SU1442342A1

SU1442342A1 - Способ автоматического управлени нагревом при пайке

Info

Publication number: SU1442342A1
Application number: SU864131848A
Authority: SU
Inventors: Николай Аркадьевич Ширковский; Павел Владимирович Полянский; Эдуард Александрович Гладков; Сергей Всеволодович Мураховский; Владимир Вениаминович Сагалович; Геннадий Федорович Мурашов
Original assignee: МВТУ им.Н.Э.Баумана; Предприятие П/Я М-5729
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1988-12-07

Abstract

Изобретение относитс к печному нагреву под пайку, в частности к автоматическому управлению нагревом, и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени . Цель - повышение качества па ного соединени за счет снижени градиента температуры на поверхности издели и уменьшение времени нагрева. При нагреве производ т измерение температуры в различных точках поверхности издели . Определ ют величину перепада температур между максимально нагретой и минимально нагретой точками, а также скорость нагрева этих точек. После предварительного прогрева и выравнивани скоростей нагрева максимально нагретой и минимально нагретой точек мошность на нагревателе уменьшают пропорционально скорости изменени перепада температур между указанными точками . При достижении температуры максимально нагретой точки значени , при котором скорость изменени температуры достигает заранее установленного значени , нагреватель отключают. Способ позвол ет проводить нагрев изделий с максимально возможной скоростью с минимальным перепадом TeMnepatyp за счет учета инерционности процесса нагрева и опережаюш,его регулировани градиента температуры. 4 ил. (О сл

Description

4

ю

со 1

N3

Изобретение относитс к области печного нагрева изделий под пайку и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени .

Цель изобретени - повышение качества па ного соединени за счет снижени градиента температуры на поверхности издели и уменьшени времени нагрева.

На фиг. 1 изображена контейнерна индукционна печь с размещенным в ней изделием; на фиг. 2 - временные диаграм- мы изменени температуры на поверхности сборочной единицы и мощности нагревател ; на фиг. 3 - фазовый портрет системы управлени ; на фиг. 4 - структурна схема устройства, реализующего способ ав- томатического управлени нагревом при пайке.

Способ реализуетс следующим образом.

Па емое изделие 1 сложной конфигурации устанавливают в печь 2 и размещают между изделием 1 и нагревателем 3 проме- жуточный экран 4 (контейнер).

В процессе нагрева производ т измерение температуры в различных точках поверхности издели 1, определ ют величину перепада температур между максимально на- гретой Т) и минимально нагретой точками Г, а также скорость нагрева этих точек, сравнивают полученные значени с заданными значени ми и измен ют мощность, п-одавае- мую на нагреватель 3. Сначала на нагреватель подают посто нную мощность Wn ,

обеспечивающую максимальную скорость нагрева экрана 4 и издели i до температуры предварительного нагрева Тт. Величину Гни определ ют как температуру, при которой скорости нарастани температур точек 1 и 2 (Cj и €2) совпадают. При дальнейшем нагреве мощность на нагревателе уменьшают пропорционально скорости изменени перепада температур между указанными точками.

Дл обеспечени качественного формировани шва при пайке требуетс , чтобы все точки издели находились в одинаковых термических циклах. Поэтому выще температуры Тп« необходимо уменьшать возникающий из-за сложной формы сборочной единицы градиент температуры по поверх- ности путем снижени темпа нагрева с целью обеспечени требуемой величины перепада температуры. При это.м подводима мощность на следующем участке диаграммы (фиг. 2) определ етс согласно выражению

W Г„ - Л:,(АГ-ДГзад) ---Л г. Д7-, (1)

где - Tz - перепад температур; ДГзад - заданна величина допус (л. Г)тимого перепада;

Д7 .Л.-L - скорость изменени пере пала;

К и К.2 - посто нные коэффициенты.

Использование последнего члена выражени (1) обеспечивает повыщение быстродействи процесса регулировани перепада и, как следствие, уменьшение градиента температуры .

Процесс нагрева в печи вл етс инерционным , т. е. при наличии положительной скорости приращени температуры С

/-f Т

- при отключении мощности нагрева

температура поверхности издели увеличиваетс по инерции.

На участке фазовой траектории TI (фиг. 3) от точки О до те.мпературы пайки Тп нагрев происходит при отключенной мощности.

Дл осуществлени своевременного отключени мощности при подходе к температуре Т„ на участке траектории максимальной температуры Т от температуры Тпи до точки о сравнивают текущее значение скорости нагрева с величиной скорости нагрева дл текущего значени температуры, обеспечивающей инерционный нагрев до заданной температуры пайки Т без подачи мощности.

