淺析鍍膜機(jī)結(jié)構(gòu)原理及檢漏技巧

皇明太陽(yáng)能股份有限公司 ■ 肖成珍 劉培先

一 真空鍍膜機(jī)的構(gòu)成及原理

真空鍍膜機(jī)由3部分組成(見(jiàn)圖1)：抽真空系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及鍍膜室，其中抽真空系統(tǒng)包括機(jī)械泵和油擴(kuò)散泵兩部分。

1機(jī)械泵(前級(jí)泵)

機(jī)械泵構(gòu)造如圖2所示，工作原理可用圖3的4個(gè)過(guò)程來(lái)示意描述。當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由進(jìn)氣口進(jìn)入轉(zhuǎn)子與定子之間的部分空間(圖3b中的體積A)的氣體分子將被刮片分割和壓縮，直到壓強(qiáng)增大到可以頂開(kāi)出氣口的氣閥而被排出泵外。隨著時(shí)間的延續(xù)，被抽容器中的壓強(qiáng)將逐漸減小，此種機(jī)械泵的抽真空極限為1.33×10?1Pa。抽速與轉(zhuǎn)速及體積A的大小有關(guān)，一般每秒幾升左右，對(duì)于2X-2型旋片真空泵，泵軸轉(zhuǎn)速為450r/min，抽氣速率為2L/s。

圖2 旋片式機(jī)械泵的結(jié)構(gòu)

2油擴(kuò)散泵(次級(jí)泵)

油擴(kuò)散泵構(gòu)造如圖4所示，其原理是利用高速定向運(yùn)動(dòng)的油蒸氣使氣體分子獲得定向移動(dòng)的動(dòng)能。

圖3 機(jī)械工作過(guò)程示意圖

圖4 油擴(kuò)散泵的結(jié)構(gòu)

3真空室(鍍膜室)

鍍膜室室體采用前開(kāi)門(mén)、立式圓筒形鋼板結(jié)構(gòu)。在室內(nèi)，頂部中央均勻安裝3個(gè)圓柱形磁控旋轉(zhuǎn)靶為陰極，圓筒室壁接地為陽(yáng)極。靶及鍍膜室構(gòu)成一個(gè)同軸圓柱型磁控濺射系統(tǒng)，如圖5所示。

在室頂部及靶中心水平安裝一個(gè)制有“V”形滾珠導(dǎo)軌的固定內(nèi)齒圈，作為工件架公轉(zhuǎn)盤(pán)的支撐軌道。公轉(zhuǎn)盤(pán)也是一個(gè)內(nèi)齒圈，直流控制電機(jī)減速后通過(guò)皮帶輪與旋轉(zhuǎn)密封軸相連，旋轉(zhuǎn)密封軸上端的動(dòng)力小齒輪與公轉(zhuǎn)盤(pán)嚙合。在公轉(zhuǎn)盤(pán)的一個(gè)同心軸上，均勻分布著30根自轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸下端的小齒輪與固定內(nèi)齒圈嚙合，每根自轉(zhuǎn)軸上端套裝一個(gè)被鍍工件，電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)旋轉(zhuǎn)密封軸傳入真空室。小齒輪傳動(dòng)公轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)自轉(zhuǎn)軸公轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)軸小齒輪與支撐軌道的固定內(nèi)齒圈嚙合而做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速是公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的16倍。

圖5 鍍膜室結(jié)構(gòu)

4復(fù)合真空計(jì)

復(fù)合真空計(jì)由熱電偶真空計(jì)(圖6)和電離真空計(jì)(圖7)組成。熱電偶真空計(jì)是利用在低壓強(qiáng)環(huán)境中氣體的熱傳導(dǎo)與壓強(qiáng)有關(guān)的原理制成。電離真空計(jì)是利用氣體電離時(shí)產(chǎn)生的離子流與壓強(qiáng)有關(guān)的原理制成。

圖6 熱偶計(jì)真空結(jié)構(gòu)

