Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования Коновалов Владимир Вячеславович

Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования
<
Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Коновалов Владимир Вячеславович. Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования : диссертация... кандидата технических наук : 05.27.06 Москва, 2007 136 с. РГБ ОД, 61:07-5/3068

Введение к работе

Актуальность проблемы

С развитием вакуумных технологий происходит все большая концентрация технологических операций в единой вакуумной технологической линии что влечет за собой увеличение числа различных механизмов, служащих для перемещения, позиционирования изделий, а также выполнения технологических операций Эти механизмы должны работать в вакууме и при этом должны иметь низкий износ и не нарушать весьма жесткие требования к чистоте технологической среды, как по общему давлению, так и по парциальным давлениям различных активных газов, особенно углеводородов, оксидов углерода и паров воды Так в установках молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) число кинематических пар достигает нескольких десятков, а требуемое предельное остаточное давление составляет рост= 5 109 Па, допустимое рабочее давление рдоп=6 6 108 Па и парциальные давления активных газов Н2 - 3 108 Па, Н20 -2,6 10"10 Па, СО - 1 3 Ю-10 Па, N2 - 2 10"8 Па, С02 - 1 3 10"' Па

Состав остаточных газов в сверхвысоком вакууме в значительной мере состоит из водорода, а в высоком вакууме - из водорода и паров воды, взаимодействие которых с материалами вакуумных технологических систем может приводить к ряду негативных явлений, таких как водородный износ, образование углеводородов, гидридов и т п, которые приводят к ухудшению качества остаточной среды, способствуют снижению работоспособности оборудования и увеличению издержек производства, связанных с заменой изношенных узлов

Процессы взаимодействия остаточных газов с поверхностями при трении и изнашивании пар трения механизмов, работающих в вакууме, рассматривались в работах Александровой А Т , Папко В М , Деулина Е А , Кужмана А Г и других исследователей Режимы обезгаживания стенок вакуумных камер и внутрикамерной оснастки представлены табличными значениями в справочниках по вакуумной технике Однако, существенное влияние на фрикционные характеристики пар трения и процессы газовыделения в вакууме оказывают сорбированные на поверхности остаточные газы и особенно газы, содержащие водород В известных научных работах эти аспекты работоспособности элементов вакуумного технологического оборудования изучены недостаточно

Поэтому, целью работы является повышение работоспособности пар трения и уточнение режимов обезгаживания элементов вакуумного технологического оборудования путем изучения влияния на эти процессы сорбции остаточных газов

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

- уточнить источники, определяющие газообмен при трении в вакууме и
обезгаживании элементов вакуумного технологического оборудования,

разработать модель, связывающую наводораживание металлических элементов вакуумного оборудования с физическими характеристиками материалов и условиями процесса трения в вакууме,

разработать методику экспериментальных исследований для определения параметров наводораживания металлов при трении и при выдержке в водо-родосодержащей остаточной атмосфере или во влажной среде,

разработать стенд и провести экспериментальные исследования процессов газообмена при трении и обезгаживании поверхностей в вакууме,

разработать методику расчета газовых потоков в кинематических парах и на свободных поверхностях элементов вакуумных систем с учетов влияния сорбата остаточных газов

Методы исследований

Теоретические исследования проводились на основе теории теплопроводности, теории адсорбции, теории диффузии в металлах, базировались на основных положениях тепло- массопереноса Экспериментальные исследования включали методы вторично-ионной масс-спектроскопии (ВИМС) и ОЖЕ-анализа для исследования химического состава поверхности и распределения элементов по глубине до 10 мкм Для создания методик расчета процессов наводораживания применялись методы физико-математического моделирования процессов тепло- и массообмена в приповерхностных слоях фрикционных пар

В ходе исследований применялись компьютерные методы - регистрация измеряемых параметров с использованием быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП), расчеты моделей процессов тепло- и газообмена с использованием современных компьютерных программных пакетов

для символьных вычислений, использование современной цифровой фототех-

ники для регистрации процесса фрикционного взаимодействия в ходе экспериментальных исследований Научная новизна

  1. Впервые показано, что на работоспособность механизмов, работающих в вакууме, существенное влияние оказывает «наводораживание» материалов кинематических пар, а главным источником растворенного водорода и его изотопов являются адсорбированные слои молекул, в основном воды, на поверхностях пар трения

  2. Выявлена взаимосвязь процессов диффузии составляющих сорбата остаточных газов с концентрацией растворенного в приповерхностных слоях водорода для зоны свободной поверхности и зоны контакта для пар трения

  3. Разработана математическая модель изменения во времени потока газовыделения при прогреве элементов вакуумных систем, необходимая для уточнения режимов обезгаживания стенок вакуумной камеры и внутрикамерной арматуры

Практическая ценность

Разработана оригинальная методика исследования процессов газообмена в парах трения механизмов, работающих в вакууме, основанная на искусственном наводораживании материалов кинематических элементов

Разработана методика выбора режимов обезгаживания элементов вакуумных систем, учитывающая влияние сорбата остаточных газов и позволяющая дополнить имеющиеся справочные данные по газовыделению прогреваемых вакуумных материалов

Создан компактный вакуумный трибометр оригинальной конструкции, позволяющий проводить исследования вакуумных и фрикционных характеристик материалов в условиях сверхвысокого вакуума

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях каферды МТ-11 «Электронные технологии в машиностроении» МГТУ им Н Э Баумана, на 5-й и Международной конференции «Вакуумная наука и техника» (Гурзуф, 1998), Международной трибологической конференции «ІТС-2СЮ0» (г Нагасаки, Япония), 9-м Симпозиуме по трибологии «NORDTRIB-2000» (г Порвоо, Фин-

лядния), Объединенной вакуумной конференции «JVC-8», Конференции

«Ярофри-2000» (г Ярославль, 2000), Конференции «SIMS Europe - 2000» (г Мюнстер, Германия), 2-м Международном Трибологическом Конгрессе «WTC-2001» (г Вена, Австрия), 7-й Европейской вакуумной конференции «EVC-7» (г Мадрид, Испания), Объединенном Русско-Японском семинаре по нанотехнологии «Future trends in tribology 2002» (г Москва), 16-м Международном вакуумном конгрессе «IVC-16» (г Венеция, Италия, 2004) и др

Разработанный в рамках данной работы вакуумный трибометр использовался при проведении экспериментальных исследований в соответствии с Соглашением № 724-2066434/2001-05 от 14 09 2001 между CSIC, г Мадрид, Испания и МГТУ им Н Э Баумана Получен акт о внедрении

Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 печатных работах

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов по работе, библиографического списка использованной литературы из 81 наименования и изложена на 135 страницах машинописного текста, включает в себя 49 рисунков и 14 таблиц

Похожие диссертации на Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования