66
Технологический проект – это документ, в котором описывается суть решаемой проблемы, ее состояние на сегодняшний день; предлагаемые пути решения на имеющемся типовом оборудовании (типовой технологический процесс), данные об исполнителях, сведения об оборудовании, сроки выполнения работ, необходимое финансирование, необходимое привлечение сторонних организаций, рынки сбыта продукции, конкурентоспособность продукта.
6.2Общее сервисное обслуживание оборудования
6.2.1Классы и номенклатура оборудования
Следует отличать устройство от установки. К устройству подводится однофазная сеть и оно имеет установленную мощность до 1000 Вт. К установке подводится трехфазная сеть. Установка имеет установленную мощность свыше 1 кВт. Установка может иметь подводку воды, воздуха, технических газов. Различают оборудование первого габарита (до 3-х кВт), второго габарита (до 10 кВт) и третьего габарита (свыше 10 кВт). Различают оборудование до 1000 В и высоковольтное – свыше
1000 В.
По своему построению типовые электрофизические установки подразделяются на напылительные, распылительные, упрочняющие, электронно-лучевые, ионно-лучевые, ионно-плазменные, смешанные.
По типу генерации паров материалов установки делятся на установки с генерацией паров путем термического, (в том числе электронно-лучевого нагрева). Распылительные установки предназначены для распыления материалов путем ионного или высокочастотного распыления, а также для формирования пленок в разряде или плазме.
Некоторые марки установок расшифровываются следующим образом: УВН – установка вакуумного напыления; ВУП – вакуумный универсальный пост; ЭЛУ – электронно-лучевая установка; МИР – установка для формирования пленок в магнетронном разряде; УРМ – установка реактивно-магнетронного распыления в плазме или в дуге (УРМ 387.2 – БУЛАТ). Обычно после марки установки стоят цифры, отражающие модификацию разработки.
В последнее время успешно развиваются установки смешанного типа (например, марки КАТОД), которых в одной установке реализованы системы нескольких способов формирования покрытий.
Отдельную группу составляют высоковольтные лучевые установки для размерной обработки материалов (типа ЭЛУРО), для легирования полупроводниковых материалов ионными потоками (типа ВЕЗУВИЙ), для упрочнения металлов (типа ННВ).
Современные технологические установки могут быть снабжены системой автозапуска, аварийной остановки, компьютером, электронным бортовым журналом.
67
6.2.2 Правила устройства электроустановок
Электроустановки устанавливаются с разрешения строительного надзора предприятия, главного энергетика и санитарноэпидемиологической станции. Монтаж установок и приспособлений желательно проводить на первых этажах зданий с нагрузкой на перекрытие до 400 кг/м2. По линии техники безопасности составляется перечень опасных факторов, и прилагаются режимы использования оборудования (ускоряющее напряжение высоковольтного оборудования, перечень используемых материалов и методы утилизации отходов, инструкции и журналы по технике безопасности, расчеты доз облучения персонала, а также другие документы по запросу).
Для монтажа установок составляется план помещения с указанием мест энергопотребления электричества, воды, сжатого воздуха и т.д. При расчете энергопотребления составляется ориентировочная последовательность технологических операций с указанием потребляемой мощности. При разработке проекта электропитания установки следует обратить внимание на поэлементную проверку схемы на пропускаемый ток и напряжение.
К работе на установках допускается только обученный персонал, имеющий удостоверения от службы техники безопасности. К работе с напряжением свыше 1000 В допускается персонал с опытом работы на установках не менее 3-х лет.
Установка должна располагаться так, чтобы был свободный доступ ко всем элементам во время проведения пусконаладочных и профилактических работ. Проходы между установками должны составлять не менее 1,2 м по выступающим частям. От стены проход должен составлять не менее 0,7 м для удобства технического обслуживания. В помещении должна располагаться только одна высоковольтная установка и не содержаться оборудование, непосредственно не относящееся к процессу. Все профилактические и сервисные работы должны проводиться при выключенном питании установки.
Рабочие параметры оборудования обычно фиксируются в технических паспортах или экспериментальных журналах. В последнее время начинают распространяться паспорта с записью технологического процесса в электронном виде на специальную карту – «flash». Ежедневное обслуживание заключается в содержании оборудования в чистоте, обеспечении свободного к элементам, осмотр внешнего вида на отсутствие посторонних предметов, проводов и инструментов на установках. Плановые профилактические работы проводятся не реже 1 раз в год, как правило, в период длительной остановки оборудования.
68
6.3Сервисное обслуживание различных типов вакуумных
установок
Вакуумные установки состоят из нескольких отдельных схем. Это: вакуумная схема, схема охлаждения, схема пневматического или гидравлического питания для открывания камер, шлюзов, затворов, приводов, силовая электрическая часть, высоковольтная электрическая часть, источник частиц со схемой питания, пуль управления.
6.3.1 Алгоритм включения и выключения типовых вакуумных установок с масляными средствами откачки
Алгоритм включения установки рекомендуется проводить в следующей последовательности:
1)составить вакуумную схему установки;
2)закрыть все вентили;
3)перевести все тумблеры влево/вниз;
4)провести внешний осмотр установки на наличие нагревателя на диффузионном насосе, наличие воды для охлаждения, отсутствие посторонних предметов, проводов и т.п.;
5)провести импульсное включение механического насоса. (При отсутствии системы автозапуска включение провести «рывками»). Такой запуск необходим для удаления остатков масла из плунжерных камер, а также для предотвращения гидравлического удара и сохранения муфты между электродвигателем и вакуумным насосом.
