течение 30 мин, нагревают до 50 °С, а затем еще в тече­ ние 1 ч доводят до 100°С и выдерживают нагретыми 40 мин. После промера годные детали отверждают при температуре 150°С в течение 3 ч [Л. 75].

Для нанесения покрытий детали должны быть соот­ ветствующим образом подготовлены. Стальные, медные и алюминиевые детали обезжириваются растворителями,

237

а детали из нержавеющей стали и титана обезжиривают­ ся щелочным методом. После обезжиривания следы кор­ розии удаляются травлением.

Следующим этапом подготовки является матирование поверхности. Для обычных конструкций оно производит­ ся пескоструйной обработкой, но для высокого вакуума этот метод нежелателен и приходится прибегать к мато­ вому травлению, .

Затем детали из малоуглеродистой стали фосфатируют, алюминиевые — анодируют, а детали из нержавею­ щей стали травят в царской водке, после чего произво­ дится нанесение покрытия.

Твердые смазочные покрытия с молибденом работают без замены или дополнения до износа деталей по по­ верхностям трения.

10-12. ПОКРЫТИЯ НАПЫЛЕНИЕМ

В вакуумной технике нередко встречается по­ требность в нанесении на поверхность детали термостой­ кого или химически стойкого плотного покрытия, обла­ дающего наименьшим собственным газовыделепием. Этим требованиям пока могут удовлетворить только ме­ таллические покрытия.

В настоящее время помимо химических и электро­ химических методов нанесения металлических покрытий существуют и методы напыления металлов на поверх­ ность детали.

Метод термовакуумного напыления, подробно опи­ санный в работе :[Л. 2], заключается в осаждении на по­ верхность детали испаренного в вакууме металла. Весь цикл протекает в высоком вакууме. Испарение металла происходит под действием электронной бомбардировки или электронного луча. Осаждение металла на поверх­ ности покрываемой детали происходит по законам, схо­ жим с законами освещения прямыми лучами света, что необходимо учитывать. Этим методом можно наносить различные металлические покрытия на самые разнооб­ разные материалы. При этом могут быть получены и очень тонкие и равномерные покрытия.

Другим методом напыления является нанесение на поверхность детали металла, распыленного в плазменном факеле, перенесенного на деталь и вжигаемого в ее по­ верхность. Этим методом можно получить наиболее стой-

238

кремниноргашмеокого лака ФГ-9. Такая краска не дает потемнения

стей эпоксидной смолы марки ЭД-5 или ЭД-6 смешиваются с 10 мас­ совыми частями полиэтплеи'нолнамина (отвердитель) и 10—20 массо­ выми частями дибутилфталата (пластификатор) перед самым приме­

а еще лучше инфракрасными лучами.

Уплотняющими покрытиями пользуются при изготовлении и мон­ таже узлов форвакуумной системы, в которых общий поток газа заведомо велик по сравнению е газовыделением покрытия. Для таких покрытий пригодны глифталевый и шеллачный лаки и особенно опи­ санное выше эпоксидное покрытие, которое имеет наименьшее газовыделение.

Глава одиннадцатая

УПЛОТНЕНИЯ С УПРУГИМИ УПЛОТНИТЕЛЯМИ

11-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

У п л о т н е н и я м и в вакуумных системах обычно называются устройства, при помощи которых вакуумно­ плотно соединяются разъемные соединения или вводы как неподвижные, так и подвижные (валы, штоки).

Вопросы вакуумно-плотных соединений и вводов в ва­ куумной технике имеют чрезвычайно важное значение, и для правильного их разрешения необходимо ясно пред­

высокого вакуума решающее значение имеют ничтожные на первый взгляд количества газа, проникающие через микроскопические каналы или отверстия. Так, через одну риску глубиной 0,25 мкм, не заполненную мате­ риалом уплотнителя, происходит натекание атмосферного воздуха, равного 10~7 л-мк/сек, что уже определяется как течь масс-спектрометрическим течеискателем [Л. 46].

