May 23, 2022
4. Kiểm tra và đánh giá hoạt động ở trong buồng chân không
Nhìn chung, buồng kiểm tra đã trở thành một phần thiết yếu quyết định chất lượng và tuổi thọ của sản phẩm. Việc sử dụng chúng đã nâng cao việc sản xuất.Buồng chân không bổ sung một yếu tố khác để kiểm tra sản phẩm bằng cách cung cấp khả năng tạo ra môi trường không có hạt và khí quyển.
Buồng chân không là một phần quan trọng trong quá trình thử nghiệm các bộ phận và thành phần ngoài không gian, cần thiết để đảm bảo an toàn cho các phi hành gia. chúng cũng được sử dụng để cung cấp dữ liệu liên quan đến các sản phẩm hàng ngày như thực phẩm, thuốc và hóa chất, đây là một chức năng quan trọng đối với buồng chân không.
Lợi ích của buồng chân không là khả năng tạo ra các điều kiện môi trường với áp suất, độ ẩm, nhiệt độ và bức xạ thay đổi để hỗ trợ ngành công nghiệp phát triển và hoàn thiện sản phẩm của họ.
4.1. Làm khô
Yếu tố số hai gây hư hỏng sản phẩm là độ ẩm, có thể gây hư hỏng nhanh chóng và không thể phục hồi. Để chống lại vấn đề này, các nhà sản xuất đặt sản phẩm vào buồng chân không hút ẩm ngay lập tức và hiệu quả hơn là khử nước.
Phương pháp làm khô khác nhau tùy thuộc vào sản phẩm. Các sản phẩm có tính đàn hồi cao hơn có thể được làm khô rất mạnh với việc tạo chân không nhanh chóng, trong khi các sản phẩm nhạy cảm hơn có thể yêu cầu cách tiếp cận nhẹ nhàng hơn.
4.2. Lớp phủ
Lớp phủ chân không hoặc lắng đọng màng mỏng sử dụng buồng chân không để áp dụng một lớp sơn mỏng và ổn định trên bề mặt đế để bảo vệ bề mặt đế khỏi bị mài mòn và giảm hiệu quả sử dụng. Độ dày của các lớp phủ chân không thay đổi trong khoảng 0,25 đến 10 micrômét, tức là từ 0,01 đến 0,4 phần nghìn inch. Có một số loại lớp phủ được áp dụng bằng cách sử dụng lớp phủ chân không, bao gồm PVD, hồ quang catốt và lắng đọng lớp nguyên tử. Lớp phủ chân không được sử dụng bởi các công ty, nhà sản xuất chất bán dẫn, nhà sản xuất dụng cụ y tế, hàng không vũ trụ và nhà sản xuất ô tô.
4.3. Khử khí
Khử khí chân không là một phương pháp để loại bỏ các khí hòa tan khỏi chất lỏng bằng cách giảm áp suất bên trong bình chứa có chất lỏng bên trong. Trong quá trình sản xuất kim loại, vật liệu có thể bị nhiễm khí dư, có thể dẫn đến sự không hoàn hảo và ảnh hưởng đến hiệu suất của kim loại. Trong sản xuất thép nóng chảy, quá trình khử khí chân không được sử dụng để loại bỏ hydro và oxy khỏi vật liệu được nung nóng. Bằng cách giảm áp suất trong buồng chân không, khí trở nên ít hòa tan hơn và tách khỏi kim loại nóng chảy. Sau khi khí được loại bỏ, nó được đẩy ra khỏi buồng và buồng trở lại áp suất bình thường.
4.4. Thử nghiệm sản phẩm
Buồng chân không có khả năng nhân đôi các điều kiện môi trường và khí quyển khác nhau. Khi một sản phẩm được sử dụng ở độ cao, sâu trong đại dương hoặc ngoài không gian, tính năng của sản phẩm phải được kiểm tra để đảm bảo khả năng làm việc của nó khi bị gây áp lực. Các buồng chân không có thể được thiết lập và điều chỉnh cho bất kỳ độ sâu hoặc chiều cao nào để kiểm tra các giới hạn của một bộ phận.
