摘要：文章通过镀膜试验验证，优化设计的结构，很好的解决了工件表面污点的产生，降低了工件的废品率和生产成本，从结构原理上得到彻底的解决，证明新结构设计的正确性。
关键词：真空镀膜；真空抽气系统；真空系统设计；真空室
1分析影响镀膜产品质量的原因
从可能影响镀膜产品质量的所有因素入手，进行逐一研究，分析产品产生瑕疵的原因，然后，用倒推法，找到可能影响产品质量所有可能的因素。产品清擦前的产品质量的控制，清擦过程质量的控制，清擦环境清洁度的控制，清擦后产品转运和存放环境的质量控制，产品进入镀膜机真空室的质量控制，真空室清洁度的质量控制，电子枪体、坩埚和箱体壁的清理的质量控制，抽气系统管道和各种真空泵清洁度和返油量的质量控制，还有整个清擦车间和镀膜车间湿度和静电的控制等。逐一进行研究分析，并进行反复的试验验证，在确认没问题的情况下，再进行下一个原因的分析试验，最终找到产生瑕疵产品的原因。以上所有相关的因素，经试验分析逐一排除。
2分析真空室抽气系统结构原理
在使用镀膜机的过程中，总是发现镀制完毕的工件表面有各种污点，很难处理而报废，造成不小的损失。针对这一问题，分析污点产生的来源，原因无非就两个：1）进入真空室前玻璃本身清洗、清擦不干净，或在存储、转运过程中的二次污染；2）在真空室内，工件盘周围有污染源，附着到玻璃表面形成的再次污染。产生第一种污染的所有可能的因素，已在上面的分析中，逐一排除，只可能是第二种原因造成的污染。
在排除第一种所有可能产生废品的因素后，通过在实际生产中的跟踪、摸索、观察和分析，通过观察窗，打开真空室灯光，观察抽气时真空室内气流和扬尘的流动方向，分析判断废品产生有可能的关联和原因。分析原真空室抽气系统结构的弊端，找到抽气结构新的设计方案，进行结构上的设计改进，以此来避免产品废品率居高不下的原因，从根本上解决镀膜产品废品的这一大难题。
2.1真空镀膜机启动、抽真空的操作工序
1）启动
启动机械泵，2min后前置阀打开，对扩散泵抽真空。
扩散泵通电加热；约45min后，扩散泵加热至工作温度并稳定保持。
2）抽真空
真空室工艺准备完毕后，关好密封门。
关闭前置阀，打开旁路阀，对真空室慢抽气；约1min后，打开预抽阀，开始快速抽气。
当真空室内压强≤3Pa（该压强值可设置）时，关闭旁路阀和预抽阀，打开前置阀、高阀，开始对真空室抽高真空。
1.机械泵2.罗茨泵3.抽气管道4.前置阀5.预抽阀6.旁路阀7.高真空阀8.真空室9.工件盘10.隔热板11.箱体底架12.扩散泵13.冷阱14.抽气管道支架
图1原真空室抽气系统结构原理
2.2原真空室抽气系统结构原理
真空镀膜机在使用过程中，抽气系统是它比较核心的系统。在整个系统工作的初始排气阶段，开始对镀膜机真空室抽真空，预抽气管道的阀门先打开，进行抽气，此时真空室内的真空度较低，气体的流动强度较大，气体的流动对于真空室内积存的微小灰尘、固体颗粒等杂质影响较大，造成这些杂质随气流快速、无序的飞扬而充满整个真空室。等到了真空室抽高真空的状态时，气体的流动对真空室内的微小灰尘影响反倒比较小。
这种初始的抽气状态的工作原理，在真空室内，就会对待镀制产品表面进行再次污染，造成镀膜工件表面存在不同程度的污点。
图1是原真空室抽气系统结构的原理图。在真空抽气系统中，预抽阀的位置设计在高阀壳体的前端。
真空镀膜机初始的抽气系统工作程序如下：
