僅かな隙間からでも真空引きはできるのか

質問

ネジ蓋式のチタン合金製カプセル（Φ14 × 38mmの円柱）があります。
このカプセルを真空状態（真空チャンバー内）で溶接すれば、
カプセル内部を真空状態にすることはできるのでしょうか？
（MITSUBISHI ELECTRICの電子ビーム溶接機12KWを使用します。）

ゴムパッキン（Oリング）などはつけませんが、
空気の通り道は、ネジ山とネジ山との小さな隙間しかないと思われるため、
ちゃんと空気を抜くことができるのか不安です。

真空や空気に関する知識をお持ちの方、ご教授よろしくお願いします。

【下図】
カプセルの構造と作業工程

【拡大用図】
http://www.dotup.org/uploda/www.dotup.org100834.png

回答No.3

tance

どの程度の真空を考えているかによりますが、ねじの隙間や身と蓋との隙間を気体分子が通り抜けていけば内部も真空になります。しかし、容器内の気体分子がそれなりの圧力を持っているときは（つまり真空ではないときは）気体は他の分子に押されて狭い隙間を通って外部に出られますが、長い時間をかけて、徐々に内部が髙真空に近くなって行くと、内外の気圧差がどんどん小さくなってくるので、内部の気体が押し出されるという現象は起こらなくなります。（押す力がどんどん弱くなる）

最終的には気体分子が持っている熱エネルギーにより分子が容器内部を走り回り、それが運良く隙間を通り抜けられれば内部の気圧はそれだけ下がります。ねじの隙間を運良く通り抜けるのは気の遠くなる時間がかかるでしょう。

容器内部に油を入れておいて、溶接前に加熱し、（溶接自体も過熱）油の蒸気で高い圧力を作り出し、気体分子をねじの隙間から追い出せば、その後冷やしたときに油の蒸気は液体に戻るので容器内部は良い真空になります。（ディフュージョンポンプの原理の応用）（専用の油を使ってください）これでも真空度が足りない場合は、実現は難しいと言って良いと思います。

回答No.2

sailor

不確定要素が多くて正確には答えられません。

ネジ自体には必ず隙間がありますから内部の空気も抜気できるでしょうけれど、ネジによって締め付けられる容器の端面（当たり面）のこ加工精度のほうが大きく影響するのではないでしょうか？また、当たり面が小さいときは締め付けによってナジミができて一種の気密状態となり内部の抜気ができない可能性もあるでしょう。
細かな寸法が（ネジのピッチや種類・あたり面の面積・締め付けトルク・使用する合金の塑性など）わからないので、あくまで一般論ですが、時間をかければ内部まで抜気できる可能性はあるでしょう。ただし、締め付けによって当たり面がなじんでしまえば（要は素材自体がガスケットの役割をはたしてしまう）時間をかけてもむだです。

ネジのスレッド部の隙間よりも端面の隙間のほうが遥かに小さい（よほど荒い加工でない限り）でしょうからね。
確実に内部まで抜気する必要があるのであればネジのスレッド部および当たり面に小さな溝を入れておき、抜気後の溶接でふさいでしまうのが一番確実なのではないでしょうか？

まあ、別な位置に意識的にピンホールを作っておいて抜気後に溶接で埋める手もありますね。こちらのほうが加工は簡単かもしれませんね。

回答No.1

大明神（@bathbadya）

ネジ山の隙間はモレます。が、時間はかかります。
それよりも、ネジで締めた時に当たる端面の出来の影響がでかいですよ。