Falhas comuns das máquinas de revestimento a vácuo e estratégias de manutenção

A tecnologia de revestimento a vácuo, como tecnologia central no campo da fabricação de precisão, é amplamente aplicada em eletrónica, óptica, automóvel, aeroespacial e outras indústrias.não metálicos e outros materiais na superfície dos substratos num ambiente de vácuo, formando películas com resistência ao desgaste, prevenção da corrosão e propriedades ópticas.com estruturas complexas e exigências de alta precisãoOs módulos centrais são múltiplos, tais como sistemas de vácuo, sistemas de revestimento, sistemas de controlo elétrico e sistemas auxiliares.influenciado por factores como o ambienteNo que respeita ao funcionamento e ao desgaste, o equipamento é propenso a várias falhas, que não só afectam a qualidade do revestimento e a eficiência de produção, mas também podem encurtar a vida útil do equipamento. in-depth analysis of the common faults of vacuum coating machines and the formulation of scientific and standardized maintenance strategies are of great significance for ensuring stable production and reducing operation and maintenance costs.

Este artigo, baseado no princípio de funcionamento e nos cenários práticos de aplicação das máquinas de revestimento a vácuo, analisa sistematicamente as manifestações, causas e soluções de várias falhas comuns,e resume os pontos de manutenção abrangentesFornece referências para operadores e pessoal de manutenção relevantes, ajudando a melhorar a estabilidade da operação do equipamento e a eficiência da produção.

A lógica de trabalho do núcleo da máquina de revestimento de vácuo é reduzir a pressão dentro da câmara de vácuo selada para o nível de vácuo necessário através do grupo de bomba de vácuo.utilizando métodos como a evaporação, pulverização e revestimento iônico, o material de revestimento é transformado em estado gasoso ou plasma, permitindo que seja uniformemente depositado na superfície do substrato e forme uma película densa.O funcionamento normal do equipamento depende do desempenho de vedação do sistema de vácuo, a estabilidade do sistema de revestimento, a precisão do sistema de controlo elétrico e a coordenação dos sistemas auxiliares.Qualquer anomalia em qualquer módulo levará a falha do equipamento ou à qualidade do revestimento inferior ao padrão..

As falhas da máquina de revestimento a vácuo ocorrem principalmente em quatro módulos principais: o sistema de vácuo, o sistema de revestimento, o sistema de controlo elétrico e o sistema auxiliar.As falhas do sistema de vácuo e do sistema de revestimento têm a maior frequência de ocorrência e afetam diretamente o efeito do processo.Por conseguinte, é necessário dar-lhes uma atenção especial.

O sistema de vácuo é o componente central de uma máquina de revestimento a vácuo.garantir a deposição suave do material de revestimento e minimizar o impacto das impurezas do ar na qualidade da camada de filmeAs falhas mais comuns incluem a incapacidade de atingir o nível de vácuo definido, queda súbita do nível de vácuo e incapacidade de ligar a bomba de vácuo.

Trata-se da falha mais comum no sistema de vácuo, que se manifesta quando o indicador de vácuo apresenta um valor consistentemente superior aos requisitos do processo após o arranque do equipamento,Incapaz de atingir o estado de vácuo elevado exigido para o revestimentoAs principais causas incluem:

• Envelhecimento, rachaduras ou instalação inadequada do anel de vedação, resultando numa falta de vedação da cavidade e em fugas de ar;
• ligações de tubulação soltas ou fissuras menores que causem fugas de vácuo;
• Furtos de agulha, defeitos de solda ou contaminação interna grave na parede da câmara de vácuo que afecte a eficiência da extração do vácuo;
• Contaminação, nível insuficiente de óleo ou desgaste dos componentes da carcaça da bomba na bomba a vácuo, que conduzam a uma diminuição da capacidade de bombeamento a vácuo;
• Contaminação, deterioração ou calibração inválida do tubo de medição, resultando em desvios de leitura.

Solução:

• Em primeiro lugar, verifique o anel de vedação, limpe-o regularmente e substitua-o a cada 6-12 meses, assegure-se de que se encaixa bem e sem danos durante a instalação.
• Utilize um detector de fugas do espectrómetro de massa de hélio para localizar os pontos de fugas, apertar as tubulações soltas, reparar rachaduras, furos, etc., e verificar novamente se há fugas após o reparo.
• Limpe regularmente os materiais de revestimento residuais e as impurezas na parede interna da câmara de vácuo.
• Verifique o nível de óleo e a qualidade da bomba de vácuo. Substitua o óleo de vácuo a cada 200-500 horas de trabalho, mantendo o nível de óleo acima da linha de escala.reparar ou substituí-los a tempo.
• Limpe regularmente o tubo do vácuo, calibre-o uma vez a cada 12 meses e substitua-o imediatamente se estiver danificado.