Эти последние значени определ ютс кривой переключени ABOCD (фиг. 3), котора определ етс расчетным путем или, например , экспериментально путем однократного предварительного нагрева технологического образца. Дл набора температур Tui () путем варьировани мощности определ ют величину скорости нагрева С, привод щую к инерционному нагреву до температуры Гп . Точки А, В, С, D определ ют кривую переключени . При совпадении текущего значени скорости нагрева с кривой ABCD в момент времени &тк. (в точке О) отключают мощность печи.

При достижении температурой TI области S (фиг. 3), определ емой технологическими допусками на температуру пайки, обеспечивают поддержание требуемого значени температуры пайки в течение заданного интервала времени t, после чего отключают мощность нагревател . Сборочна единица остывает до комнатной температуры.

Устройство, реализующее способ, включает печь 2, программатор 5, который запускает устройство 6 управлени и линейный регул тор 7 в соответствии с требуемой по технологии циклограммой пайки. Устройство 6 управлени содержит вычислительное устройство , определ ющее требуемую мощность печи, элемент сравнени дл определени момента отключени мощности и устройство пам ти дл хранени параметров кривой переключени . Устройство б получает информацию от датчиков температуры, установлен- ны.х на изделии, и по максимальной температуре Г), скорости изменени температуры C l, величине максимального перепада АГ и скорости из.менени перепада ДГ управл ет работой силовой части нагревател 8 вплоть до момента отключени мощности (точка О, фиг. 3). После этого программатор 5 подключает линейный регул тор 7и отключает устройство 6 при достижении температурой Т области S (фиг. 3), после чего отключает мощность.

Способ может быть реализован на стандартных измерительных вычислительных и управл ющих элементах.

Сущность способа заключаетс в обеспечении требований точности термических циклов пайки крупногабаритных изделий сложной формы при высокой скорости нагрева за счет учета инерционности процесса нагрева и опережающего регулировани - градиента температуры на стадии нагрева.

Пример. Способ автоматического управлени нагревом при пайке был использован при высокотемпературной пайке крупногабаритного издели сложной формы. Температура пайки по технологии составл ет 1050±5°С. Врем нагрева на эту температуру 40±3 мин. Врем выдержки при пайке 10±1 мин. При температуре выще 960°С (температура плавлени припо ) перепад температур по поверхности не должен пре- выщать 10°С. Термопары были установлены в местах наименьщего и наибольщего удалени от экрана (контейнера).

Посто нна мощность 60 кВт обеспечила нагрев до 7 458°С, при которой скорости нагрева G и Cz сравн лись. Перепад температур составил 86°С, он был уменьщен до величины 10°С путем регулировани температуры за счет изменени мощности печи устройством, в котором блоки 5 и 6 (фиг. 4) выполнены на базе микроЭВМ БК-00-10, снабженной таймером, устройством сопр жени с объектом, а блоки 7 и 8 - соответственно на регул торе Р133, усилителе У-252 и мащинном преобразователе ВПЧ-100-2400.

Выбранные из услови устойчивости коэффициенты /d и /(2 в выражении (1) принимали значени ,98 кВт/°С, /(2 1,02 кВт/°С/С.

Отключение произощло через 38 мин при 102ГС, температура пайки 1050°С была достигнута через 2 мин, после чего в работу был включен регул тор температуру Р133 на врем выдержки 10 м.ин.

Предложенный способ обеспечил снижение времени цикла пайки на 12%, снижение

величины перепада температуры на 20%.

В результате этого повысилась воспроизводимость заданного технологического режима , обеспечивающего получение прочных и герметичных па ных соединений.

Claims

Формула изобретени

Способ автоматического управлени нагревом при пайке преимущественно изде0 ЛИЙ сложной конфигурации, при котором производ т измерение температуры в различных точках поверхности издели , определ ют величину перепада температур между максимально нагретой и минимально нагре5 той точками, сравнение их с заданными значени ми и изменение мощности в течение цикла нагрева, отличающийс тем, что, с целью повыщени качества па ного соединени за счет снижени градиента температуры на поверхности издели и уменьшени

0 времени нагрева, олредел ют скорость нагрева , после предварительного прогрева и выравнивани скоростей нагрева максимально нагретой и минимально нагретой точек мощность на нагревателе уменьшают пропорционально скорости изменени перепада

5 температур между указанными точками и при достижении температуры в максимально нагретой точке значени , при котором скорость изменени температуры достигает заранее установленного значени , нагреватель отключают .

.7

C°ClMUH

{ Температура Yi/ u3 u ifr f Т

ЦЗиг.

I