Diese Situation kommt in Produktionsstätten häufig vor: Ein Kunde hat einen dringenden Auftrag und benötigt nur ein paar Dutzend Werkzeuge, die Ofenkapazität beträgt jedoch mehrere Tausend. Sollte es ein- oder ausgeschaltet werden?
Um Zeit zu sparen, werden die Werkzeuge oft direkt in den Ofen gegeben. Das Ergebnis? Farbunterschiede, Filmrisse oder sogar Erweichen des Substrats nach dem Glühen.
An diesem Punkt passt der Techniker oft Parameter an, überprüft Gase und vermutet das Zielmaterial, übersieht aber den unauffälligsten Faktor -der Ofen ist unterbelastet.
Heute besprechen wir eine „göttliche Hilfe“ bei der Werkzeugbeschichtung (insbesondere bei empfindlichen Beschichtungen wie DLC), die leicht mit Altmetall verwechselt werden kann-die Ersatzladung.
Die sogenannten „Prozessparameter“ sind eigentlich „Volllastparameter“.
Viele Beschichtungsingenieure haben die falsche Vorstellung, dass die Beschichtungsqualität gleichbleibend sein wird, wenn sie Spannung, Strom, Gasdruck und Temperatur richtig einstellen.
Das ist völlig falsch.
Bei der PVD-Vakuumbeschichtung handelt es sich im Wesentlichen um ein dynamisches Gleichgewicht innerhalb einer Plasmaumgebung. Alle von Ihnen eingestellten Parameter (z. B. Vorstrom und Zielstrom) werden basierend auf einer voreingestellten „Last“ angepasst.
Wenn der Ofen voll ist, „umhüllt“ das Plasma gleichmäßig Tausende von Werkstücken; Aber was passiert, wenn der Ofen bei gleicher Leistungsdichte nur ein -Zehntel der Werkstücke enthält?
Das Plasma wird die wenigen verbliebenen Werkstücke unerbittlich angreifen.
Es ist so, als würde man ein Feuer benutzen, das ursprünglich dazu gedacht war, einen Topf Fleisch zu kochen, jetzt aber nur noch zwei Scheiben zu kochen erlaubt; Das unvermeidliche Ergebnis ist, dass-das Fleisch anbrennt und der Topf möglicherweise sogar durchbrennt.
Die drei Kernfunktionen von Dummy Loads
Bei der hochwertigen Werkzeugbeschichtung, insbesondere bei der Anwendung von wasserstofffreiem DLC oder Beschichtungen mit hoher{2}}Härte, dient die Verwendung von Ersatzlasten (ausrangierte Werkzeughalter, Spezialvorrichtungen oder Ersatz) nicht ästhetischen Zwecken, sondern dem Überleben.
1. Stabilisieren Sie die „thermische Trägheit“, um ein Aushärten des Substrats zu verhindern
Die Wärmeleitung ist in einer Vakuumumgebung sehr langsam; es beruht hauptsächlich auf Strahlung.
Befinden sich zu wenige Werkstücke in der Vakuumkammer, verringert sich die Gesamtwärmekapazität stark. Bei gleicher Heizleistung bzw. Beschussenergie erreicht das Werkstück eine Aufheizgeschwindigkeit wie bei einer Rakete.
Folge: Ihr Instrument zeigt möglicherweise nur eine Temperatur von 450 Grad an, aber die lokale Temperatur der scharfen Ecken oder Schneidkanten des Werkstücks hat möglicherweise bereits die Anlasstemperatur von Schnellarbeitsstahl überschritten.
Ergebnis: Die Beschichtung war in Ordnung, aber die Härte des Werkzeugs nahm ab, was dazu führte, dass es beim Gebrauch durch den Kunden sofort brach. Der Zweck der Ersatzlast besteht darin, als großer „Wärmeabsorber“ zu fungieren, die Temperatur zu regeln und die Heizkurve gleichmäßig und beherrschbar zu gestalten.
2. „Täuschen“ des Netzteils für eine stabile Vorspannung
Bias-Netzteile müssen die Lastimpedanz während des Betriebs erkennen.
Bei zu wenigen Werkstücken schwankt die Lastimpedanz stark. Das Anpassungsnetzwerk des Netzteils funktioniert möglicherweise nicht optimal und erkennt möglicherweise sogar häufig falsche „Lichtbögen“, was zu häufigen Stromausfällen oder Wellenformverzerrungen führt.
Folgen: Schlechte Beschichtungshaftung und sogar Lochfraß durch plötzliches Abreißen der Werkstückkanten durch Hochspannung.
Ergebnis: Durch das Hinzufügen einer Dummy-Last sieht das Netzteil eine „vertraute“ Impedanzumgebung, was zu einer gleichmäßigen und stabilen Ausgangswellenform führt.
3. Verbesserung der Gasflussverteilung und Plasmadichte (insbesondere DLC)
DLC-Beschichtungen (Diamond-like Carbon) reagieren äußerst empfindlich auf innere Spannungen.
Wenn die Beladung während der Kohlenstofffilmabscheidung zu niedrig ist, können überschüssige Kohlenstoffionen nirgendwo hingehen, was zu übermäßig schnellen lokalen Abscheidungsraten und einem starken Anstieg der inneren Spannung innerhalb des Films führt.
Konsequenzen: Der Film kann im Vakuum reißen, bevor er die Kammer verlässt, oder er löst sich automatisch ab, wenn er mehrere Tage nach dem Verlassen der Kammer belassen wird.
Lösung: Eine Ersatzlast simuliert durch Platzbedarf die Störungen des Gasflusses und den Gasverbrauch unter Volllastbedingungen und stellt so sicher, dass die Verbrauchsrate der reaktiven Gase innerhalb des Prozessfensters gehalten wird.
Eine Ersatzladung ist keine „Mülltonne“.
Da eine Ersatzladung so wichtig ist, kann man da nicht einfach irgendein altes Altmetall hineinwerfen?
Dies ist der zweite häufige Fehler, den viele Fabriken machen.
1. Die Dummy-Load muss „sauber“ sein. Viele Betreiber werfen einfach rostige Eisenblöcke oder ölverschmutzte Vorrichtungen hinein, um den Raum zu füllen.
Diese schmutzigen Dinge geben beim Erhitzen im Vakuum große Mengen Wasserdampf und Öldampf frei (Ausgasung).
Empfehlung: Auch Dummy-Ladungen sollten einer Standardreinigung unterzogen werden, um zumindest sicherzustellen, dass sie frei von Öl und Rost sind.
2. Die Geometrie sollte „ähnlich“ sein.
Wenn Sie einen schlanken Schaftfräser beschichten, sollte die Ersatzlast idealerweise ebenfalls ein ähnlicher stabförmiger Gegenstand sein.
Wenn Sie eine große flache Platte als Ersatzlast platzieren, unterscheidet sich deren elektrische Feldverteilung (Kanteneffekt) völlig von der des schlanken Stabs, was die Gleichmäßigkeit der Beschichtung des nahegelegenen Werkstücks erheblich beeinträchtigt.