Isto manifesta-se por um decréscimo acentuado do nível de vácuo durante o funcionamento do equipamento, que não satisfaz os requisitos do processo.Muitas vezes é acompanhado por defeitos, tais como buracos de alfinete e manchas de cor na camada de revestimentoAs principais causas incluem:

• Falhas no corpo da bomba, tais como superaquecimento da bomba de difusão ou bloqueio do rotor da bomba mecânica;
• Contaminação grave no interior da câmara de vácuo, com a volatilização de substâncias residuais que conduz a um aumento do gás;
• Fluxo de água de arrefecimento insuficiente, que provoque o sobreaquecimento do corpo da bomba e afete a eficiência da extração de vácuo;
• Danos às juntas de vedação no caminho de água da fonte de evaporação e à área de vedação do elétrodo de alta tensão, resultando em fugas;
• Falha de funcionamento de válvulas altas, pré-válvulas, etc., causando falha de vedação.

Solução:

• Desligar imediatamente todas as fontes de aquecimento, ligar o nitrogénio para quebrar o vácuo e esperar que a câmara arrefeça antes de resolver o problema;
• Verificar o estado de funcionamento da bomba de vácuo, limpar a bomba de difusão anualmente e substituir o óleo especial.Desmontar e reparar a tempo.;
• Limpe regularmente a câmara de vácuo; após cada 50 ciclos de revestimento, efetuar uma gravação com íons de argónio na câmara para remover os contaminantes residuais;
• Verificar o circuito de água de arrefecimento para garantir que o caudal não seja inferior a 5 L/min, limpar os bloqueios na tubulação e assegurar o funcionamento normal do sistema de arrefecimento;
• Substituir a junta de vedação danificada, inspecionar e manter as válvulas para garantir uma vedação fiável.

Isto manifesta-se como nenhuma resposta do corpo da bomba após pressionar o botão de início e não pode entrar no estado de bombeamento a vácuo.

• falha de alimentação, como tensão instável, curto-circuito ou fusão do fusível;
• Ativada a proteção contra danos ao motor ou sobreaquecimento;
• Contaminação grave do óleo no interior da bomba ou nível insuficiente de óleo, resultando no bloqueio do corpo da bomba;
• falhas nos relés e nos contactores, com contatos quebrados ou presos.

Solução:

• Primeiro, verifique as linhas de energia e a estabilidade da tensão. Certifique-se de que a flutuação da tensão está dentro de ± 5%.
• Se o motor estiver a sobreaquecer, espere que o corpo da bomba arrefeça e depois reinicie-o.
• Verifique o nível de óleo e a qualidade da bomba de vácuo, substitua o óleo de vácuo contaminado e encha-o de novo ao nível normal.
• Verifique os relés e os contatores, reparar ou substituir componentes defeituosos para garantir a condução normal do circuito.

O sistema de revestimento é responsável por converter o material de revestimento em estado gasoso ou plasma e depositá-lo na superfície do substrato.As suas falhas manifestam-se principalmente no não cumprimento das normas de qualidade da camada de revestimento, tais como o descolamento da camada de revestimento, a espessura desigual e a deterioração da qualidade do revestimento, que afectam directamente a taxa de qualificação dos produtos.

Isto manifesta-se como a separação da camada de filme da superfície do substrato e o descascamento em grandes manchas, com extremamente pobre adesão.

• Contaminação da superfície do substrato, como a presença de manchas de óleo, umidade, poeira e outras impurezas;
• Insuficiente cozimento e limpeza do substrato antes do revestimento, resultando numa camada de óxido na superfície do substrato;
• tensão excessiva na camada de filme, que não corresponde ao coeficiente de expansão térmica do substrato;
• desvio da fonte de evaporação e da posição-alvo do pulverizador, levando a uma deposição desigual da camada de filme;
• e funcionamento anormal da fonte de iões, com limpeza de bombardeamento de pré-revestimento insuficiente.

