【康沃真空網(wǎng)】一、問題的提出
真空釬焊屬于固相連接，它與熔焊方法不同，真空釬焊時母材不熔化，由于采用比母材熔化溫度低的釬料，在真空釬焊爐加熱室里加熱溫度采取低于母材固相線而高于釬料液粗線的一種連接方法。由此，相應(yīng)的真空釬焊爐可以進(jìn)行真空釬焊、真空退火、真空時效等多種加工。真空釬焊爐最重要的兩個性能是真空度和溫度，但目前國內(nèi)外的真空釬焊爐還存在以下需要進(jìn)一步解決的問題：
（1）在小型真空釬焊爐中，電氣比例閥作為壓力控制的重要部件，可分別為真空爐膛提供需要的工作壓力（負(fù)壓或正壓）。但是目前常規(guī)電氣比例閥存在普遍流量較低的問題，最大流量不超過100L/min。對于高流量需求的真空釬焊爐，電氣比例閥已不能滿足其用氣需求。
?。?）為了實(shí)現(xiàn)高流量的壓力控制器，通常都會選用流量放大器技術(shù)，即采用電氣比例閥作為先導(dǎo)閥來驅(qū)動高流量閥。此方法，雖然能夠保證真空釬焊爐正常氣體流量需求，但是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，氣路連接和電氣控制繁瑣，為工件制造和設(shè)備操作造成很大不便。而且，這些流量放大閥僅能滿足真空爐膛正壓控制的需求。當(dāng)需用真空壓力時，即使在真空釬焊爐后部增加真空泵，流量放大閥也無法進(jìn)行精的真空壓力控制。
為了滿足真空釬焊爐對大流量正負(fù)壓循環(huán)控制的需要，本文提出了一種真空背壓閥解決方案，即采用一種大流量并可工作在負(fù)壓和正壓范圍的背壓閥，同時采用電氣比例閥作為先導(dǎo)閥進(jìn)行驅(qū)動，可精確控制釬焊爐內(nèi)正負(fù)壓的循環(huán)變化。
二、正負(fù)壓控制原理
正負(fù)壓區(qū)間連續(xù)控制的基本原理如圖1所示，其目的是精密控制真空壓力容器內(nèi)的氣壓從負(fù)壓到正壓（或從正壓到負(fù)壓）的連續(xù)單調(diào)變化（或往復(fù)交變）。
圖1 真空釬焊爐正負(fù)壓控制原理示意圖
以下為控制原理具體內(nèi)容：
?。?）控制原理基于真空釬焊爐進(jìn)氣和出氣的動態(tài)平衡法，是一個典型的閉環(huán)控制回路。PID控制器采集壓力傳感器信號并與設(shè)定值進(jìn)行比較并調(diào)節(jié)進(jìn)氣和抽氣調(diào)節(jié)閥的開度，最終使傳感器測量值與設(shè)定值相對而實(shí)現(xiàn)真空壓力準(zhǔn)確控制。
?。?）為了覆蓋負(fù)壓到正壓的整個真空壓力范圍，至少配置兩個真空壓力傳感器分別負(fù)責(zé)負(fù)壓和正壓。PID控制器為雙通道同時控制以對應(yīng)低壓和高壓區(qū)間的控制。
?。?）控制回路中分別配備了真空泵（負(fù)壓源）和高壓氣源（正壓源），以提供足夠的低壓和高壓能力。
（4）當(dāng)控制是從低壓到高壓進(jìn)行變化時，一開始的進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度（進(jìn)氣流量）要遠(yuǎn)小于抽氣調(diào)節(jié)閥開度（抽氣流量），通過自動調(diào)節(jié)進(jìn)出氣流量達(dá)到不同的平衡狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)不同的真空壓力控制，最終進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度逐漸要遠(yuǎn)大于抽氣調(diào)節(jié)閥開度，由此實(shí)現(xiàn)低壓到高壓范圍內(nèi)一系列設(shè)定點(diǎn)的連續(xù)精密控制。對于從高壓到低壓的變化控制，上述過程正好相反。
三、技術(shù)方案
安裝上述的大流量正負(fù)壓控制原理，具體的技術(shù)方案如圖2所示。
圖2 真空釬焊爐大流量正負(fù)壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2所示的正負(fù)壓控制系統(tǒng)中，采用了真空型背壓閥來對進(jìn)出氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，對背壓閥的驅(qū)動則使用了氣控先導(dǎo)閥。由于采用了氣控式真空型背壓閥，可將高壓控制范圍提升到了15bar，但相應(yīng)的負(fù)壓同樣也被提升到了15mbar。如果需要，還可以進(jìn)一步抬高高壓上限，但低壓下限也會隨之提升。
在圖2所示的這種先導(dǎo)閥驅(qū)動背壓閥控制方法中，除了將整個控制區(qū)間向高壓端平移之外，還具有兩個特點(diǎn)，一是背壓閥可制作成較大通徑而適用于較大容器的真空壓力控制，二是背壓閥的響應(yīng)速度很快可滿足正負(fù)壓往復(fù)交變的快速控制。
四、總結(jié)
通過上述技術(shù)方案，完全可以實(shí)現(xiàn)正負(fù)壓范圍內(nèi)真空壓力的連續(xù)控制和往復(fù)交變控制，并且可以達(dá)到很高的控制精度和速度。
本文解決方案的技術(shù)成熟度很高，方案中所涉及的背壓閥和PID控制器，都是目前依陽實(shí)業(yè)特有的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其他的真空計、壓力計、電氣比例閥、真空泵和高壓起源等也是目前市場上的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。
