Вакуумные системы с масляным уплотнением

Вакуумные системы с масляным уплотнением предназначены для откачки во всех областях вакуумной технологии, в промышленности и научных исследованиях. В качестве форвакуумных используются пластинчато-роторные вакуумные насосы, а для достижения высокого и сверхвысокого вакуума в данных системах используются турбомолекулярные и диффузионные вакуумные насосы.

Безмасляные вакуумные системы

Безмасляные средства откачки и безмасляные насосы являются одними из самых востребованных инструментов для обеспечения вакуума в современных приложениях вакуумной техники. Они обладают целым рядом преимуществ по отношению к традиционным средствам:

- Отсутствие смазок и рабочих жидкостей позволяет обеспечивать высокую чистоту газовой среды в рабочей камере вакуумных агрегатов и насосов, что позволяет выводить на новый уровень технологические процессы, требующие наличие беспримесной газовой среды – ионно-плазменные технологии, исследовательские и экспериментальные задачи ядерной физики, ускорительно-накопительной техники, физики твердого тела, систем анализа и моделирования на атомарном уровне, нанотехнологии, космической техники;

- При откачке активных, агрессивных или вредных газов нет необходимости очищать или утилизировать рабочую жидкость, что дает возможность их активного использования в полупроводниковых процессах, химическом производстве и т. п.;

- Отсутствие необходимости следить за состоянием рабочих жидкостей позволяет внедрять откачные средства в новые сегменты, где прежде их использование было затруднено.

Безмасляные пластинчато-роторные вакуумные насосы по принципу действия схожи с масляными, но имеют некоторые отличия. В сухие насосы не требуется добавление смазки, и поэтому лопатки для них изготавливают не из металла, а из специального графитового композита. Графит, в отличие от металла, обладает более низким трением, и поэтому достаточно уплотняет насосную камеру, крайне медленно изнашиваясь.

Типы безмасляных насосов

Форвакуумные: пластинчато-роторный, винтовой, спиральный, мембранный, насос Рутса.

Высоковакуумные: турбомолекулярный, криогенный,ионно-гетерный насос, магниторазрядный насос, адсорбционный насос.

Стали в вакуумно-плазменных системах. Достоинства и недостатки сталей. Наиболее распространённые марки сталей, применяемые в вакуумных системах.

Требования к материалам вакуумных систем

В дополнение к обычным требованиям прочности, технолоrичности, леrкостии т, д, вакуумная техника выдвигает к конструкционным материалам ряд специфических требований:

1) упругость паров материала при рабочей температуре должна быть значительно ниже рабочего давления;

2) газовыделениематериала при рабочем давлении и температуре должно быть минимальным;

3) газопроницаемость материала в рабочих условиях должна быть минимальной;

4) вакуумная герметичность при малых толщинах;

5) коррозионная стойкость;

6) отсутствие ползучести вплоть до температур 500-600C;

7) немагнитность(если требуется).

Стали в вакуумных системах бывают :

1)Конструкционные (до 0,8% углерода) (качественные и обыкновенные)

2)Высокоуглеродистые (до 2% углерода)

3)Нержавеющие

Смысл вопроса коротко: Конструкционные стали имеют хорошую свариваемость, но подвержены коррозии, в итоге образуется пористый гидроксид железа(ржавчина) в которой накапливается газ (это плохо), Высокоуглеродистые стали более прочные, но плохо свариваются, а вот нержавеющие самое то, не ржавеют и если нормальный состав то еще и свариваются (самая основная 12Х18Н10Т)

Конструкционные Углеродистые стали (нелегированные)

Углеродистые конструкционные стали широко используют для изготовления элементов и узлов вакуумных систем, работающих при давлении не ниже 10-4Па и нормальной температуре. Для исключения коррозии поверхности стальных деталей, соприкасающиеся с разреженным газом, хромируют или никелируют, на поверхности крупногабаритных корпусов вакуумных камер иногда наносят (плазменным способом) стойкую пленку алюминия.