Solução:

• Reforçar o pré-tratamento do substrato, utilizando limpeza por ultra-som (água deionizada + álcool) combinada com bombardeio iônico (bias - 800V a -1200V,Duração 5-15 minutos) para garantir que a limpeza da superfície do substrato atinja o nível atómico;
• Antes do revestimento, assar completamente o substrato, aquecendo o substrato metálico a 150-200 °C para liberar a tensão interna, e controlar o substrato plástico abaixo de 80 °C para evitar a deformação;
• Otimizar os parâmetros do processo, ajustar a correspondência entre o material de revestimento e o substrato para reduzir a tensão da camada de filme;
• Ajustar a posição da fonte de evaporação e do alvo, assegurar o alinhamento com o centro do substrato, utilizar ferramentas para fixar o substrato, evitar obstruções;
• Verificar o estado de funcionamento da fonte de iões para assegurar que a limpeza pré-bombardeamento antes do revestimento está concluída.

Esta manifesta-se por um desvio de mais de ± 5% na espessura da camada de membrana na mesma superfície do substrato ou em superfícies diferentes do substrato,que não satisfaça os requisitos do processoAs principais causas incluem:

• desvio da fonte de deposição ou velocidade de rotação instável do cadinho;
• O substrato não estar firmemente fixado ou obstruído, mau funcionamento do mecanismo de rotação;
• interferências de campos magnéticos e eléctricos que causem desvio do feixe;
• Falha na calibração do medidor de espessura (instrumento de controlo de cristais), desvio da posição da sonda ou contaminação;
• Flutuações dos parâmetros do processo, tais como taxa de evaporação instável e fluxo de gás desigual.

Solução:

• Ajustar a posição da fonte de deposição para alinhá-la com o centro do substrato, verificar a velocidade de rotação do cadinho, reparar eventuais falhas no mecanismo de rotação;
• Usar fixadores de ferramentas para fixar o substrato, evitando qualquer obstrução e garantindo uma rotação uniforme do substrato;
• Verificar os parâmetros das bobinas eletromagnéticas, otimizar a trajetória do feixe e reduzir as interferências eletromagnéticas;
• Calibrar trimestralmente o instrumento do controlador de cristal utilizando folhas de espessura de película padrão, limpar a superfície da sonda e ajustar a sonda para a posição ideal a 5-10 cm do substrato;
• Estabilizar a tensão da fonte de alimentação para garantir uma taxa de evaporação e um caudal de gás estáveis e controlar o erro de precisão do medidor de caudal de gás no limite de ± 1%.

Isso se manifesta como buracos de alfinete, manchas de cor, nevoeiro e outros defeitos na camada de filme, e os indicadores de desempenho, como brilho, dureza e resistência ao desgaste, não atendem aos padrões.As principais causas incluem::

• A câmara de vácuo não foi totalmente evacuada e existem impurezas residuais, como vapor de água e oxigénio;
• fugas de ar durante o processo de revestimento conduzem a contaminação por gases;
• O material da película absorve umidade ou contém impurezas, e são gerados poluentes durante a evaporação e a pulverização;
• O sistema de filamento e feixe é anormal, resultando em ionização insuficiente do material de revestimento;
• falha no sistema de aquecimento, o que faz com que a temperatura do substrato não alcance o valor definido ou flutua excessivamente.

Solução:

• Antes do revestimento, evacuar a câmara de vácuo a uma pressão ≤ 5*10−4 Pa e fazer o cozimento para remover o gás residual na câmara de vácuo;
• Inspeccionar todas as interfaces de vedação, substituir componentes de vedação envelhecidos para evitar fugas de ar;
• pré-derreter o material de revestimento na câmara de vácuo antes da utilização para remover a umidade e as impurezas e selecionar materiais de revestimento puros qualificados;
• Verificar o estado dos filamentos, substituir os filamentos queimados ou envelhecidos, assegurar que a posição de instalação está centrada, reiniciar o limitador de feixe para zero após a pré-derretida e, em seguida, iniciar;
• inspeccionar os elementos de aquecimento, o controlador de temperatura e o termocouple, reparar eventuais curto-circuitos ou problemas de contacto, reajustar os parâmetros PID do controlador de temperatura,ajustar o termocouple para a posição central do substrato, e calibrar anualmente.

O sistema de controlo eléctrico é o "cérebro" da máquina de revestimento a vácuo, responsável pela coordenação do funcionamento de vários módulos.As suas falhas manifestam-se principalmente como o painel de operação não responder, exibição anormal dos parâmetros e perda de controlo do programa, o que resulta na impossibilidade de o equipamento funcionar normalmente.

