CN105583481A - 一种用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法 - Google Patents

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傅斌
孙文娟
丁晓杰
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Abstract

本发明提供一种用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，包括：焊料选择；排气管及焊料预处理；排气管折弯；焊料填充；排气；排气阀门关闭；排气管加热；冷却；与排气系统分离。本发明采用低熔点焊料加热堵塞的方式进行真空排气管的密封，可解决现有封结技术中的漏气问题、密封不牢靠问题、封剪操作困难、易受外界影响问题，提高了封结质量。

Description

一种用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法
技术领域
本发明涉及真空系统的排气封结技术领域，具体是一种用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法。
背景技术
一些电子元器件对工作环境有很特殊的要求，如低温低噪声放大器、超导滤波器等器件需要在低温条件下才能工作，其要求温度一般在80K以下。该温度一般由斯特林制冷机或G-M制冷机提供。为了维持低温环境，以及防止低温环境下气体凝结引起器件性能变化，需要有一个真空环境，该真空环境由杜瓦装置提供。在杜瓦装置内部，由于气压很低，可显著降低外界向杜瓦装置内部的热传导，进而降低对制冷机制冷量的需求。反之，如果杜瓦装置内部气压过高，会导致降温过慢，甚至出现最终达不到所需要的温度，导致器件无法正常工作。因此，杜瓦装置内部的真空度是一个非常关键的因素。
为了实现器件或组件的小型化，要求采用死密封的真空排气管封结形式，亦即用真空泵将杜瓦装置内部真空度抽到满足要求后，将排气管封死，然后去除抽真空系统。目前对排气管进行封结时，多采用冷封钳压剪的方法，即将铜质管压扁。在封口处，铜质管被压至很薄，上下面实现结合，进而达到密封的目的。如图1所示，现有技术主要靠虚线圆圈所示部位进行密封，存在以下缺点：
（1）存在漏气现象。现有技术流程是压扁-压薄-剪断过程，是线密封形式，容易出现或局部出现缝隙现象，引起密封不住问题。
（2）密封不牢靠。现有技术是一种线密封形式，在后续操作中稍微碰到封口，即很可能破坏封口，造成漏气。
（3）封剪操作困难。由于死密封排气管一般较短，造成杜瓦装置与排气台的间距较小，导致操作空间狭小，给操作带来不便。
（4）易受外界影响。现有封结技术与排气管受力与否、工人操作经验有很大关系。
现有技术中的问题是由封剪操作造成，针对现有技术的上述问题，有必要设计一种新的封结方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，采用焊料堵塞的封装形式实现真空排气管的封结。
本发明的技术方案为：
一种用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，包括以下步骤：
（1）选取不带助焊剂并且熔点低于一定阈值的焊料；
（2）对杜瓦装置的排气管内壁及选取的焊料表面进行除油、去氧化层预处理；
（3）将排气管折弯，折弯后的排气管为由第一水平部、第一倾斜部、圆弧部、第二倾斜部和第二水平部依次连接构成，所述第一水平部与杜瓦装置钎焊在一起，所述第二水平部为自由端，用于连接排气系统，所述第一倾斜部、圆弧部和第二倾斜部的整体大致呈V型或U型；
（4）将焊料经由排气管的第二水平部填充到第二倾斜部；
（5）将排气管的圆弧部向下放置，然后将排气管的第二水平部连接排气系统进行排气；
（6）完成排气后，关闭排气系统上距排气管第二水平部的端部最近处的阀门；
（7）对排气管进行加热，使其中的焊料熔化，在重力作用下，熔化后的焊料流到排气管底部，与排气管内壁紧密接触，将排气管内壁润湿，冷却后将排气管堵塞；
（8）将排气管自然冷却；
（9）待排气管冷却到室温后，将排气管与排气系统分离。
所述的用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，步骤（1）中，所述焊料选用Sn63Pb37焊条或Sn62Pb36Ag2焊条。
所述的用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，步骤（2）中，具体采用丙酮擦洗后硝酸或盐酸擦洗的方法，对杜瓦装置的排气管内壁及选取的焊料表面进行除油、去氧化层预处理。