Различают обыкновенные и качественные углеродистые стали

Конструкционные Углеродистые стали обыкновенного качества

ГОСТ 380-84 распространяется на углеродистую горячекатаную сталь обыкновенного качества. В зависимости от назначения и гарантируемого качества сталь подразделяется на три группы.

Сталь группы А(марки СтО; Ст1; Ст2; СтЗ; Ст4; Ст5; Стб) поставляется с гарантированными механическими свойствами и в зависимости от нормируемых показателей разделяется на три категории

Сталь группы Б(марки БСтО; БСт2; БСтЗ; БСт4; БСт5; БСт6) производится с соблюдением гарантированного химического состава.

Сталь группы В(марки ВСт2; ВСтЗ; ВСт4; ВСт5) гарантирует соблюдение и механических свойств и химического состава.

Конструкционные конструкционные углеродистые стали (ГОСТ 1050-88 )

Конструкционная качественная малоуглеродистая сталь марок 08, 10, 15, 20 хорошо паяется и сваривается и может применяться для изготовления непрогреваемых деталей вакуумных систем при получении низкого и среднего вакуума. Стали этих марок применяют, когда требуются малая прочность и высокая пластичность.

Из малоуглеродистых конструкционных сталей для изготовления вакуумной аппаратуры чаще всего применяется сталь 20. Она не отличается высокой коррозионной стойкостью, но является дешевой, хорошо обрабатывается резанием и давлением, хорошо сваривается и паяется. Для уменьшения коррозии детали, изготовленные из стали 20, обычно подвергают хромированию или никелированию, что позволяет применять их при разрежении до 10-5Па.

Из среднеуглеродистых сталей марок 30, 35, 40, 45, 50 после нормализации, улучшения и поверхностной закалки изготовляют разнообразные детали.

Из малоуглеродистых конструкционных сталей для изготовления вакуумной аппаратуры чаще всего применяется Сталь 45. Сталь 45 сваривается значительно хуже и не рекомендуется для сварных вакуумных соединений, но более прочна и может быть использована для изготовления непрогреваемыхрезьбовых деталей, валов и других деталей.

Нержавеющие стали

Нержавеющие стали являются основным материалом, из которого изготавливаются высоко-вакуумные и сверхвысоковакуумные системы. Эти стали обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошо обгаживаются прогревом, превосходно свариваются аргоно-дуговой и электронно-лучевой сварками, паяются мягкими и твердыми припоями и обычно применяются при температуре не выше 900°С.

Стали, содержащие более 12% хрома, относятся к коррозионно-стойким. В вакуумной технике применяют хромистые коррозионно-стойкие стали грех типов: с содержанием хрома 13, 17 и 27%. В сталь, содержащую более 17% хрома, иногда вводят небольшие добавки титана и никеля.

Введение 8-15% Niв сталь, содержащую 18% Сr, переводит ее в аустенитноесостояние во всем диапазоне температур. Это обеспечивает лучшие механические свойства, меньшую склонность к росту зерна, повышает коррозионную стойкость, снижает хладноломкость. Коррозионно-стойкие стали, содержащие18% Сr 10% Ni, получили в настоящее время большое распространение. Недостатком хромоникелевых сталей является склонность к межкристаллитной коррозии. Это явление устраняют уменьшением содержания углерода и введением элементов-стабилизаторов(титана или ниобия), которые, соединяясь с углеродом, препятствуют образованию хромистых карбидов и появлению межкристаллитной коррозии.

Использование нержи:

Для использования в вакуумных системах наиболее хорошо подходит коррозионно-стойкая хромоникелевая аустенитная сталь. Этот вид сталей имеет достаточно высокую прочность (особенно при высоких температурах), хорошую пластичность и вследствие этого высокую технологичность при деформации, хорошую свариваемость. Кроме того, она практически немагнитна, имеет низкую электропроводность и хорошую теплопроводность.

Наибольшее распространение получили коррозионно-стойкие стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н10, 12Х18Н9. Из числа заменителей этих сталей следует указать сталь марки Х14Г14НЗТ, которая хорошо сваривается и имеет высокую ударную вязкость при низких температурах, а также высокопрочную сталь 07Х21Г7ЛН5.