科氏流量计的异种金属真空钎焊温区分段自适应设定方法与流程

本发明涉及异种金属真空钎焊温区控制，具体涉及科氏流量计的异种金属真空钎焊温区分段自适应设定方法。

背景技术：

1、科氏流量计中的异种金属组件可通过真空钎焊形成连接接头。由于两侧母材的热膨胀特性不同，接头在真空炉升温和保温过程中的配合状态会随双侧母材温度及夹具约束状态发生变化，具体表现为接头配合距离随温度和约束条件改变。炉控过程温度能够反映真空炉的目标跟踪状态，但不必然与接头两侧母材的实际热膨胀进程同步。

2、常用真空钎焊工艺通常按照预先设置的温度和时间曲线划分温区，并依据炉控过程温度到达目标值或者固定保温时间结束切换至后续温区。在接头两侧母材尚未完成相应热响应时，固定的温区边界不能随接头配合状态调整，因而可能在接头配合距离尚不满足后续钎焊阶段要求时提前启动更高温阶段。

3、因此，需要在不脱离受控材料数据、工艺评定边界和真空炉执行能力的前提下，将接头两侧母材的热响应转化为可供温区控制使用的接头配合状态，使温区切换不仅取决于炉控过程温度或固定保温时间。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出科氏流量计的异种金属真空钎焊温区分段自适应设定方法，解决其固定温区边界不能随科氏流量计异种金属接头的预测接头配合状态调整的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、科氏流量计的异种金属真空钎焊温区分段自适应设定方法，包括：

4、取得共同参考温度下的初始接头配合距离区间、两侧母材代表温度区间、两侧母材的材料热膨胀边界、两侧母材从夹具固定参考位置至接头界面的有效长度区间、预先固定的配合距离变化方向以及当前阶段的允许接头配合距离范围；

5、根据两侧母材代表温度区间、材料热膨胀边界和有效长度区间，并经当前接头形式和夹具约束对应的夹具位移映射，沿配合敏感方向形成两侧母材的受约束位移投影区间，并与初始接头配合距离区间合成为预测接头配合距离区间；

6、将预测接头配合距离区间与当前阶段的允许接头配合距离范围进行比较，并结合炉控过程温度和真空状态，在相应触发条件成立时形成切换、延展、插入过渡温区或终止中的一种温区判定结果；

7、将形成的温区判定结果发送给真空炉控制程序，由真空炉控制程序核对判定结果对应的接头、批次及当前温区，并确认结果处于由受控炉控周期和执行响应边界限定的有效时限内，再执行温区切换、当前温区延展、过渡温区插入，或者停止继续升温并执行受控冷却。

8、进一步地，初始接头配合距离区间和配合距离变化方向的形成，包括：

9、共同参考温度选自两侧母材热膨胀数据共同覆盖的温度；

10、采用装配尺寸链路线时，将构成接头配合距离的各项尺寸、公差及测量误差统一换算至共同参考温度并按照各项尺寸对配合距离的变化方向合成初始接头配合距离区间；

11、采用直接测量路线时，将接头配合距离测量值、测量不确定度及测量温度换算误差统一换算至共同参考温度并形成初始接头配合距离区间；

12、根据接头搭接关系、母材固定位置和夹具约束方向在装炉前固定配合距离变化方向，并在后续形成和比较预测接头配合距离区间时保持该配合距离变化方向不变。

13、进一步地，允许接头配合距离范围的形成，包括：

14、允许接头配合距离范围由本次自适应温区设定前独立完成的工艺评定形成；

15、将代表性试样的初始配合距离换算为必经温度锚点对应的工艺阶段的瞬时配合距离区间并与检验结果绑定，选取检验连续通过且不与相邻失败试样区间重叠的连续区域，再按照合并不确定度从该连续区域两端向内收缩，得到工艺评定结果；

16、工艺评定结果随后冻结，且工艺评定依据不采用本方法形成的预测接头配合距离区间或温区判定结果。

17、进一步地，初始温区末端的确定，包括：

18、按照温度升序，以真空炉可执行的最小温度增量扫描当前过程温度与下一必经温度锚点之间的候选目标；

19、对于每个候选目标，将候选目标及炉控误差作为热平衡状态下的温度边界，分别形成两侧母材的平衡位移投影区间，并与初始接头配合距离区间合成为预测平衡配合距离区间；

20、将不越过下一必经温度锚点且沿途预测平衡配合距离区间均位于当前阶段允许接头配合距离范围内的候选目标确定为可行候选，选取温度最高的可行候选作为初始温区末端；

21、候选落入同一炉控可执行温度分辨单元时，选取其中温度较低的候选。

22、进一步地，母材位移投影区间的形成，包括：

23、第一母材代表温度区间和第二母材代表温度区间分别由使用统一时间基准的双侧测温通道形成，且两个通道的采样时刻差不超过时间对齐限值；

24、在材料数据覆盖范围内，根据两侧母材代表温度区间取得相对于共同参考温度的累计线膨胀区间，将各母材对应的有效长度区间与累计线膨胀区间相乘形成自由热位移区间，并经当前接头形式和夹具约束对应的夹具位移映射，形成两侧母材沿配合敏感方向的受约束位移投影区间；

