Was ist eine vakuumtaugliche (ventilierte) Schraube?
Eine Schraube mit durchgehender Entlüftungsbohrung. NBK: „Die Entlüftungsbohrung lässt in den Schraubenlöchern eingeschlossenes Gas leicht entweichen und unterstützt das Abpumpen von Vakuumanlagen.“ Ohne sie entweicht die im Sackloch eingeschlossene Luft langsam in die Kammer und verzögert das Abpumpen.
Das virtuelle Leck, das niemand gezeichnet hat
Schrauben Sie eine gewöhnliche Zylinderschraube in ein Sackloch, entsteht ein abgeschlossener Hohlraum: Die Luft unter der Schraubenspitze kann nur entlang der Gewindeflanken entweichen. Sie entweicht auch — langsam, unvorhersehbar, über Stunden — und währenddessen zeigt Ihr Messgerät einen Druck an, der mit einem echten Leck nichts zu tun hat. Sie suchen das Leck und finden es nicht, denn es steckt in Ihrer eigenen Schraube.
NBKs Antwort ist mechanisch und unspektakulär: eine Bohrung durch die Schraube. Das Gas im Schraubengrund entweicht durch die Schraubenachse, statt sich am Gewinde vorbeizuquetschen. Auch die Art der Bohrung ist bedacht: „Die Entlüftungsbohrungen werden mit einem Verfahren gefertigt, das das Metallgefüge kaum beeinflusst. Ausgasen im Vakuum und Sprödbruch im Einsatz werden so unterdrückt.“
Dieselbe Logik gilt eine Ebene weiter außen. Auch die Durchgangsbohrung im verschraubten Bauteil schließt Gas ein — deshalb fertigt NBK Scheiben mit Entlüftungsnuten (SWAS-VF in Edelstahl, SWAT-VF in Titan), die das Bohrloch selbst entlüften.
Das ventilierte Programm
| Baureihe | Werkstoff | Festigkeitsklasse | Größen |
|---|---|---|---|
| SVSS | SUSXM7 (SUS304-äquiv.) | A2-70 | M2 – M12 |
| SVSS-PC | SUSXM7, chemisch poliert | A2-70 | M3 – M12 |
| SVSL | SUS316L | A4-70 | M3 – M12 |
| SVSX | SUS316L HiMo (hochfest) | 8.8 | M3 – M6 |
| SVST | Titan TB340C (Grade 2) | — | M3 – M5 |
| SVSQS | SUSXM7 + unverlierbare Scheibe | A2-70 | M3 – M12 |
| SWAS-VF | Scheiben mit Entlüftungsnuten | — | — |
Jede Produktseite der ventilierten Reihe nennt dieselben Anwendungen: „Vakuumanlagen, Vakuumkammern, FPD-Produktionsanlagen, Halbleiterbauelemente und Elektronenmikroskope.“ Quelle: NBK-Produktkatalog, Abschnitt „Special screws“, S. 565–590.
Reinraumreinigung: Was Sie tatsächlich bekommen
NBK reinigt und verpackt die Teile für Sie, und der Service ist spezifiziert statt versprochen. Der Waschraum entspricht ISO-Klasse 7. Die gereinigten Teile werden anschließend im Reinraum vakuum-doppelverpackt.
Sie wählen das Verfahren, es wird zum Suffix der Artikelnummer — zum Beispiel SGPS-M6-20-PL-USC:
- USC — Ultraschallreinigung. Ultraschallbad, zweites Ultraschallbad, Ultraschallspülung, Reinstwasserspülung, Trocknung, Vakuum-Doppelverpackung. Geeignet für rostbeständige Werkstoffe wie Edelstahl.
- IPA — Isopropylalkohol. IPA-Tauchbad, zweites Tauchbad, Trocknung, Vakuum-Doppelverpackung. Geeignet für rostanfällige Werkstoffe wie Stahl.
NBK belegt das Ergebnis, statt es zu behaupten: Die Teile werden in Reinstwasser gewaschen, die freigesetzten Partikel zählt ein automatischer Flüssigkeits-Partikelzähler. Das Restöl wird regelmäßig gemessen; NBK sichert ≤1 mg/ft² nach USC-Reinigung zu (gemessen: 0,3 mg/ft², gegenüber 1,5 mg/ft² bei IPA).
Zwei praktische Grenzen. Eine einzelne Reinraumreinigung und -verpackung fasst Teile bis 250 × 300 × 100 mm. Und Teile, die im Katalog bereits das Symbol „Cleanroom Wash & Packaging“ tragen, kommen standardmäßig gereinigt und verpackt — bei allen anderen ist es eine Option, teils gegen Aufpreis.
