بينما نتحدث غالبًا عن أهمية إبقاء التلوث بعيدًا عن مكونات الحركة الخطية مثل الأدلة الخطية والمسامير، عندما يتم استخدام هذه الأنظمة في غرفة الأبحاث، فإن الهدف هو عكس ذلك تمامًا - وهو منع هذه المكونات من إدخال التلوث إلى البيئة.

ما هي غرفة الأبحاث بالضبط؟
وفقًا لمعيار ISO 14644-1:2015، "توفر غرف الأبحاث والبيئات الخاضعة للرقابة المرتبطة بها التحكم في تلوث الهواء، وإذا كان ذلك مناسبًا، الأسطح، إلى المستويات المناسبة لإنجاز الأنشطة الحساسة للتلوث."

ترتبط الغرف النظيفة بشكل شائع بالتطبيقات في صناعات أشباه الموصلات والإلكترونيات والأجهزة الطبية، على الرغم من أن الصناعات الأخرى - مثل الطيران والأدوية والأغذية والمشروبات - تستخدم أيضًا بيئات الغرف النظيفة في بعض التطبيقات.

يصنف معيار ISO 14644-1 مستوى "نظافة" غرفة الأبحاث على مقياس من 1 (الأفضل) إلى 9 (الأسوأ)، بناءً على عدد الجزيئات - مقسمة إلى ستة نطاقات حجمية - الموجودة في مكعب. متر من الهواء.

لاحظ أن معيار غرف الأبحاث المشار إليه أعلاه هو من منظمة المعايير الدولية (ISO). قد ترى أيضًا الإشارة إلى المعيار الفيدرالي الأمريكي 209E في بعض الحالات، على الرغم من أنه تم إلغاؤه في عام 2001. يمكن إحالة تصنيفات FS 209E إلى تقييمات ISO، لكن لاحظ أن أرقام الفئات غير متوافقة. على سبيل المثال، تم تصنيف غرفة الأبحاث المصنفة على أنها فئة 1 بموجب FS 209E على أنها فئة 3 بموجب ISO 14644-1.

الاحتكاك هو عدو غرف الأبحاث
الهدف الشامل عند استخدام نظام الحركة الخطية في تطبيق غرف الأبحاث هو الحفاظ على توليد الجسيمات عند الحد الأدنى. لكن مكونات الحركة الخطية تعتمد على حركات انزلاقية أو متدحرجة، والتي تنتج بالضرورة جزيئات بسبب الاحتكاك والتآكل بين الأسطح. لذلك يجب أن يكون أحد مجالات التركيز الرئيسية هو تقليل الاحتكاك قدر الإمكان.

وهذا يعني اختيار المتداول على الاتصال المنزلق - مما يجعل المحامل الكروية الخطية والمسامير الكروية خيارًا أفضل من المحامل العادية ومسامير الرصاص لمعظم تطبيقات غرف الأبحاث.

ومع ذلك، فإن الأختام القياسية ذات التلامس الكامل الموجودة على المحامل الكروية الخطية والبراغي الكروية تواجه اتصالًا منزلقًا مع سكة ​​التوجيه أو العمود اللولبي، لذلك يُفضل الأختام منخفضة الاحتكاك أو عدم التلامس على تصميمات التلامس الكامل. ومؤخرًا، أجرت بعض الشركات المصنعة اختبارات عدد الجسيمات التي توضح كيف يمكن للفواصل الكروية، أو سلاسل الكرات - التي تفصل الكرات وتمنعها من الاصطدام ببعضها البعض أثناء إعادة تدويرها من خلال المحمل - أن تقلل من توليد الجسيمات في أدلة السكك الحديدية والكرة. مسامير.

التشحيم هو صديق وعدو
يعد التشحيم مفيدًا ليس فقط لتقليل الاحتكاك وضمان التشغيل السليم، ولكن أيضًا "لحجز" بعض الجزيئات الناتجة عن المحمل الخطي أو المسمار ومنع إطلاقها في البيئة. لكن مادة التشحيم نفسها يمكن أن تكون مصدرًا للتلوث إذا تم إطلاقها في الجو. يعد هذا مشكلة بشكل خاص مع البراغي الكروية، والتي يمكن أن "تنزع" مواد التشحيم أثناء دورانها.