6)открыть обводную (байпасную) систему для откачки рабочей
камеры;
7)по достижении вакуума ~ 0,1 мм рт. ст. включить нагреватель диффузионного насоса и ждать ~ 45 минут до выхода установки на высокий вакуум.
Алгоритм выключения установки рекомендуется проводить в следующей последовательности:
−производится выключение измерительной аппаратуры;
−закрывается вентиль на входе диффузионного насоса. Выключается нагреватель диффузионного насоса. Выдерживается время ~ 40 мин для остывания диффузионного насоса;
−закрываются вентили на выходе диффузионного насоса;
−выключается форвакуумный насос;
−выключается охлаждение установки.
Вакуумная система всегда будет работать, если на выходе диффузионного насоса поддерживать давление не более 10 Па (10-1мм рт ст). Высоковакуумный (диффузионный) насос часто не обеспечивает предельный вакуум по следующим причинам:
1) мало масла в насосе. Рекомендуется 70 грамм на 100 литров
69
откачки; 2) масло потеряло фракционирующие свойства из-за окисления;
6.3.2 Сервисное обслуживание безмасляных вакуумных установок
Форвакуумный тракт безмасляной откачки должен иметь прогреваемую электрическим током ловушку масел, а также ловушку, охлаждаемую жидким азотом. При давлении ~ 2 Па необходимо залить жидкий азот в форвакуумную ловушку. (Более раннее заливание азота может привести к сильному росту инея, уменьшению проводимости вакуумных коммуникаций и выделению воды). Понижение давления до 0,1- 0,01 Па (10-3- 10-4 мм рт ст) проводится криогенными или криосорбционными насосами. Понижение давления от 0,01 Па проводится электроразрядными или турбомолекулярными насосами. Запуск электроразрядных насосов на давлении более 10-2 Па нежелателен из-за «науглероживания» вследствие прогрева элементов и газовыделения углеводородов.
Особенностью турбомолекулярных насосов является необходимость обеспечения давления 1 Па (~ 10-2 мм рт ст) на выходе насоса. К сожалению, незначительное число механических вакуумных насосов даже прогрессивной серии обеспечивает это давление при рабочем потоке газа. На входе электроразрядных и турбомолекулярных насосов необходимо иметь сетки, предупреждающие попадание посторонних предметов.
6.3.3 Сервисное обслуживание вакуумных камер
КПД формирования пленок невысок и составляет единицы процента. Все остальное «садится» на элементы вакуумной камеры и формирует покрытие с большим содержанием газов. При разгерметизации вакуумная камера работает как пылесос.
Чистка вакуумных камер и отдельных элементов установок от ранее распыленных материалов должна проводиться только по специальной технологии, разрешенной отделом техники безопасности. Не допускается чистка камер механическими средствами или наждачными шкурками без использования вытяжных пылесосов и противогазов с протяженными воздуховодами. В некоторых случаях очистка мелких деталей может проводиться путем прокаливания.
6.3.4 Аварийные режимы, на типовых вакуумных установках с диффузионными вакуумными насосами и методы их устранения
Ниже приводится перечень наиболее встречающихся неприятностей при работе на установках и возможные приемы реанимации работоспособности:
70
1)прекратилась подача воды - необходимо выключить нагрев диффузионного насоса. Необходимо, чтобы работал механический насос до полного остывания диффузионного насоса;
2)прекратилась подача электроэнергии - необходимо перекрыть все вентили и выключить установку. Остудить диффузионный насос;
3)забыли включить механический насос, но включили диффузионный насос. Если прошло не более 10-15 минут необходимо снять нагрев, включить механический насос. Если прошло более 15 минут необходимо, произвести чистку диффузионного насоса и заменить в нем масло;
4)забыли открыть воду при запуске диффузионного насоса. Необходимо снять нагрев диффузионного насоса. Пустить воду в насос только после его остывания во избежание разрыва водяной рубашки паром;
5)открыли входной или выходной вентиль работающего диффузионного насоса на атмосферу. Для реанимации необходима замена масла в диффузионном насосе;
6)выключили форвакуумную откачку при горячем диффузионном насосе. В этом случае необходимо включить форвакуумный насос и провести откачку диффузионного насоса в течение 2-3 часов. Если по истечении этого времени диффузионный насос не обеспечит рабочий вакуум – провести замену масла в диффузионном насосе;
7)начали измерение высоковакуумным датчиком ПМИ –2 при форвакууме в вакуумной системе. Последствия – сгорает катод датчика. В этом случае работают, ориентируясь по термопарному датчику, а давление
определяют из формулы для оценки времени высоковакуумной откачки. Обычно время достижения предельного высокого вакуума от 0,1 до 10-2 Па не превышает 15 минут.
8)выключили форвакуумный насос не закрыв вакуумные затворы. После остановки насоса атмосферное давление выдавливает масло из форвакуумного насоса на выход диффузионного насоса. Подмес форвакуумного масла к высоковакуумному приведет к потере работоспособности диффузионного насоса. Если форвакуумный насос двухступенчатый – то выдавливание происходит в течение 5-10 минут. Если насос одноступенчатый – то происходит «выстрел» масла из форвакуумного насоса в диффузионный;
9)вакуумные затворы закрыли, но не напустили атмосферный воздух
вфорвакуумный насос. Масло из форвакуумного насоса поднимается до затвора. Лечение: провести напуск воздуха во всю вакуумную систему, прокрутить вакуумный насос вручную.