Se o painel de comando não responder ou a exibição dos parâmetros for anormal, geralmente é causada pela placa de comando ficar úmida ou coberta de poeira, a conexão do sensor estar solta ou danificada,Solução: Limpe regularmente o gabinete de comando com ar comprimido seco para evitar que a placa de comando fique úmida e empoeirada; verifique as linhas dos sensores,reparar conectores soltos, e substituir os sensores defeituosos; reiniciar o sistema ou reinstalar o software de controlo para restaurar o funcionamento normal do programa.Quando o programa está fora de controle e os parâmetros do processo não podem ser ajustados, geralmente é causada por falha do computador industrial do PLC, interrupção da comunicação ou falha do inversor.reparar problemas de interrupção da comunicaçãoVerificar o inversor, investigar sobrecarga, sobrevoltagem, sobrecorrente e outras informações de alarme e reparar ou substituir componentes defeituosos.

Os sistemas auxiliares incluem o sistema de arrefecimento, o sistema de abastecimento de gás, etc. Embora não participem directamente no processo principal de revestimento,São cruciais para o funcionamento normal do equipamento e para a qualidade do revestimento.As falhas mais comuns são as seguintes:

Isto manifesta-se por sobreaquecimento do corpo da bomba, do material alvo e dos componentes de aquecimento durante a operação do equipamento, e até mesmo por activação da protecção contra o sobreaquecimento e paragem da máquina.As principais causas incluem::

• Nível de água demasiado baixo na água de arrefecimento, má qualidade da água que conduz a uma diminuição da eficiência de arrefecimento;
• Bloqueio ou dobragem da tubulação de arrefecimento, mau fluxo de água;
• Falha da bomba, trocador de calor bloqueado;
• abertura incorreta ou fechamento acidental da válvula.

Soluções:

• Verificar regularmente o nível de água da água de arrefecimento, reabastecer a água de arrefecimento e substituir regularmente a água de arrefecimento para evitar o crescimento e a descamação das algas;
• Remover os bloqueios na tubulação de arrefecimento, endireitar as tubulações curvas para assegurar um fluxo de água suave;
• verificar o estado de funcionamento da bomba, reparar ou substituir a bomba defeituosa e limpar os bloqueios no trocador de calor;
• Verificar o grau de abertura das válvulas para garantir que estão totalmente abertas.

Isto manifesta-se como fluxo instável de gás de processo e incapacidade de fornecimento, resultando em interrupção do processo de revestimento ou desvio na composição da camada de filme.

• Falha ou avaria da calibração do controlador de caudal de massa (MFC);
• Bloqueio ou fugas no caminho do gás;
• Puridade insuficiente do gás e mau funcionamento da válvula redutora de pressão.

Soluções:

• Calibrar regularmente o controlador de caudal de massa, reparar ou substituir componentes defeituosos;
• Inspeccionar o caminho do gás, remover bloqueios, identificar e apertar pontos de fuga;
• Seleccionar o gás de processo com uma pureza qualificada, verificar a válvula redutora de pressão e assegurar uma pressão estável.

A manutenção das máquinas de revestimento a vácuo deve seguir o princípio da "prevenção em primeiro lugar, combinação de prevenção e tratamento".manutenção regular e manutenção especial, as eventuais falhas podem ser detectadas a tempo, prorrogando a vida útil do equipamento e garantindo uma produção estável.com especial ênfase nos componentes e sistemas centrais propensos ao desgaste.

1. Inspecção prévia à colocação em serviço:
   • Verificar se a fonte de alimentação e a fiação do equipamento estão normais e se há danos ou soltura;
   • Verificar o nível de óleo e a qualidade da bomba de vácuo, assegurando-se que o nível de óleo esteja dentro da escala padrão e que o óleo seja transparente, sem turbidez;
   • Verificar se os anéis de vedação estão intactos e limpos e se há qualquer envelhecimento ou deterioração;
   • Verificar o sistema de arrefecimento para garantir que a água de arrefecimento é suficiente e que o fluxo de água é suave;
   • Verificar o sistema de abastecimento de gás para garantir que a pressão do gás é estável e que não há fugas no caminho do gás;
   • Verificar os parâmetros do painel de comando para confirmar que o equipamento está em estado normal de espera.
2. Manutenção pós-desligamento:
   • Desligar todas as fontes de alimentação, válvulas de gás e válvulas de água de arrefecimento do equipamento;
   • Limpe as paredes internas da câmara de vácuo, o suporte da peça de trabalho e a janela de observação.Utilizando um pano sem pêlos mergulhado em álcool isopropílico para remover quaisquer materiais de revestimento e impurezas remanescentes;
   • Limpar o pó na superfície do equipamento, organizar os circuitos e as condutas;
   • Registre o estado de funcionamento do equipamento, as falhas e os parâmetros do processo e estabeleça um ficheiro de funcionamento.