Một trong những lợi ích của việc sử dụng buồng chân không, so với các phương pháp thử nghiệm truyền thống khác, là lượng thời gian cần thiết để hoàn thành thử nghiệm vì có thể dễ dàng lập trình cho nhiều điều kiện và môi trường khác nhau trong buồng. Điều này đặc biệt đúng đối với các sản phẩm sẽ phải đối mặt với các điều kiện khắc nghiệt. Điều bắt buộc là chúng phải được kiểm tra và chứng nhận về sự an toàn của những người sẽ dựa vào chúng.
4.5. Kết tinh
Quá trình kết tinh là một ví dụ về cách các buồng chân không có thể tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Sự hình thành các tinh thể xảy ra khi dung dịch lỏng để lại cặn rắn. Trong điều kiện tự nhiên và bình thường, quá trình này diễn ra trong vài giờ hoặc vài thế kỷ. Sản xuất hiện đại không có thời gian để chờ đợi quá trình kết tinh tự nhiên. Buồng chân không tăng tốc quá trình bằng cách loại bỏ chất lỏng từ các dung dịch bão hòa để lại cặn tinh thể. Sấy chân không là một trong những cách đơn giản nhất để giảm kích thước của tinh thể và cải thiện tính đồng nhất của chúng bằng cách giảm hiệu ứng phân tách.
4.6. Chưng cất
Chưng cất chân không (VDU) được thực hiện ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển, không giống như chưng cất trong khí quyển. Khái niệm này là các hợp chất sôi ở nhiệt độ thấp hơn khi hạ áp suất. Quá trình chưng cất chân không có khả năng tách các hợp chất ở nhiệt độ thấp hơn do áp suất thấp hơn. Chức năng quan trọng của quá trình là làm cho chất lỏng sôi để tạo ra hơi để các vật liệu trong hơi có thể được tách ra. Sau khi quá trình tách hoàn thành, các vật liệu được tách ra sẽ được cô đặc và tái hóa lỏng.
4.7. Khử trùng
Buồng chân không được thiết kế để loại bỏ tất cả các vật liệu, hạt, chất gây ô nhiễm và các vật chất khác trong môi trường có áp suất thấp. Quá trình này tạo ra một điều kiện là không có vật chất sống. Khi hơi ẩm và các túi khí được loại bỏ, nó cũng loại bỏ mọi ô nhiễm vi sinh vật. Trong sản xuất dụng cụ y tế, trước khi đóng gói, chúng được đặt trong buồng chân không dưới áp suất thấp để loại bỏ vi khuẩn, nấm, vi rút hoặc các chất gây ô nhiễm khác. Điều này đảm bảo rằng thiết bị không có ký sinh trùng và vi khuẩn trước khi vận chuyển để sử dụng.
4.8. Làm mát
Việc sử dụng buồng chân không để làm mát là loại bỏ nhanh chóng hơi ẩm từ các sản phẩm có hàm lượng nước cao. Khi áp suất giảm, hơi ẩm được thoát ra ngoài, đồng thời làm thất thoát nhiệt. Áp suất giảm, ngoài việc loại bỏ độ ẩm, còn lấy đi năng lượng trong sản phẩm dưới dạng nhiệt tạo ra quá trình làm mát nhanh chóng. Quá trình làm mát chân không mất khoảng 15 đến 30 phút. Phương pháp làm nguội sản phẩm đồng đều và đồng đều, giúp tăng thời hạn sử dụng của chúng. Một lợi ích khác của làm mát chân không là hiệu quả về chi phí vì nó đòi hỏi ít năng lượng hơn nhiều so với các phương pháp làm mát truyền thống.
5. Thiết kế của buồng chân không
Cần cân nhắc một số yếu tố khi lựa chọn hoặc thiết kế một buồng chân không. Đầu tiên là vật liệu có khả năng chịu được lượng áp lực tạo ra. Các sai sót trong thiết kế có thể làm suy yếu khả năng của buồng để thực hiện đúng và hoàn thành chức năng mong muốn của nó.
