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正确选择真空材料需要考虑哪些事项?

浏览次数:1045 次发表日期:2018-04-04

高气密性



    每种材料基本上都是气体可渗透的。气体渗透的整个过程被称为渗透。渗透的快慢取决于材料、气体类型以及环境条件—特别是温度。使用弹性体密封件的情况下,其渗透性必须予以考虑。例如:对于 DN 500 ISO-K 的 FKM(氟橡胶)密封件,在湿度为 60% 的空气中,渗透率大约为 4· 10-7 Pa · m3 /s。因此,带有 FKM 密封件的真空系统工作压力很少会超过 1 · 10-8hPa。


2在整个操作温度范围内要保证足够的机械强度


    除了要保证其结构的完整性,还必须确保功能表面的变形不会对其功能特性造成影响。示例:真空室部件上的大气压力大约为 10 N/cm2 。在面积为 1m2 的表面上,将产生100,000 N 的压力。


3低固有蒸气压、高熔沸点


    固有蒸气压太高会限制最终的真空压力。除了油和润滑脂的真空兼容性,在合金中,必须考虑金属固有的蒸气压或其在合金中的分压。例如:对于黄铜制品,锌在高真空中的分压被限制在最高允许温度大约为 100°C。


4清洁表面、低杂质气体含量、易脱气


    清洁表面是先决条件。但是,任何暴露于环境空气中的表面都会覆盖上一层吸附层。以化学或物理形式将分子吸附在材料表面或材料间隙内的气体分子,一旦解吸(当在它们从表面分离时)也是气体来源的一部分。要实现高的极限压力,必须使用具有低解吸率的材料。例如:单层吸附气体约等于 4 · 10-2 Pa · m3 /m2 的气量。设想一根直径为50 cm,长度为 100 cm 的管子,两端封闭(表面积大约为2 m2 ,体积大约为 200 l),单层释放导致压力上升大约0.4 Pa 或 4 · 10-3 hPa。这并没有考虑管道的表面积总是大于其几何面积这一实际情况。


5抗热冲击性能好、膨胀率适应性好


   示例:不同热膨胀将铝密封件与不锈钢法兰组合的最高允许温度限制在 150°C 左右。经常在过高温度之后,在冷却过程中发生密封效果恶化的情况。


6耐腐蚀性、耐化学性


    示例:很多真空镀膜过程需要化学性质活泼的过程气体。因此,有必要考虑所使用的液体是否会影响到部件或密封件。尤其是薄壁部件,如金属波纹管,容易受到腐蚀。如有必要,应该在测试中确定其使用寿命。对于特殊的应用,可能可能还会对材料有更多要求。


 

 一般的规则是:所需工作压力越低,对材料的要求越高,可使用的材料选择性越小。因此,特别在HV(超高真空)技术中,材料的选择非常重要。




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