圖7 電離真空計(jì)結(jié)構(gòu)

二 真空鍍膜機(jī)的檢漏技巧

綜上所述，設(shè)備真空閥門(mén)多，在生產(chǎn)過(guò)程中，抽速慢是最常見(jiàn)、最典型的設(shè)備故障，原因包括泵工作不良、系統(tǒng)放氣、系統(tǒng)漏氣。其中絕大多數(shù)是由于存在漏點(diǎn)造成的，需要從漏氣區(qū)域的快速判斷、排查真空機(jī)組(光欄閥處加盲板)、真空室檢漏3方面入手進(jìn)行漏點(diǎn)的確定，以期順利解決問(wèn)題，正常生產(chǎn)，保證產(chǎn)品加工質(zhì)量。

1漏氣區(qū)域的快速判斷

一臺(tái)正在使用的SCS-850Z鍍膜機(jī)出現(xiàn)抽速慢的現(xiàn)象后，應(yīng)從最常見(jiàn)的幾個(gè)故障點(diǎn)入手，檢查門(mén)封條有無(wú)損傷、有無(wú)雜質(zhì)和灰塵，如存在上述問(wèn)題，應(yīng)擦拭干凈并均勻涂抹高真空脂。

接下來(lái)再判斷前級(jí)泵是否有故障，方法是觀察機(jī)械泵油窗，看油位、油色。油位應(yīng)在油標(biāo)線偏上位置，過(guò)高會(huì)導(dǎo)致機(jī)械泵噴油；過(guò)低會(huì)影響潤(rùn)滑效果，影響系統(tǒng)抽速，造成設(shè)備損壞。檢查油的顏色，機(jī)械泵油應(yīng)呈淡黃色、透明，如顏色發(fā)黑，則是雜質(zhì)或泵腔內(nèi)有磨損現(xiàn)象；如油泛白，則是冷卻水混入油中。油變質(zhì)直接影響泵的潤(rùn)滑和密封效果，導(dǎo)致抽速降低或抽不動(dòng)。接著再檢查機(jī)械泵電磁閥，方法是兩手指按住電磁閥的進(jìn)氣口，手感覺(jué)到進(jìn)氣則說(shuō)明該閥已壞，需更換新電磁閥。

測(cè)預(yù)抽時(shí)間是判斷機(jī)械泵能力最可靠、快捷的方法。正常情況下，預(yù)抽至真空度10Pa，一般在3～4min之間，如預(yù)抽時(shí)間超過(guò)5min，基本上可以認(rèn)定是機(jī)械泵原因造成整機(jī)抽速慢。

檢查完機(jī)械泵，再檢查擴(kuò)散泵和電爐。先看電控柜的爐溫是否呈下降趨勢(shì)，檢查電爐絲是否完好，爐盤(pán)高度是否合適。上述問(wèn)題檢查完后，再檢查轉(zhuǎn)架主軸是否漏氣，方法是打開(kāi)轉(zhuǎn)架電機(jī)開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)電位器，使轉(zhuǎn)架反復(fù)開(kāi)停幾次，觀察復(fù)合真空計(jì)是否有變化，有變化則證明轉(zhuǎn)架密封漏氣，反之則證明轉(zhuǎn)架密封良好。

檢查光欄閥，辦法是關(guān)閉2～3s，再反復(fù)開(kāi)關(guān)幾次，看復(fù)合計(jì)真空度變化情況，如真空度能很快恢復(fù)原值，證明光欄閥密封完好，反之，則光欄閥密封有漏氣地方。接下來(lái)，再檢查真空室頂?shù)慕刂归y，方法是把氮?dú)?、氬氣流量?jì)置于關(guān)閉位置，打開(kāi)氬氣開(kāi)關(guān)，看復(fù)合計(jì)真空度變化情況，是否很快恢復(fù)到原來(lái)位置，再連續(xù)重復(fù)幾次，如真空度連續(xù)變化，則說(shuō)明截止閥處漏氣，需要修復(fù)。如第一次真空度有變化，再開(kāi)氬氣開(kāi)關(guān)時(shí)，無(wú)變化了，則證明截止閥完好。

