Warum die Oberflächenbeschaffenheit der Gegenstücke Ihrer Dichtung wichtig ist
Was würden Sie tun, wenn ein Dichtungssystem an Ihrer Halbleiterprozessanlage vorzeitig ausfällt oder nicht mehr richtig funktioniert? Ihr erster Instinkt wäre, zu prüfen, ob die Dichtung defekt ist. Die häufigsten Punkte auf der Checkliste für Dichtungsfehler sind Chemie, Prozessdruck und lokale Temperatur.
Einige wichtige Punkte fehlen jedoch in dieser Liste. Diese beziehen sich auf die Stopfbuchsenbeschläge und ihre entsprechende Oberflächenrauheit. Solche subtilen Aspekte des Beschlagsdesigns können über die Funktionsfähigkeit einer Dichtung entscheiden und insbesondere die dynamische Lebensdauer eines Dichtungselements beeinträchtigen.
Der Begriff "Oberflächengüte" bezieht sich in der Regel auf den Grad der Politur oder Texturierung der Oberfläche eines Teils oder einer Komponente. Die Parameter der Oberflächengüte lassen sich durch drei objektive Messungen beschreiben: Rauheit, Welligkeit und Lage. Die Rauheit setzt sich gewöhnlich aus kleineren Unregelmäßigkeiten zusammen, während die Welligkeit aus größeren Wellen besteht. Die Lage bezieht sich auf die Richtung der vorherrschenden Narbung oder Textur auf der Oberfläche. Bei Dichtungsprodukten auf Elastomerbasis wird oft nur die Rauheit verwendet, um die Oberfläche quantitativ zu beschreiben. Zur Beschreibung der Oberflächenrauheit werden verschiedene Akronyme verwendet, darunter Ra, Rsk, Rq, Rku, Rz, RMS usw. Am häufigsten wird die Oberflächenrauheit in Mikrometern oder sogar Mikrozoll angegeben, und je kleiner die Zahl, desto feiner die Oberfläche.
Die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit hängen davon ab, ob die Dichtung aus Elastomer, Thermoplast oder einem anderen Material besteht. Die allgemeine Formbarkeit von Elastomeren ermöglicht eine größere Variationsbreite bei der Oberflächenbeschaffenheit. Obwohl die Belastung (das Gewicht, das von den Systemelementen auf die Dichtung ausgeübt wird) und der Druckunterschied in der Kammer oft dazu führen, dass sich das weiche Elastomermaterial an die texturellen Einschränkungen der Stopfbuchse anpasst, kann eine zu große Rauheit der statischen Dichtungsprodukte zu möglichen Leckagepfaden für die Medien führen. Solche Leckagen können zum Beispiel Umgebungsluft in Prozesse einführen, die sehr empfindlich auf Wasser (als Luftfeuchtigkeit) und Sauerstoff reagieren.
Nachfolgend ist eine Darstellung der lokalen Schwankungen der Oberflächenhöhe und -rauheit zu sehen, die zeigt, wie die Messungen der Oberflächenrauheit im Allgemeinen durchgeführt werden. Man kann sich leicht vorstellen, dass bei zu vielen Spitzen wie der links im Diagramm Dichtungsmaterialien durch den dynamischen Kontakt abgeschliffen oder abgenutzt würden, ganz zu schweigen davon, dass sie Schwierigkeiten hätten, sich an all die Schwankungen der lokalen Oberflächenhöhe anzupassen. Das Tal auf der rechten Seite des Bildes zeigt außerdem, wie sich eine Tasche bildet, in der Partikelverunreinigungen oder Schmiermittel eingeschlossen werden können, um die Reibung durch kontinuierliche dynamische Zyklen zu verringern.
Die Wahl der richtigen Oberflächenbeschaffenheit für die Hardwarekomponenten in Ihrer Anwendung kann komplex sein. Im Allgemeinen empfehlen wir 8 bis 12 Mikrozoll Ra (mittlere Rauheit) für dynamische Dichtungen und 16 bis 32 Mikrozoll Ra für statische Dichtungen. Die erfahrenen Ingenieure von Greene Tweed können Ihnen helfen, indem sie auf Ihre Anwendungsparameter zugreifen, um Sie bei der Wahl der richtigen Oberflächenbeschaffenheit zu unterstützen.
Außerdem sind die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit bei der Abdichtung von Gasen oder im Vakuum anders als bei der Abdichtung von Flüssigkeiten. Für die Abdichtung von Gasen oder gegen ein Vakuum wird eine feinere Oberflächenbeschaffenheit empfohlen, da die Struktur und Größe der meisten Gase es ihnen ermöglicht, durch kleinere Lücken hindurchzugehen, als dies bei Flüssigkeiten möglich wäre.
Die Oberflächenbeschaffenheit von Dichtungsstopfbuchsen wird zwar weitgehend durch den Zustand "wie bearbeitet" bestimmt, aber die Endbenutzer können den langfristigen Zustand beeinflussen. Insbesondere beim Ausbau der Dichtungen aus der Stopfbuchse und bei der Reinigung der Stopfbuchse vor dem Einbau einer neuen Dichtung können durch die Verwendung von Handwerkzeugen und Reinigungsprotokollen Rauigkeiten entstehen.
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