Một buồng chân không được thiết kế và xây dựng tốt có khả năng cung cấp các chức năng chính xác và có thể lặp lại. Khi kiểm tra các buồng có sẵn, những thứ cần kiểm tra là hình dạng của buồng, loại vật liệu, các thành phần cấu trúc khác nhau, độ hoàn thiện bề mặt và cơ chế điều khiển.
5.1. Vật liệu
Hầu hết các buồng thử nghiệm đều sử dụng cùng một loại kim loại và vật liệu để xây dựng chúng, đó là hợp kim thép và thép không gỉ. Buồng chân không có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau do bản chất của cách hình thành chân không. Quy tắc hướng dẫn duy nhất là vật liệu phải có khả năng chịu được những thay đổi mạnh mẽ về áp suất.
Khi các nhà sản xuất chọn vật liệu để cấu tạo một buồng chân không, họ sẽ đưa ra quyết định dựa trên độ bền, áp suất và khả năng xuyên thấu của vật liệu. Không giống như buồng môi trường, buồng chân không có thể được làm bằng thủy tinh và nhựa cũng như nhôm, đồng thau, gốm mật độ cao và acrylic.
5.2. Hình dạng
Trong nhiều trường hợp, khi mọi người hình dung về một buồng chân không, họ nghĩ đến những buồng kính nhỏ được tìm thấy trong các phòng học. Trong giai đoạn thiết kế buồng chân không, sau khi chọn vật liệu, lựa chọn tiếp theo là hình dạng của buồng, có thể là hình trụ đứng hoặc hình trụ nằm ngang, hình cầu và hình lập phương hoặc hình hộp chữ nhật. Khía cạnh này của quyết định được xác định bởi ứng dụng mà buồng sẽ được sử dụng từ thử nghiệm sản phẩm đến thi công lớp hoàn thiện. Trong trường hợp buồng chân không trong hoạt động lắp ráp, nó phải có khả năng tạo áp suất nhanh chóng giữa các chu kỳ sản phẩm.
5.3. Các thành phần cấu trúc
Có vô số yếu tố cấu trúc cần được xem xét khi lập kế hoạch cho một buồng chân không vì chúng có thể được cấu hình theo nhiều cách khác nhau. Mối quan tâm thiết yếu trong khía cạnh này của kế hoạch là tính ổn định và khả năng phục hồi của buồng. Đưa ra những lựa chọn không tốt có thể gây bất lợi cho hiệu suất của buồng.
Các thành phần cấu trúc của buồng chân không có vẻ không quan trọng đối với tính năng của nó do chúng chỉ là phụ và phụ. Bản lề yếu của vật liệu không phù hợp hoặc chất bịt kín kém có thể ảnh hưởng cũng như làm giảm tuổi thọ của buồng chân không và hiệu suất của nó. Các bộ phận tăng cứng, chân đế, dây buộc, bản lề và các điểm nâng phải được kiểm tra và xem xét cẩn thận trong thiết kế buồng chân không.
5.4. Hoàn thiện bề mặt
Một điều khác, điều mà có vẻ là một mối quan tâm nhỏ, là lớp hoàn thiện bên trong buồng chân không. Trước đây, phần hoàn thiện của buồng chân không không được coi là một mối quan tâm thiết kế quan trọng. Nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng bề mặt hoàn thiện của buồng chân không có ảnh hưởng khác nhau đến tốc độ bơm tùy thuộc vào phạm vi áp suất.
Tác động lớn nhất của hoàn thiện bề mặt được phát hiện nổi bật hơn trong các dải áp suất cao hơn. Dữ liệu dường như chỉ ra rằng để đạt được hiệu suất tốt nhất từ buồng chân không, điều quan trọng là bên trong phải có bề mặt nhẵn và được giữ sạch sẽ.
