真空系统是指由真空泵、真空计及各种零件通过管道以适当的方式联接，组合成能达到一定真空度要求的装置。真空系统的基本要求是都有哪些？
A 金属密封的特性及密封材料
橡胶密封圈的主要缺点是不耐烘烤且放气量较大，所以许多要求高温烘烤(大于200C)和只准使用低蒸气压(室温时燕气压小于10-10Pa)材料的超高真空系统装置，不能使用橡胶密封，而需用金属密封圈密封。金属密封圈有两个突出的优点: (1) 放气远比橡胶少; (2)用它密封的系统和装置可以在高温下烘烤除气，因此能满足超高真空的要求。金属密封的缺点如下:
图3-38 带有弹簧补偿器和橡胶内芯的氟塑料垫圈
图3-39氟塑料的各种密封形式
(1)金属密封圈弹性差，需要很大的密封力才能保障可靠的真空密封。
(2) 需要有较大的压紧力，重复使用性差，有些金属密封圈只能使用一次。
(3)法兰密封面和刀口的粗糙度及精度要求高，很小的伤痕都能破坏密封。
(4)密封圈和法"材料的线膨胀系数相差较大，加热不均匀或密封结构设计不正确，会引起局部变形而造成漏气。
金属密封结构常用的密封材料有铝、铜和金。铝丝材料的纯度般为99 99%。铝丝0型密封圈熔接后需要进行350C退火1h，使用前要用NaOH或稀硝酸清洗。s60. 92mm的铝丝压缩到φ0. 28mm时须施加1600MPa的压力，在这种情况下可以和不锈钢形成冷焊，并能耐250 .370心的高温烘烤。铝丝0型密封圈的价格虽然便宜，但只能使用-次。另外，铝丝表面有一一层氧化膜，因而焊接困难，为了避免铝的氧化，可在铝表面镀钢或改用Al-Si合金(Si3% ~5%)。AI-Si合金垫圈不仅能耐400 ~ 500C高温，而且不与水银反应。
铜密封圈材料为无氧高导铜(OFHC)。 铜0型密封圈的常用直径为1.5mm,通常可在氢气中熔焊后，放入温度为950C烧氢炉中进行烧氢处理。铜密封圈能耐450C高温烘烤，但铜在高温烘烤中容易产生硬的氧化层。铜圈表而镀银( 银层厚度不小于5μm)就可以避免氧化。铜比铝和金的硬度大，需要的密封力更大，为了克服这一缺点可以做成特殊形状的垫圈。
金密封圈材料般为99. 7%以上的纯金，多采用0型密封圈形式。黄金的突出优点是化学稳定性好，耐腐蚀，长期暴露在空气中不氧化，质软容易加工，延展性特别好。用过的金丝可回收重新拉丝使用，损耗少。缺点是价格昂贵。常用的金丝直径为0.5-2mm,压缩量为50%左右，按20MPa的压紧力来确定螺栓数目。
B 常用金属法兰密封形式
a 平面法兰金属丝密封
平面法兰是金属密封法兰形式中最简单的一种， 如图3-40所示，其密封没有配合问题，容易达到表面粗糙度(1. 6-0.25)的要求。主要缺点是密封圈的定位问题不易解决，另外由于接触面较大，需要很大的密封力。一般只适用于小直径的法兰连接密封。
b直角L形密封
图3-41为直角L形密封结构。密封台阶间院0.025mm，以保证密封圈受压后
呈L形。下法兰台阶利于0型密封圈定位，表面粗糙度小于1.6。0型密封圈压缩量为50%，常用0型密封金属丝圈直径为0.5mm、0.6mm、0. 8mm、 1mm、
1.Smm五种，-.般情况下密封圈只能使用一次。图3-42所示的法兰角密封结构适用于可重复烘烤到450C温度的金属丝密封垫圈。
图3-40圆截面金属丝密封圈平面法兰密封结构
图3-41 L 形密封法兰结构
图3-42金属丝垫圈法兰角密封形式
C 刀口密封与斜楔密封
刀口密封结构中所用的密封圈为0. S5mm的环形铜皮或铝片，密封力为280MPa，能耐450个烘烤，可承受多次加热冷却循环而不漏气。刀口密封结构的配合精度要求高，只用于小尺寸法兰密封。刀口密封结构如图3-43 (a)所示。
斜楔密封结构如图3-43 (b)所示。斜楔密封结构的刀口角度一般为70°，刀口高度为1. 2mm,深度公差为土(0. 075 -0.1)mm,刀尖圆角半径为0. lmm,刀口直径误差为0.05mm,垫圈材料为厚2mm的无氧铜。采用这种密封结构的真空系统，经250C、sSh高温烘烤后，能使真空系统获得2.6x10 °Pa的真空度。采用金属斜楔密封的法兰结构如图3-44所示。
一般情况下， 刀口和斜楔密封结构中的金属密封圈可以重复使用。
图3-43金属刀口与斜楔密封结构
(a)刀口密封结构; (b)斜楔密封结构
图3-44金属斜楔密封法兰结构
d 台阶密封
如图3-45所示台阶密封是利用两直角的剪切力剪切出新鲜金属面形成密封的。两直角的剪切有两种基本形式，即相叠阶形结构密封(图3-45b左)和交错阶形结构密封(图3-45b右)，两者的区别在于法兰盘的边缘一个是重叠、-个是交错。垫圈材料是无氧铜，厚度1~2mm。制作时在950℃的烧氢炉中退火处理，可在450℃温度下反复烘烤使用。上下两直角的公差较大，没有配合问题，因此加工比较容易。
图3-45台阶法 兰密封结构
e 铝箔密封
铝箔密封法兰结构如图3-46所示，A部放大图所示为压紧后的剖面形状。当上、下法兰密封面以相同的压缩量(30%) 压紧时，中间铝箱被封人，两端保持很大的压力，形成密封。加工的挠曲角比螺栓所引起的角度要大。挠曲角0和最大应力σ_可由下式求出:
式中，M为锁紧螺栓引起的挠矩，N. m/m; E为弹性模量，Pa: 1为截面惯性矩，m'; z为截面模量，m'; R为法兰半径，m。
图3-46 铝箔密封法兰
一般铝箔密封所需的锁紧力矩为40~50N . m。当密封面的粗糙度在0.5~4.4μm范围内、垫片厚度为40 ~ 100um时，铝箔密封能承受250~ 350C的反复烘烤。当锁紧力矩为45N，m,烘烤温度为300C以上时，铝箔垫圈会熔结在密封面上，可得到更好的真空密封性能，但下次使用时要将熔化的铝箔清除干净。