首先，启动机械泵，在打开预抽阀前，先打开通径比较小旁路阀，直接对真空室开始抽气，此时的气体流动方向：真空室—→高阀壳体—→旁路阀管道。如果真空室内残留的微小的膜料和灰尘等杂质没有得到彻底清理，杂质就会随着气体流动而四处飞扬，接触到真空室内工件盘上的待镀制的玻璃工件，进行二次的污染，膜料合同灰尘等不洁净的杂质落在工件表面，就会使工件镀膜后的质量受到影响。对抽气系统的工作原理进行分析、推测，反复做现场试验，打开真空室内的照明灯，开机后，打开旁路阀，可以清楚的看到，真空室内充满四处无序飞扬的膜料、灰尘等杂质，这些杂质和旋转工件盘上的待镀制的玻璃工件进行充分的接触，造成了工件表面的二次污染。
针对以上这种情况，采用什么办法和思路来解决这一难题，进行分析和设计。一方面，我们要尽量保证真空室内的清洁程度，另一方面，从抽气系统结构设计的角度想办法，让旁路阀的预抽气阶段对灰尘、膜料等杂质的影响降低到最低限度。
2.3优化设计的真空室抽气系统结构原理
真空室内的清洁程度比较好保证，注意真空室打扫的频次，每次打扫的彻底性，问题就可解决。根据抽气系统的初始抽气的特点，初始抽气时的强大气流对真空室内存在的微小膜料、灰尘等杂质的影响比较大。在原抽气系统结构设计的基础上，如何避免结构设计的缺点，把气流对杂质的影响降到最低，通过对以上所出现问题的分析和研究，在问题的源头上入手，得出新的设计思路和方案，对抽气系统的结构进行优化设计，从根本上解决此问题。
1.机械泵2.罗茨泵3.抽气管道4.波纹管5.旁路阀6.高真空阀7.真空室8.工件盘9.隔热板10.箱体底架11.扩散泵12.冷阱13.抽气管道支架
图2优化设计的真空室抽气系统结构原理
该结构主要是对旁路阀的抽口位置进行了优化设计，将旁路阀抽口位置设计在箱体底板，或真空室内隔热板下方的箱体侧面，可利用镀膜机箱体预留的设计接口，比如ZZS800镀膜机改造成本300元左右。这样设计的优点是：旁路阀启动后，当气流进入预抽管道时，引起的气压差，主要使隔热板下的气流形成强烈对流，因隔热板的存在，起到很好的分隔作用，避免比较强的对流气体带起杂质，对隔热板上方真空室的工件造成二次污染。
为了验证该设计思路和效果，对设计改造的设备进行试验验证。首先，打开真空室内的照明灯，启动旁路阀，然后通过箱体门观察窗观察，发现真空室隔热板上面的空间气体对流非常稳定，没见到原设计结构真空室内灰尘、膜料等杂质四处飞扬的现象。为了验证所观察的现象和效果的稳定性，在多台优化设计改造的真空镀膜机上进行了多批次的、长时间的镀膜生产试验，玻璃工件表面污点的现象没有再发生，证明分析问题的思路、理论分析和优化设计是正确的。
3结论
通过以上问题的分析，可以明显的得出优化设计的思路和设计方案，以及优化设计的真空室抽气系统的结构是完全正确和行之有效的。实验证明，新结构对降低产品的废品率，提高产品的质量，效果非常明显，对降低成本，提高生产效率，所产生的经济效益和社会效益比较可观。推而广之，在光学真空镀膜机和其它镀膜机生产过程中，遇到此类问题，可以参考和借鉴以上解决问题的思路和办法，优化设计抽气系统的结构，达到彻底解决此类问题的目的。
参考文献：
[1]达道安.真空设计手册［M］北京：国防工业出版社，2006.
[2]徐灏.机械设计手册［M］北京：机械工业出版社，2001.
论文作者:李天普
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/18
标签：真空论文; 工件论文; 旁路论文; 系统论文; 结构论文; 室内论文; 杂质论文; 《基层建设》2018年第33期论文;