5.5. Lắp ghép
Lựa chọn phương pháp ghép nối chính xác là rất quan trọng trong việc ngăn ngừa rò rỉ từ buồng. Ba phương pháp ghép nối phổ biến nhất là hàn, hàn vảy cứng (Brazing) và dán.
+ Hàn: là phương pháp tốt nhất để hàn kín buồng chân không và ngăn ngừa rò rỉ. Có nhiều kỹ thuật hàn có thể được sử dụng nhưng phải được thực hiện bởi thợ hàn được đào tạo chuyên sâu vì hàn làm thay đổi tính chất của kim loại. Các loại phương pháp có thể sử dụng là hàn đối đầu, hàn mép, hàn góc, hàn xì và hàn mép.
+ Hàn vảy cứng: là một phương pháp nối kim loại bằng cách nấu chảy một kim loại vào mối nối giữa các kim loại. Kim loại được nấu chảy có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn các kim loại tham gia. Để phương pháp này thành công, các kim loại được nối phải bền và dễ uốn. Ngoài ra, hàn là một phương pháp đắt tiền và phải được lựa chọn cẩn thận.
+ Dán: là một phương pháp để ghép vật liệu nhưng chỉ áp dụng được trong những điều kiện đặc biệt. Các loại keo sẽ bao gồm epoxy hiệu suất cao để niêm phong các khoang nhôm. Các chất kết dính được chọn phải chịu được dung môi, chất bôi trơn, cồn và một số loại axit nhất định.
5.6. Van và đồng hồ đo
Tất cả các buồng chân không đều được trang bị van và đồng hồ đo. Van hỗ trợ loại bỏ các hạt và độ ẩm bên trong cũng như cung cấp khí cho quá trình. Đối với các biện pháp phòng ngừa an toàn, buồng chân không có van xả, bảo vệ buồng và mẫu. Đồng hồ đo là cần thiết để đo và hiển thị áp suất buồng chân không.
5.7. Bộ điều khiển
Giống như tất cả các buồng thử nghiệm, có nhiều sự lựa chọn khi nói đến bộ điều khiển cho buồng chân không. Một số hệ thống hoàn toàn thủ công, đòi hỏi phải điều chỉnh và giám sát. Bộ điều khiển tự động cho phép người dùng thiết lập các thông số của quá trình. Khi quy trình bắt đầu, hệ thống sẽ điều chỉnh áp suất, nhiệt độ và bất kỳ yếu tố nào khác được lập trình.
Hệ thống điều khiển tự động có cấu hình với phần mềm có thể tùy chỉnh và nhiều phương pháp thu thập dữ liệu. Việc lựa chọn bộ điều khiển thường được xác định bởi mức độ quan trọng của ứng dụng và kích thước của buồng chân không. Các buồng nhỏ hơn có thể chỉ cần một máy đo đơn giản để theo dõi bơm và áp suất, trong khi các buồng lớn hơn có thể yêu cầu một hệ thống phức tạp hơn.
Kết luận
1. Buồng chân không loại bỏ không khí và áp suất khỏi vỏ bọc hạn chế để kiểm tra tác động của chân không lên các bộ phận, vật liệu, linh kiện và cụm máy hoặc thực hiện các ứng dụng cho hoạt động sản xuất.
2. Trong công nghiệp, nhu cầu kiểm tra độ cao, làm khô và hiếm khí trong các điều kiện và môi trường chân không được kiểm soát và có thể tái tạo. Các loại thử nghiệm này giúp thiết lập chất lượng và độ bền của sản phẩm.
3. Buồng chân không được thiết kế để phù hợp với nhu cầu của các ngành công nghiệp mà chúng phục vụ.
4. Chân không là không gian có áp suất thấp, nơi tất cả các vật chất đã được loại bỏ có thể ảnh hưởng đến quá trình thử nghiệm hoặc sản xuất.
5. Lợi ích của buồng chân không là khả năng tạo ra các điều kiện môi trường với áp suất, độ ẩm, nhiệt độ và bức xạ thay đổi để hỗ trợ ngành công nghiệp phát triển và hoàn thiện sản phẩm của họ.