本发明的有益效果为：
由上述技术方案可知，本发明采用低熔点焊料加热堵塞的方式进行真空排气管的密封，可解决现有封结技术中的漏气问题、密封不牢靠问题、封剪操作困难、易受外界影响问题，提高了封结质量。
附图说明
图1是现有技术的封结形式；
图2是本发明的方法流程图；
图3是折弯后的排气管示意图；
图4是折弯后的排气管焊料填充示意图；
图5是折弯后的排气管内焊料熔化后示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
如图2所示，一种用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，包括以下步骤：
S1、焊料选择：
选用本身不带助焊剂的低熔点焊料，优选条状焊料，如Sn63Pb37焊条或Sn62Pb36Ag2焊条（不限于这两种焊料，亦可选用其他焊料）。
S2、排气管及焊料预处理：
在焊料填充前，对排气管内壁及焊料表面进行除油、去氧化层预处理，可采用丙酮擦洗后硝酸或盐酸擦洗的方法进行。
S3、排气管折弯：
在杜瓦装置排气前，将排气管折弯，大致呈V型或U型，如图3所示，折弯后的排气管是由依次连接的第一水平部11、第一倾斜部21、圆弧部3、第二倾斜部22和第二水平部12构成。其中第一水平部11与杜瓦装置钎焊在一起，第二水平部12为自由端，用于连接排气系统。
S4、焊料填充：
将焊料4经由排气管的第二水平部12放入到第二倾斜部22，如图4所示。填充焊料时，焊料需在排气管的倾斜部分内部，以防止焊料熔化时进入排气系统或杜瓦装置内部。
S5、排气：
将排气管的圆弧部3向下，将第二水平部12连接排气系统进行排气。在排气时，先慢速排气，以防焊料被吸入排气系统。
S6、排气阀门关闭：
完成排气后，关闭排气系统上距排气管第二水平部12的端部最近处的阀门。
S7、排气管加热：
对排气管进行加热，使焊料熔化。由于重力作用，焊料熔化后流到排气管底部。在保证焊料充分熔化时，应使加热温度尽可能的低，以尽量降低焊料熔化时金属蒸汽对杜瓦装置内部真空度的影响。
焊料熔化后将形成图5所示形状，熔化后的焊料42与排气管内壁可实现紧密接触，并且将排气管堵塞。
S8、冷却：
将排气管自然冷却，凝固后的焊料即可实现真空封结。
S9、与排气系统分离：
冷却到室温后，将排气管与排气系统分离。
上述步骤中，也可先将焊料放入排气管内，然后再将排气管折弯。
目前，超导接收端常用的杜瓦装置排气管是内径为φ4的铜管，选用φ1无助焊剂Sn63Pb37焊条。排气管圆弧部的折弯半径为10mm时，当溶化后液面高于排气管最低点2mm时，所需焊条长度约为295mm。按照上述步骤，封结时将排气管加热至高于Sn63Pb37焊条熔点。Sn63Pb37焊条熔点为183℃，可将排气管加热至210℃左右，远低于排气管与杜瓦装置之间的钎焊温度。之后将排气管自然冷却，冷却到室温后将排气管与排气系统分离。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选取不带助焊剂并且熔点低于一定阈值的焊料；
（2）对杜瓦装置的排气管内壁及选取的焊料表面进行除油、去氧化层预处理；
（3）将排气管折弯，折弯后的排气管为由第一水平部、第一倾斜部、圆弧部、第二倾斜部和第二水平部依次连接构成，所述第一水平部与杜瓦装置钎焊在一起，所述第二水平部为自由端，用于连接排气系统，所述第一倾斜部、圆弧部和第二倾斜部的整体大致呈V型或U型；
（4）将焊料经由排气管的第二水平部填充到第二倾斜部；
（5）将排气管的圆弧部向下放置，然后将排气管的第二水平部连接排气系统进行排气；
（6）完成排气后，关闭排气系统上距排气管第二水平部的端部最近处的阀门；
（7）对排气管进行加热，使其中的焊料熔化，在重力作用下，熔化后的焊料流到排气管底部，与排气管内壁紧密接触，将排气管内壁润湿，冷却后将排气管堵塞；
（8）将排气管自然冷却；
（9）待排气管冷却到室温后，将排气管与排气系统分离。
2.根据权利要求1所述的用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，其特征在于，步骤（1）中，所述焊料选用Sn63Pb37焊条或Sn62Pb36Ag2焊条。
3.根据权利要求1所述的用于杜瓦装置死密封的真空排气管封结方法，其特征在于，步骤（2）中，具体采用丙酮擦洗后硝酸或盐酸擦洗的方法，对杜瓦装置的排气管内壁及选取的焊料表面进行除油、去氧化层预处理。
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