真空釺焊（hàn）爐（lú）控製係（xì）統的設計

1、概述

隨著科（kē）學（xué）技術（shù）的不斷發展， 真（zhēn）空釺焊在一些高精度及貴金屬材料的零部件焊接上的優勢越發明顯。采用此種焊接（jiē）工藝具有焊縫致密、焊合率高（gāo）、變形量小等特點。因此真空釺焊（hàn）已廣泛地應用於發電、軍工及航空航天等領域。針對目前國內市場需求（qiú）， 筆者研製了一台VBF-120 型真（zhēn）空高溫釺（qiān）焊爐， 用於（yú）Cu與貴重非鐵金屬氧化（huà）物特殊電極材料進行真空釺焊。經測試， 該設備的各項性能指標、控製（zhì）方式及釺焊質量都合格， 滿足了軍工、發電站等大型電力開關特殊釺焊（hàn）的技術（shù）要求。

2、真空釺焊爐（lú）的主要結構

真空釺焊爐主機為臥式、單室內加熱結構， 由爐體、加熱室、真空係統、風冷係（xì）統、充氣係統、分壓（yā）係統、水冷係統、電氣控製係統等組成。

2.1、真空爐主體

真空爐主體（tǐ）由爐體和加（jiā）熱室構成。爐殼、爐門、電機罩的殼體均由雙層筒（tǒng）體、雙（shuāng）層橢圓形（xíng）封頭及法蘭用氣密性（xìng）焊縫焊成。雙層筒體間為水道， 內通冷卻水。爐蓋采（cǎi）用鎖緊（jǐn）圈鎖緊結構。加熱室設計成圓筒形， 由框架和石墨氈組成隔熱屏。

2.2、加熱係統

加熱（rè）係統包括加熱電源、溫控（kòng）係統及加熱元件（jiàn）。加熱電源選用磁性調壓器， 其（qí）電壓調節由直流激磁來控製， 按不同的控製信號實現閉（bì）環自控（kòng）， 直流激磁電源由雙向晶閘管控製。溫控儀表具有自整定功能（néng）， 熱電（diàn）偶將電（diàn）爐內部的溫度轉換成電信號（hào）， 將檢測到（dào）的爐溫當前值與設定（dìng）值之差， 經（jīng）PID 運算後作為輸出信（xìn）號， 控製雙向晶閘管的導通（tōng）角， 從而有效地控製加熱（rè）元件的平均（jun1）加熱功率， 使得爐溫與（yǔ）設定（dìng）的加熱曲線相吻合。加熱元件為18 根（gēn）石墨管， 采用三角形接法，沿熱區圓（yuán）周均勻分布， 以提供良好（hǎo）的爐溫均勻性。加熱元件通過3 個水（shuǐ）冷電極與外部接線聯接。

2.3、真空係統

機組主泵為KT-500 型擴散泵， 前級泵為ZJ-600型羅茨泵（bèng）和2X-70 型旋片式機（jī）械（xiè）泵。分別配有高真空閥（fá）、主路閥、旁路（lù）閥及與機械泵聯動的（de）電磁壓差閥。機械泵為粗真空裝置（zhì）， 機械泵的後一級串有羅茨泵， 羅茨泵具有較高的抽氣速率， 因此可以將真空係統抽到較高的真空度； 但隻（zhī）有在被抽係（xì）統中的壓（yā）力達到羅（luó）茨泵（bèng）允許入口壓力時， 羅茨泵才能開始工作， 否（fǒu）則將會因過載和過熱而損壞。擴散泵為高真空裝置，它是（shì）通（tōng）過將真空係統中的氣體分子向高速油蒸汽射流中擴散， 並由（yóu）前級泵排至空氣中， 完成抽氣動（dòng）作。

2.4、風冷係統

在真空爐主體的後部， 裝有1 台三相異（yì）步電動機， 氣（qì）體由熱交換器降低溫（wēn）度後經導流罩、進氣口、葉輪通過隔熱門（mén）進入爐內工作區， 再返回散熱器， 實施循環冷卻。

2.5、水冷係統

水冷（lěng）係統由不鏽鋼截（jié）止閥、進水（shuǐ）口、排水箱、水壓電接點壓力表等組成。進水口設有63.5 mm (2.5in) 不鏽鋼（gāng）球閥、排（pái）水口（kǒu）設有101.6 mm (4 in) 法蘭，隻（zhī）需與用戶循（xún）環水係統接口連接即可。

2.6、分壓係統

分壓係統（tǒng）由電磁真空充氣閥、可調節針閥等組成。在銅釺焊（hàn）過程中需要（yào）分（fèn）壓控製時可充入高純氮氣或氬氣， 分壓範圍（wéi）控製在5~500 Pa。

2.7、充氣係統

充氣係統由大通徑充氣（qì）截止閥、集氣匯流（liú）排、真空電接點壓力表等組成。

3、電控係統

3.1、控製係統的設計

電（diàn）氣控製係（xì）統是（shì）由工控機（jī）和PLC 組成（chéng）的計算（suàn）測控係統為控製中心， 工控機對加熱區溫度進（jìn）行閉環控製， PLC 對真空係統和強冷係統進行控製； 計算機測控係統包括（kuò）上位計算機、溫度數據采集及控製係統、開關（guān）量檢測及控製係統和外圍設備等。上位機和外設主要完成人機對話、工藝參數設定及存儲記憶、過程參數顯示和存儲記錄及打印輸出、設備運（yùn）行時各部（bù）分的工作狀態（tài）、故障（zhàng）報警的顯示等功能。溫度數據采集（jí）及控（kòng）製係統主要完成加（jiā）熱室熱電偶、工件熱電偶的數據采集、熱電偶溫度冷端補償、非線性補償（cháng）等任務。開關量檢測（cè）及控製係統作為動作（zuò）信號的連接，使工件的（de）釺焊過程完全實現了自動化（huà）。電控櫃內部裝有PLC、接觸器、熔斷器、繼電器、可控整流（liú）器等元件， 各種操作（zuò）按鈕（niǔ）、指示燈（dēng）、溫控儀表、真空度顯示儀（yí）、壓力控製儀、電壓表和電流表均安裝在電控櫃外表麵， 以便（biàn）於操作。真空釺焊爐係統的（de）檢測元件主要（yào）有熱電偶、真空計、電離規和水壓（yā）表，分（fèn）別對溫度、真空度、充氣、分壓、冷卻係統（tǒng）及（jí）爐門運動係統進行控製。對於爐溫、水壓， 設有（yǒu）檢測及報警裝置， 從而保證了（le）設備使用過程的安全性。具有手動、自動轉換功能， 手動操作主要（yào）用於調試和維護真空爐； 正常（cháng）運行狀態（tài）下采用自動（dòng）操作， 它是通過檢測到的自（zì）動控製信號（hào）， 傳輸到PLC， 根據應（yīng）用程序進行自動控製。