25、任一测温通道无效或不同步，或者材料数据及夹具位移映射超出覆盖范围时，不形成预测接头配合距离区间。

26、进一步地，预测接头配合距离区间端点的形成，包括：

27、在第二母材膨胀使接头配合距离增大且第一母材膨胀使接头配合距离减小的情况下，预测接头配合距离区间的下端点由初始接头配合距离区间的下端点加第二母材位移投影区间的下端点再减第一母材位移投影区间的上端点形成，预测接头配合距离区间的上端点由初始接头配合距离区间的上端点加第二母材位移投影区间的上端点再减第一母材位移投影区间的下端点形成。

28、进一步地，趋势判定依据的形成，包括：

29、将预测接头配合距离区间下端点相对允许接头配合距离范围下端点的余量与允许接头配合距离范围上端点相对预测接头配合距离区间上端点的余量中的较小值确定为有符号包含余量；

30、验证时窗不短于双侧测温通道响应及滤波延迟和炉控最短稳定保持时间中的最大值，并至少包含三个连续有效样本；

31、将受控误差上界换算为长度量后按最不利方向相加形成趋势判别带，已经计入代表温度区间、位移投影区间或允许接头配合距离范围端点的同一误差不重复计入，根据验证时窗首尾的有符号包含余量变化及相邻样本的反向变化判定收敛、偏离或趋势不能确定。

32、进一步地，切换结果和延展结果的形成，包括：

33、炉控过程温度区间完整进入当前目标的允许温度带并持续达到炉控最短稳定保持时间时，认定当前目标到达；

34、当前目标到达后，预测接头配合距离区间在完整验证时窗内严格包含于允许接头配合距离范围且真空条件满足时形成切换结果，切换条件不成立而预测接头配合距离区间收敛或趋势不能确定、继续保持处于安全边界内且存在剩余延展量时形成延展结果。

35、进一步地，过渡温区目标的确定，包括：

36、原目标到达前预测接头配合距离区间持续偏离时，按照温度升序扫描当前过程温度与原目标之间的候选目标；

37、对于每个候选目标，将候选目标及炉控误差作为热平衡状态下的温度边界，分别形成两侧母材的平衡位移投影区间，并与初始接头配合距离区间合成为对应的预测平衡配合距离区间；

38、将不越过最近的必经温度锚点且沿途预测平衡配合距离区间均满足原目标所在阶段允许接头配合距离范围的候选目标确定为可行候选，选取温度最高的可行候选作为过渡温区目标；

39、原目标作为过渡温区结束后的唯一后继目标。

40、进一步地，无可行候选和异常状态的处置，包括：

41、候选目标扫描包括：对当前过程温度与下一必经温度锚点之间的候选目标进行升序扫描以确定初始温区末端，或者在原目标到达前预测接头配合距离区间持续偏离时，对当前过程温度与原目标之间的候选目标进行升序扫描以确定过渡温区目标；

42、任一候选目标扫描未得到满足相应允许接头配合距离范围和必经温度锚点约束的候选目标时，不发送新的升温目标，并按照当前温区预先登记的均热规则在安全保持边界内维持当前过程状态，重新取得双侧母材代表温度后执行复核扫描；

43、复核扫描仍未得到满足上述约束的候选目标、关键输入无效且未在安全保持边界内恢复、预测接头配合距离区间超出安全边界或工艺评定覆盖边界、当前目标到达后预测接头配合距离区间持续偏离或者剩余延展量耗尽时，优先形成终止结果；

44、真空炉控制程序响应终止结果，停止继续升温，取消待执行的高温目标并执行受控冷却。

45、与现有技术相比具备以下有益效果：

46、本方案提出的科氏流量计的异种金属真空钎焊温区分段自适应设定方法，通过将接头两侧母材的温度和热膨胀边界转化为具有长度量纲及误差边界的预测接头配合距离区间，并以在本次自适应温区设定前经独立工艺评定形成并随后冻结的允许接头配合距离范围作为比较边界，使温区边界能够受到接头当前预测配合状态约束，避免仅因炉控过程温度到达目标值或固定保温时间结束而启动后续高温阶段。

47、预测接头配合距离区间与炉控过程温度及真空状态共同形成互斥的温区判定结果，并由真空炉控制程序执行相应温区动作，使预测配合距离不满足要求、关键输入无效、无可行候选或延展边界耗尽时具有确定的停止升温和受控冷却路径。