3. Материалы и оборудование

Материалы

1. Проволока алюмелевая.

2. Проволока хромелевая.

3. Изоляторы керамические (соломка).

4. Тигель с алюминием.

5. Сосуд с водой.

Оборудование

1. Приспособление для сварки термопары.

2. Электропечь.

3. Потенциометр.

4. Плоскогубцы.

5. Секундомер.

4. Программа работы

1. Скрутить конец термопары плоскогубцами, изолировать термопарные проволоки.

2. Подключить термопару к автотрансформатору, как укажет учебный мастер.

3. Включить автотрансформатор и установить напряжение, указанное учебным мастером (не более 60 В).

4. Опустить скрученный конец термопары в стакан с угольным порошком до контакта с ним и сварить термопару кратким касаниями (время дугового разряда 1 с), выключить автотрансформатор.

5. Подключить термопару к потенциометру.

6. Опустить термопару в сосуд с кипящей водой, определить поправку термопары при 100 °С.

7. Нагреть в электропечи алюминий до расплавления, выгрузить из печи, установить на подставку.

8. Опустить термопару в расплавленный алюминий. При остывании алюминия снять зависимость показаний термопары от времени. Определить поправку термопары при 660 °С.

9. Повторить градуировку термопары по кристаллизации алюминия.

10. Вычислить дисперсию поправки:

(5.1)

где - поправка термопары при i-ой градуировке;

- средняя поправка термопары;

n - количество градуировок.

11. Определить суммарную погрешность измерения температуры без поправки ( ) и с введением поправки ( ):

, (5.2)

где - средняя поправка термопары;

- погрешность показания потенциометра, определенная по классу прибора.

. (5.3)

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Программа работы.

3. Краткие сведения о термопарах.

4. Схема приспособления для сварки термопары и установки для градуировки термопары.

5. График зависимости температуры от времени при остывании алюминия.

6. Расчет поправки и погрешностей.

7. Выводы.

6. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Принцип действия термометра.

2. Как определить поправку на температуру «холодного» спая?

3. Преимущества и недостатки термопары ХА.

4. Как проводится градуировка термопары?

5. Какое влияние оказывает класс точности потенциометра на точность измерения температуры с помощью термопары?

Лабораторная работа № 2

ЭЛЕМЕНТЫ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить элементы вакуумных систем, входящих в состав установок для исследования технологических процессов пайки. Освоить методику измерения вакуума.

2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА

ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ

Вакуумные системы входят в состав технологического оборудования для пайки в вакууме и инертных газовых средах, используются в установках для исследования физико-химических процессов при пайке, в оборудовании для контроля качества паяных соединений.

Основными элементами вакуумных систем являются:

1) средства откачки (объемные, струйные, турбомолекулярные, ионные, сорбционные, конденсационные насосы);

2) аппаратура для измерения вакуума (жидкостные, компрессионные, деформационные, тепловые, ионизационные вакуумметры);

3) трубопроводы и коммутирующие устройства (вентили, клапаны, затворы, натекатели).

Наибольшее распространение в этой области пайки получили объемные механические насосы для откачки до остаточных давлений 2,7…6,6·10^-1 Па (2…5·10^-3 мм рт. ст.) и пароструйные диффузионные насосы для откачки до давлений порядка 1,3·10^-3 Па (1·10^-5 мм рт. ст.). Для измерения вакуума широко применяются термопарные (66,5-1,33·10^-1 Па) и электронные ионизационные вакуумметры (10^-1-1,3·10^-3 Па).

Принцип действия термопарных вакуумметров (рис. 5.1) основан на зависимости теплопроводности газов в молекулярном режиме от давления. Манометрическая лампа представляет собой стеклянный или металлический корпус, в котором на двух вводах смонтирован платиновый или никелевый подогреватель 3, на двух других – хромель-копелевая или хромель-алюмелевая термопара 4. Термопара и подогреватель сварены через перемычку. Подогреватель нагревается током, который можно регулировать реостатом 5 и измерять миллиамперметром 1. Спай термопары, нагреваемый подогревателем, является источником термоЭДС, значение которой показывает милливольтметр 2. С уменьшением давления уменьшается теплопроводность газа и повышается температура перемычки. Ток подогревателя задается таким образом, чтобы при откачке манометра до давления 1,3·10^-2 Па (1·10^-4 мм рт. ст.) милливольтметр показывал 10 мВ. Давление в системе определяют по градуированным кривым, которые различны в зависимости от рода газа.

Рис. 5.1. Термопарный вакуумметр и схема измерительного блока:

ЛТ – термопарная лампа; П – общая точка подогревателя и термопары;

1 – миллиамперметр; 2 – милливольтметр; 3 – подогреватель; 4 – термопара; 5 – реостат

Рис. 5.2. Электронный ионизационный вакуумметр и схема измерительного блока:

ЛИ – ионизационная лампа; 1 – катод; 2 – сетка; 3 – коллектор ионов;

4 – прибор для измерения тока; 5 – миллиамперметр; 6 – реостат

Принцип действия электронных ионизационных вакуумметров (рис. 5.2) основан на том, что электроны, эмиттируемые с накаленного катода 1, ускоряются электрическим полем между катодом и сеткой 2 и при своем движении ионизируют газ, ионы которого направляются на отрицательно заряженный коллектор ионов 3. При уменьшении давления уменьшается величина ионного тока. Показания ионизационного манометра также зависят от рода газа. Попадание атмосферного воздуха в рабочий ионизационный манометр приводит к выводу его из строя из-за перегорания катода.

Средняя эффективная быстрота откачки вакуумной камеры S_эф определяется по формуле:

, (5.4)

где V_к – объем вакуумной камеры, л (м³);

P₁ и P₂ – достаточно близкие величины давлений, Па (мм рт. ст.);

Δt – время изменения давления от P₁ до P₂, с.

Важной характеристикой вакуумной системы является также скорость натекания газа через неплотности, характеризующая герметичность системы. Она оценивается по интенсивности повышения давления после отключения контролируемого объема от вакуумного насоса:

, (5.5)

где H – натекание, ( );

V_к – объем вакуумной камеры, м³ (л);

P₁ и P₂ – величины давления в некоторые моменты времени, Па (мм рт. ст.);

Δt – время повышения давления от P₁ до P₂, с.