真空装置的金属密封法兰有哪些类型

金属密封常多用在一些需要高温烘烤（大于200ºC的烘烤环境）或者是采用低蒸汽压（室温条件下小于10⁻¹⁰Pa）的超高真空设备中，因为橡胶材料密封不耐高温且放气量较多，所以是不适合在这些环境下使用的。广东振华真空装置常用的金属密封法兰型式有以下八种类别：

1、铝箔密封

当外密封面以30%的压缩量压紧时，可将中间铝箔封入，于其两端保持压力很大的状态，进而达到密封效果。对于加工的挠曲角会大过螺栓引起的角度。

通常铝箔密封的锁紧力矩需要40N•m-50N•m。在密封面粗糙度范围在0.5µm-4.4µm内、垫片厚度范围在40µm-100µm内的情况下，铝箔密封可承受250ºC-350ºC的环境温度反复烘烤。如果锁紧力矩为45N•m，烘烤温度高于300ºC时，会熔化铝箔垫圈于密封面上，最后获得真空密封更好，但下次使用时要清除掉这熔解的铝箔。

2、台阶密封

通过两个直角剪切力剪切出新鲜金属面形成的密封就是台阶密封。这个过程的两直角的剪切形式有两种，即相隔与相叠。以无氧高导铜作垫圈材料，有1mm-3mm的厚度。在制作时，可在950ºC的烧氢炉中做退火处理，可在温度达450ºC的环境下反复高温烘烤使用。两直角有较大公差，不用考虑配合问题，因此加工简单。

3、斜楔密封

斜楔密封有70º刀口角度、0.1mm的刀尖圆角半径、0.075mm-0.1mm的深度公差、1mm-1.5mm的高度、0.05mm的刀口直径误差，垫圈材料为6mm宽度、2-3mm厚度的无氧高导铜。采用斜楔密封结构的真空设备，经过5个小时左右的250ºC温度环境高温烘烤，可能使真空设备获得2.6x10⁻⁹Pa的真空压力环境。

4、刀口密封

刀口密封的密封圈为0.5mm的环形铝片或铜片，可达280MPa的密封力，耐烘烤温度可达450ºC，可承受多次加热与冷却的循环作用，而不发生漏气。但要求配合精度较高，通常是在小规格的法兰密封中使用。

5、直角形密封

直角形密封就是在密封台阶有0.025mm间隙，可保证密封圈受压变形时呈“L”形。对于下法兰台阶则要方便O形圈的定位，要求具备优于Rₐ1.6的表面粗糙度，具备50%压缩量的O形圈。对于O形圈金属丝常用直径有：0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm以及1.5mm这五种。

6、圆锥端面密封

圆锥端面密封要求密封面具备优于Rₐ1.6的表面粗糙度，且为了保证密封的可靠性，其上、下两个锥面的角度要一致吻合。它常用密封圈的材料有铝、镍、铜、适用于不锈钢法兰的不锈钢等。密封法兰的选材通常为碳钢或者不锈钢。

7、平面法兰密封

平面法兰密封是这里罗列出来的金属密封法兰型式中最简单的一种形式，它的密封面无需考虑配合问题，而且表面粗糙度要求在Rₐ1.6-Rₐ0. 25的范围内，也是较为容易达到的。平面法兰密封常用材料有金、铜和铝。

该类型的法兰密封主要缺点是密封圈的定位问题，比较棘手，此外它接触面较大，密封力需求大，所以通常用于小直径的法兰连接密封当中。

8、惠勒密封

刀口宽度等于密封圈的线径，都是2mm，以无氧高导铜为密封圈材料。垫圈由于压紧产生塑性变形，从而将左侧空间充满，多余的部分从挤出到右侧，以此达到可靠密封环境。也可以用聚四氟乙烯做垫圈材料。

金属密封是真空装置当中重要的一种密封材料，它拥有很低的放气量，且扛得住持续的高温烘烤环境，因此成为了真空系统中不可缺少的一部分，在超高真空镀膜设备当中有广泛的应用。