Понятно, что для разных систем с различным пре­ дельным давлением могут и должны применяться и раз-

240

личные уплотняющие устройства. Однако все они долж­

с цельными стенками соединяемых ими узлов или деталей.

Для изготовления уплотняющих деталей и уплотни­ телей (уплотняющих прокладок) применяются материа­ лы, имеющие сами по себе, особенно в сжатом состоя­ нии, достаточно малую газопроницаемость. Следователь­

соединений.

Практика показывает, что как бы чисто ни были об­ работаны две металлические плоскости и как бы сильно (в пределах возможности реальных конструкций вакуум­ ных соединений) они ни сжимались, без смазки они не могут дать вакуумно-плотного соединения. Однако при­ тертые и смазанные металлические плоскости могут об­ разовать соединения настолько плотные, насколько смаз­

поверхности стальных конусов с углом при вершине ко­ нуса 20—30°, вдвинутых один в другой с усилием, прак­ тически достижимым в соединениях, могут создать пер­ вичное (до прогрева) высоковакуумное уплотнение. При прогреве вакуумная плотность такого соединения нару­ шается.

Это естественно, так как неизбежные неровности да­ же очень чисто обработанных поверхностей служат до­ статочно широкими каналами для проникновения газа. Механически обработанные поверхности фланцев, кото­ рые в основном являются рабочими деталями вакуумных соединений, имеют три вида неровностей: шероховатость, волнистость от обработки (дробление) и волнистость от прогиба, вызванная зажимами, короблением от прогрева и т. п.

Ш е р о х о в а т о с т ь поверхности образуется следами режущего инструмента и представляет собою довольно правильно расположенные мелкие канавки, разделенные гребешками. Гребешки эти никогда не имеют гладкой поверхности и равной высоты. Таким образом, шерохова­ тость образует перекрестные каналы неправильной фор­

мы п переменного сечения. Это обстоятельство затрудня­ ет математическое моделирование, необходимое для по­ строения расчетных схем и вывода формул.

В о л н и с т о с т ь , получаемая при обработке, является следствием дефектов оборудования или инструмента, при помощи которых изготавляется деталь. Шаг и амплитуда такой волны невелики, по очень сильно отражаются на качестве соединений с металлическими уплотнителями, так как эта волна не может быть выправлена при стяги­ вании фланцев и ее впадины должны быть заполнены материалом прокладки за счет перемещения его частиц. Влияние неровностей этого вида также трудно моделиру­ ется.

Третий вид неровностей — в о л н а с г о р а з д о б о л ь- ш и м шагом, появляющаяся в результате излишних уси­ лий зажима в патроне или на столе станка, в результате старения металла пли его прогрева в работе. Такие вол­ ны выправляются при достаточно сильном стягивании фланцев, если конструкция их правильно разрабо­ тана и стягивающие элементы поставлены достаточно часто.

Нет никакой вероятности, что все эти неровности сов­ падут так, что все выступы одной из соединяемых дета­ лей попадут точно в выемки ответной, и соединение ока­ жется замкнутым вакуумно-плотно.

Следовательно, задача уплотнения состоит в том, что­ бы при помощи уплотнителя, т. е. прокладки из соответ­ ствующего материала или промазки соответствующей па­ стой, смазкой, компаундом, перекрыть все существующие

нения в таком контакте с уплотняемыми поверхностями, который обеспечил бы необходимую вакуумную плотность.

В какие же условия должны быть поставлены уплот­ нители, чтобы соединение было вакуумно-плотным?

Вязкие жидкости и расплавленные металлы могут за­ полнить микроиеровности уплотняемых поверхностей и удерживаются в них при условии хорошего смачивания ими материала уплотняемых деталей и достаточно боль­ ших сил поверхностного натяжения, способных противо­ стоять выдавливанию внешней атмосферой. С повыше­ нием температуры вязкость всех жидкостей быстро пада­ ет, а диффузия и растворимость газов в них быстро по­

242