2真空系統(tǒng)的排查

快速檢查完上述幾個(gè)方面后，在沒(méi)找到漏點(diǎn)的情況下，進(jìn)入下一個(gè)步驟——丙酮檢漏。把真空度抽至1.0×10?2Pa以上，注射器內(nèi)吸滿丙酮后，用丙酮依次對(duì)觀察窗玻璃、觀察窗擋板軸、門(mén)封條進(jìn)行檢漏。檢漏時(shí)，把丙酮噴注到各個(gè)密封點(diǎn)上，觀察真空計(jì)有無(wú)變化，這時(shí)真空度上升或下降都說(shuō)明該部位漏氣。檢漏時(shí)應(yīng)注意先檢動(dòng)密封，再檢靜密封。前面檢完后，再檢查光欄閥軸、熱偶計(jì)密封點(diǎn)、電離計(jì)密封點(diǎn)、截止閥密封點(diǎn)以及靜密封點(diǎn)。如仍確定不了漏點(diǎn)，則應(yīng)逐步分級(jí)排查，在機(jī)械泵正常的情況下，當(dāng)機(jī)立斷，在鍍膜機(jī)光欄閥處打開(kāi)連接螺絲，加盲板。對(duì)高閥后部分抽高真空4h，抽到極限級(jí)10?4Pa后，測(cè)漏率，從10?4Pa數(shù)量級(jí)降到1.0×10?2Pa，用時(shí)大于12s正常，低于12s則說(shuō)明有漏點(diǎn)。一般情況下，前級(jí)閥軸密封、預(yù)抽閥周密封以及高閥密封均因動(dòng)作頻繁，很容易 使密封圈磨損而造成漏氣。以上判定后，應(yīng)檢查真空室，辨別是靶漏氣，還是支桿、襯板、轉(zhuǎn)架放氣。方法是依次拆下支桿、鋁靶(銅靶、不銹鋼靶)、轉(zhuǎn)架、襯板，拆完后把靶座處用盲板封好，把高閥處的膜片、油污清洗干凈，排除放氣，關(guān)真空室門(mén)，測(cè)抽速，抽至5.0×10?4Pa用時(shí)小于15min屬于正常。將轉(zhuǎn)架、支桿裝入真空室，測(cè)抽速，一般抽氣時(shí)間比空爐時(shí)多用2～3min。如裝入轉(zhuǎn)架、支桿后的抽氣時(shí)間比空爐時(shí)多用5min以上，便可確定轉(zhuǎn)架與支桿等放氣，需要徹底清理。在排除以上問(wèn)題后，如抽速仍慢，則應(yīng)拆靶檢查各處密封件，尤其是靶座及其密封。

3真空放氣

有人質(zhì)疑放氣性對(duì)抽速是否如此大的影響，但事實(shí)確是如此。在實(shí)際生產(chǎn)使用中有一臺(tái)鍍膜機(jī)抽速越來(lái)越慢，產(chǎn)能明顯降低，在排查各漏點(diǎn)后沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行空爐測(cè)抽至5.0×10?3Pa ，用時(shí)13min，抽速正常；待把轉(zhuǎn)架裝入，再抽試至5.0×10?3Pa ，用時(shí)28min，差異之大令人難以置信。于是對(duì)轉(zhuǎn)架進(jìn)行徹底清理，拆卸自轉(zhuǎn)軸承，用丙酮清洗晾干，裝入再試，測(cè)抽速僅為15.3min，抽速正常。裝配完好，正常投入生產(chǎn)。

三 結(jié)論

掌握鍍膜機(jī)的構(gòu)造原理及檢漏方法技巧，對(duì)鍍膜機(jī)的維護(hù)和延長(zhǎng)使用壽命，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量都至關(guān)重要。

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