2.1.1. Вакуумная техника для технологии

Вакуумные установки больших объемов пона­добились, как это ни странно, для получения высокого вакуума в установках и приборах малых объемов. По мере развития вакуумной техники стало выясняться, что выделение газов из различных материалов, из которых изготовлены отдельные детали прибора, мешает получать высокий вакуум в приборах. Действительно: мы удаляем молекулы газа из объема прибора, а в это время другие молекулы выделяются из деталей прибора и попадают в объем. Но откуда берутся газы, например, в метал­лах? Они содержатся в исходных рудах и, кроме того, попадают в металлы из атмосферы во время различных технологи­ческих процессов, связанных с нагревом, — плавки, сварки, и т. п. Казалось бы, простейший способ этого избежать — проводить в вакууме все технологические процессы, свя­занные с нагревом металла. Установки для проведения техно­логических процессов в вакууме называют вакуумными техноло­гическими установками. О таких установках и о происходящих в них процессах пойдет речь в этой главе.

Однако легко сказать — поместить в вакуум плавильную печь или прокатный стан! Несмотря на огромную трудность решения такой задачи, все же делались попытки создать даже целые металлургические производства в вакуумированных или наполненных инертными газами помещениях (инертные газы в металлах не растворяются или растворяются слабо). Люди ^в таких цехах работали в специальных скафандрах, напоми­нающих космические (скафандр космонавта — тоже вакуум­ный прибор!). Однако широкого распространения эти произ­водства не получили — очень уж дорога и сложна их организа­ция. Но отдельные технологические процессы в вакууме про­водят. В основном это процессы, связанные с сильным нагре­вом легко окисляющихся металлов: плавка, пайка, а также сварка и резка электронным или лазерным лучом вольфрама, Молибдена, тантала, ниобия и титана. Кроме того, в вакууме производят очистку металлических деталей путем сильного нагрева или очистку металлов переплавом. При нагреве увеличивается скорость диффузии и металл быстро обезгаживается при условии, что он нагревается и плавится в вакуум! или в инертном газе. Например, удаление водорода и: металла будет происходить при переплаве металла в аргоне, хотя оно будет происходить медленнее, чем при переплаве в вакууме. При переплаве в аргоне удаление водорода идет, медленнее потому, что часть уходящих из металла молеку. водорода будет сталкиваться с атомами аргона и тут та возвращаться в металл, а в хорошем вакууме вероятность такого явления много меньше.

Для проведения технологических процессов в вакууме, как правило, необходимо иметь очень сложные установки, содержащие, кроме насосов и вакуумметров, камеры, трубы, краю вентили, окошки для наблюдения за ходом процесса, люки и шлюзы для помещения в вакуумную камеру материалов и предметов, вводы электрического тока и многое другое. И хотя вакуумные установки бывают и низко- и высоковакуумные и большие и маленькие, у них все же есть много общих черт о чем будет рассказано в этой главе.