تساعد الأختام في الحفاظ على التشحيم داخل المحمل الخطي أو صمولة الكرة، ولكن الأنواع منخفضة الاحتكاك وغير المتصلة - رغم أنها مثالية لأنها لا تولد جسيمات كبيرة من تلقاء نفسها - يمكن أن تسمح لبعض التشحيم "بالانزلاق" والتحرر. هذا هو السبب في أن العديد من تطبيقات غرف الأبحاث تتطلب مواد تشحيم معتمدة من غرف الأبحاث. لا تحتوي هذه التركيبات الخاصة على (أو أقل) إضافات تحتوي على جزيئات صلبة، مثل الألومنيوم والسيليكا وPTFE.

المواد الصديقة للغرف النظيفة أمر لا بد منه
المواد المفضلة لبيئات غرف الأبحاث هي الفولاذ المقاوم للصدأ وPVC، لكن الألومنيوم والفولاذ الكربوني هما المواد الأساسية المستخدمة في مكونات الحركة الخطية. ومع ذلك، هناك طرق لجعل الألومنيوم والفولاذ الكربوني القياسي متوافقين مع غرف الأبحاث.

على سبيل المثال، فإن أكسدة الألومنيوم تمنحه مقاومة جيدة للتآكل. ويمكن معالجة مكونات الفولاذ الكربوني بطبقة واقية متوافقة مع غرف الأبحاث، مثل الكروم الأسود أو النيكل، لمنع الأكسدة.

تتوفر مجموعة واسعة من الأدلة المصغرة والبراغي المصغرة في إصدارات من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يجعلها اختيارات جيدة لتطبيقات غرف الأبحاث ذات أطوال شوط أقصر وأحمال أخف. وعادةً ما يتم تقديم الإصدارات المصغرة بأختام منخفضة الاحتكاك وتحميل مسبق منخفض كخيارات قياسية، وبالتالي فإن توليد الجسيمات بها يكون بطبيعته أقل من نظيراتها كاملة الحجم.

ضع في اعتبارك أيضًا أن أدوات التثبيت غالبًا ما تكون مطلية بطبقة نهائية من الأكسيد الأسود، والتي تتميز بمعدل عالٍ من تساقط الجسيمات، على الرغم من أن هذه المكونات ثابتة. بالنسبة لتطبيقات غرف الأبحاث، يجب استخدام الأجهزة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ حيثما أمكن ذلك.

أنظمة ذات اتصال واحتكاك منخفض

إحدى الطرق لإزالة أو تقليل العديد من المخاوف المثارة أعلاه هي استخدام مكونات وأنظمة الحركة الخطية التي تعتبر "نظيفة" بطبيعتها. وتشمل هذه محامل الهواء للتوجيه والمحركات الخطية للقيادة. يعمل كلا النظامين على التخلص من التلامس المنزلق أو المتدحرج، لذلك لا يوجد أي احتكاك فعليًا أو توليد جسيمات.

على سبيل المثال، المرحلة الحركية الخطية ذات الموجهات الحاملة للهواء لا يوجد بها -من الناحية النظرية- أي احتكاك، وبالتالي لا يوجد توليد جسيمات. ومع ذلك، في مواقف العالم الحقيقي، لا تزال إدارة الكابلات تشكل مصدر قلق، لأن الكابلات المتحركة وحاملات الكابلات يمكن أن تولد جزيئات. ولكن يمكن معالجة ذلك باستخدام الكابلات وأنظمة إدارة الكابلات المصممة خصيصًا لغرف الأبحاث.

مثال على ذلك: تقدم بعض الشركات المصنعة للكابلات منتجات ذات طبقات خاصة منخفضة الاحتكاك لتقليل توليد الجسيمات، وتقدم بعض الشركات المصنعة لمسارات الكابلات أنظمة تقلل من التآكل بين أقسام السلسلة من خلال استخدام وصلات مقاومة للتآكل. بالنسبة لأطوال الكابلات الأقصر، يمكن أن تلغي "الكابلات غير المسارية" المسطحة ذاتية الدعم الحاجة إلى مسار كابل أو حامل.