费勉100问第八期 | 真空中的配件

20.铜垫圈的分类和使用环境？

铜垫圈可以分为标准铜垫圈和非刀口铜垫圈。
标准铜垫圈用量最大，对于同一尺寸同一材质的标准铜垫圈，原则上可以混用。而标准铜垫圈又可以扩展为退火圈，镀金圈，加厚圈：
退火铜垫圈，相比标准铜垫圈材质更软，一般用于视窗、电极或者馈通等安装；此外，退火圈材质更软，形变量可以更大，可用于需要调整角度的地方。
镀金铜垫圈，适合腐蚀性场合，如近常压或者S、Se生长腔体等就推荐用镀金圈，经验表明铜垫圈很容易被腐蚀污染，镀金圈就好很多。
加厚铜垫圈，多为用于矫正法兰角度的垫圈，为了具有更多的形变量，一般都经过热处理。
除标准铜垫圈以外潜力最大的是非刀口铜垫圈，主要优点是可以重复利用，但是比标准铜垫圈略贵，可以用于受伤法兰或者特殊情况下使用：
需要多次拆装的法兰，最好配合扭力扳手使用
敏感法兰安装，如视窗，feedthrough等。经过调研和实际测试得到，非刀口铜垫圈密封需要的螺丝扭力比普通铜垫圈小1/3到1/2，可以代替退火垫圈使用。
这种铜垫圈很容易卡在法兰上，适合一些难装和沉重部件的安装。

21.斜面密封铜垫圈跟普通刀口铜垫圈有什么区别？

详见下图，普通刀口铜垫圈依赖法兰刀口挤压进行密封，使用之后会有压痕，而斜面密封铜垫圈内径比传统垫圈大，扩大了连接端口的可用尺寸，并且通过垫圈内壁和法兰刀口外斜面紧密接触实现真空密封，其无需法兰刀口切入，适合受伤法兰的使用。

▲斜面密封铜垫圈（左）和普通刀口铜垫圈（右）

22.以后如果都用新款斜面密封的密封圈，老的刀口密封圈是否会完全淘汰？

大方向上来讲，新的斜面密封垫圈制造成本较高，而且重复使用的时候需要注意力矩等参数，使用的硬件成本和人工成本都要高于传统的铜垫圈。另外，很重要的一点在于，斜面密封的铜垫圈对于刀口（Knife Edge）的尺寸和形状都有较高要求，而事实上，对于金属密封法兰（CF），国际上还没有一个达成一致的标准，欧洲、美国、日本、中国都有各自的地方标准，这些地方标准在一些细节的尺寸和公差控制上都有差别（例如，刀口角度等），这就限制了斜面密封圈的使用。因为目前的斜面密封圈的加工角度只能适应某个特定角度，如果参数发生变化可能会造成密封失败。所以请注意，斜面密封圈的主要使用环境在：刀口发生损坏不能修复的场景；需要拆解但是更换密封圈很困难的场景。大部分常规使用，从安装难易度和成本出发，常规铜垫圈还是有很大的使用空间。