1. Manutenção semanal:
   • Verificar a condição de funcionamento da bomba de vácuo, detectar sons ou vibrações anormais provenientes do corpo da bomba e limpar o pó da superfície do corpo da bomba;
   • Inspeccionar as vedações, limpar os anéis de vedação com etanol anidro, aplicar uma graxa lubrificante especial para melhorar o desempenho da vedação;
   • Verifique a tubulação de arrefecimento, limpe os bloqueios no filtro;
   • Inspecionar os acessórios de base para assegurar que estão fixados de forma segura e sem deformação.
2. Manutenção mensal:
   • Substituir o óleo da bomba de vácuo e limpar as impurezas internas do corpo da bomba;
   • inspeccionar o tubo de vácuo, limpá-lo e calibrá-lo;
   • Verificar os elementos de aquecimento e os termopares para assegurar ligações seguras e funcionamento normal;
   • Limpe as condutas de gás e identifique quaisquer pontos de fuga;
   • Realizar uma limpeza completa da câmara de vácuo e, se necessário, gravá-la com íons de argónio.
3. Manutenção trimestral:
   • Inspecionar a fonte de evaporação e a condição do material-alvo, substituir materiais-alvo e recipientes de evaporação desgastados ou esgotados;
   • Calibrar o medidor de espessura da película e o controlador de caudal de massa para assegurar a precisão;
   • Verificar o sistema de controlo elétrico, limpar os painéis de controlo e sensores e apertar as ligações de fiação;
   • Verifique o sistema de resfriamento, limpe os depósitos internos no trocador de calor e substitua os tubos de água de resfriamento envelhecidos.
4. Manutenção anual:
   • Realizar uma inspecção completa do equipamento, substituir vedações, rolamentos, filamentos e outros componentes facilmente danificados;
   • Inspecionar os rotores internos e as lâminas da bomba de vácuo, reparar as peças desgastadas;
   • Calibrar todos os instrumentos e medidores para garantir a precisão dos parâmetros;
   • Realizar ensaios de funcionamento sem carga e validações de processos no equipamento para garantir que cumpre as normas de desempenho;
   • Fornecer formação profissional aos operadores para padronizar os procedimentos de exploração.

1. Manutenção especial de componentes propensos ao desgaste:
   • Os componentes propensos ao desgaste, tais como anéis de vedação, filamento, material alvo, barco de evaporação, etc., devem ser pré-armazenados com peças sobressalentes de acordo com a frequência de utilização e a condição de desgaste,e substituído a tempo para evitar o desligamento do equipamento devido a danos nos componentes;
   • Verificar regularmente as condições de instalação dos componentes para garantir a instalação adequada e evitar falhas causadas por uma instalação inadequada.
2. Manutenção em condições especiais:
   • Para os equipamentos que operam em ambientes de alta temperatura, humidade e poeira, o ciclo de manutenção deve ser encurtado e devem ser realizados trabalhos de proteção e limpeza de vedação reforçados;
   • A frequência de inspecção dos sistemas de arrefecimento e dos sistemas de vácuo deve ser aumentada para evitar falhas dos equipamentos causadas por factores ambientais;
   • Os equipamentos devem ser tratados regularmente à prova de umidade e de poeira, a fim de garantir a sua secura e limpeza internas.

1. Antes da manutenção,

   Todas as fontes de alimentação do equipamento devem ser desconectadas, as válvulas de gás devem ser fechadas e a pressão dentro da câmara de vácuo deve ser liberada para garantir que o equipamento esteja em estado seguro.Espere que os componentes de alta temperatura arrefeçam antes de proceder com a operação para evitar queimaduras.

2. Durante o processo de manutenção,

   Os operadores devem usar luvas de proteção, óculos de proteção e outros equipamentos de proteção para evitar a pulverização de fragmentos de revestimento e o contacto com reagentes químicos.