Při dvojím působení tepla 400–500 °C a vysokého vakua (≤10⁻³ Pa) dochází k katastrofálnímu selhání konvenčních těsnění – guma karbonizuje, kov se teče a uvolňování plynů kontaminuje komory. Tento článek odhaluje...proč fungují pouze speciální materiály, s odhalením faktů o nákladech a přínosech a inženýrství.
I. Proč jsou speciální materiály neobchodovatelné
1. Tři zabijáci konvenčních materiálů
- Organické látky (guma/plasty):
Pyrolýza nad 327 °C (limit FFKM), odplynění prudce stoupá na10⁻⁵ mbar·L/s(1000x překročení limitu).
- Obecné kovy (nerezová ocel 304):
Relaxace tečení při 480 °C, zachování napětí <60 %.
- Standardní grafitová těsnění:
Nekontrolovatelně oxiduje! Úbytek hmotnosti začíná při 420 °C na vzduchu.
2. Rozhodující vlastnosti vítězných materiálů
| Materiál | Unikátní hrana | Certifikované limity |
|---|---|---|
| Kovové měchy (Inconel 625) | Nulové odplyňování, proti tečení | >95% zachování napětí při 650 °C |
| Oxidační odolný grafit | Téměř nulová součinitel tepelné roztažnosti (∆T=500℃) | Odplyňování ≤1,5×10⁻¹⁰mbar·L/s |
| Mo-potažený grafit | Kyslíková bariéra | 600 °Cve vzduchu (průlom) |
Bolestivá lekceZ továrny na fotovoltaické lakování s těsněními z nerezové oceli 304 unikl materiál10⁻³ mbar·L/spo 72 hodinách při 480 °C, sešrotování waferů v hodnotě 2 milionů dolarů.
II. Rozklad výkonnosti
1. Systémy kovových měchů
- Král dynamických těsněníLaserem svařované vlnovce kompenzují teplotní posun ±5 mm.
- Kritické procesy:
Pulzní svařování v ochranné atmosféře argonu (HAZ < 0,1 mm) → Odlehčení pnutí ve vakuu → Elektrolytické leštění (Ra ≤ 0,4 μm).
- Realita nákladů: 1 200–3 000/ks (10x těsnění), ale >10 let bez údržby.
2. Těsnění z grafitu odolného proti oxidaci
- Šampion hodnoty statického těsněníPřísady SiC umožňují toleranci teploty vzduchu 600 °C.
- Klíče procesu:
Kalandrování grafitové fólie → impregnace roztokem ZrP → spékání při 1 200 °C.
- Cenová výhoda80–300/ks (1/10 vlnovce), ideální pro statické příruby.
III. Instalace a výroba – klíčové produkty
1. Pokyny pro instalaci měchů
- Přesné předpětíTolerance krouticího momentu <±5 % (nadměrné stlačení rozdrtí měchy):
Vzorec:
T = 0,2 × d × F(d: průměr šroubu, F: návrhové zatížení) - Koaxiální zarovnáníOdsazení >0,05 mm/m lomítka, životnost 90 %.
- Povinné pečení48 hodin předehřívání při 200 °C (dle SEMI F47) – vynechejte a kontaminujte vakuum.
2. Úskalí grafitového těsnění
- Žádná nadměrná komprese>35% kompresních lomů grafitu (slyšitelná „prasklina“ = selhání).
- Povrchová úpravaDrsnost příruby Ra ≤ 1,6 μm (optimální zrcadlový lesk) – jinak se netěsnost zdvojnásobí.
IV. Revoluce celkových nákladů na vlastnictví
| Řešení | Počáteční náklady | Životnost | 10leté celkové náklady na vlastnictví* |
|---|---|---|---|
| Kovové měchy | 2 800 USD/ks | >10 let | 2 800 dolarů |
| Oxidační odolný grafit | 200 dolarů/ks | 2 roky | 1 000 dolarů |
| Standardní kovový O-kroužek | 30 dolarů/ks | 3 měsíce | 12 000 dolarů |
* Podmínky: vakuum 450 °C, provoz 8 000 hodin/rok
ZávěrCelkové náklady na vlastnictví Bellows jsou jen…23 %O-kroužků s téměř nulovými prostoji.
Verdikt inženýrství
- Dynamická těsnění (rotace/pohyb):
Pouze kovové měchy(Inconel 625/Haynes 230) – žádné kompromisy. - Statická těsnění (příruby/kryty):
Upřednostnitgrafit odolný proti oxidaci(citlivé na cenu), nebovlnovce + svařovaná těsnění(nulové úniky – klíčové).
Varování před krvácejícími okraji:
- Nikdy nezkoušejte těsnění z pryže/plastu >400 °C (ani když se prodávají jako „HT“);
- Nepečené vakuové systémy = tikající bomby;
- Přesnost instalace určuje 90 % životnosti těsnění – úspora 100 % při zarovnání může stát 1 milion.
Konečná odpověďVýběr těsnění není o ceně, ale o...přežití systémuVe vakuovém pekle o teplotě 400–500 °C zajišťují spolehlivou rovnováhu mezi cenou a výkonem pouze správné materiály, přesné provedení a dodržování norem.
Čas zveřejnění: 10. července 2025