Freigesetzte Partikel nach der Reinigung (Prüfling SUS303, ⌀19 × 20 mm)
| Partikelgröße | USC (Ultraschall) | IPA | Unbehandelt |
|---|---|---|---|
| ≥ 0,3 µm | 220.000 | 7.000.000 | 210.000.000 |
| ≥ 0,5 µm | 51.000 | 1.900.000 | 37.000.000 |
| ≥ 1,0 µm | 3.100 | 160.000 | 1.400.000 |
| ≥ 2,0 µm | 280 | 29.000 | 240.000 |
Angaben in Stück, gemessen mit automatischem Flüssigkeits-Partikelzähler. NBK: „Die Werte der Tabelle sind reale Messwerte, keine garantierten Werte.“ Ultraschallreinigung entfernt gegenüber einer unbehandelten Schraube rund drei Größenordnungen an Submikron-Partikeln. Quelle: NBK — Cleanroom washing and packaging service.
Fressen verhindern, ohne Kontaminationsrisiko
Edelstahl auf Edelstahl frisst. In einer sauberen, trockenen Vakuumkammer frisst er stärker, weil die Oxidfilme und die adsorbierte Feuchtigkeit fehlen, die sonst als Grenzschmierung wirken — NBK weist darauf hin, dass im Vakuum der Reibwert steigt und Fressen wahrscheinlicher wird.
Die übliche Abhilfe ist eine Beschichtung: MoS₂, PTFE, Schwarzchrom. In einer Prozesskammer erzeugt diese Abhilfe ein neues Problem, und NBK benennt es klar: „Oberflächenbeschichtete Schrauben, die konventionelle Gegenmaßnahme, können wegen des Kontaminationsrisikos durch abplatzende Beschichtung nicht eingesetzt werden.“ Ein MoS₂-Partikel auf dem Wafer ist ein verschrotteter Wafer.
Die Lösung: den Stahl verändern, statt ihn zu bedecken. NBKs oberflächengehärtete Schrauben (SNSL-PN aus SUS316L, SVSL-PN ventiliert und die Tantalschraube SNSTA) werden mit einem eigenen Verfahren gehärtet: „Es haftet nichts auf der Oberfläche, wodurch Bedenken hinsichtlich Kontamination durch Abplatzen entfallen.“ Sie widerstehen dem Fressen ohne Schmierstoff, stabilisieren die Vorspannkraft, funktionieren heiß und sind in M3 bis M8 direkt austauschbar.
Die Schraube, die nicht herunterfallen darf
NBK benennt die Kosten unverblümt: „Das Innere einer Halbleiterfertigungsanlage ist ein äußerst komplexer Raum. Eine einzige Schraube oder Scheibe, die bei Montage oder Wartung hineinfällt, kann die Qualität beeinträchtigen und erfordert eine mühsame Suche.“
Unverlierbare Schrauben lösen das mechanisch. Ein Freistich im Gewinde verhakt sich im Schraubenloch, sodass die Schraube auch vollständig herausgedreht am Blech bleibt. NBK bietet auch die Nachrüstung: Mit unverlierbaren Scheiben SWAS-SC wird eine Standardschraube zur unverlierbaren Baugruppe.
Und das ist nicht nur gute Praxis — für Schutzverkleidungen ist es europäisches Recht. EU-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, Anhang I, §1.4.2.1: „Trennende Schutzeinrichtungen müssen mit Befestigungssystemen fixiert sein, die sich nur mit Werkzeug öffnen oder lösen lassen. Die Befestigungssysteme müssen beim Entfernen der Schutzeinrichtung an dieser oder an der Maschine gehalten bleiben.“ Eine unverlierbare Schraube ist der einfachste Weg zur Konformität.
Die drei Familien aus diesem Artikel
Vakuum-Entlüftungsschrauben
Entlüftete (durchbohrte) Zylinderkopfschrauben, die beim Abpumpen eingeschlossene Luft und Gase ableiten und so virtuelle Lecks in Vakuum- und Reinraumsystemen verhindern.
Verliersicherungsschrauben
Verliersicherungsschrauben bleiben dauerhaft mit dem Bauteil verbunden und verhindern Verlust beim Betrieb und Wartung von Abdeckungen, Blenden und Zugangsstellen.
Unmagnetische Schrauben
Schrauben mit niedriger Permeabilität aus Titan, SUS316L HiMo, Tantal, Phosphorbronze und Messing für MRT, Kryotechnik, Halbleiter und magnetische Präzisionsinstrumente.
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