第三二三章 参数迷宫 四合院签到1951年开始
三月下旬,焊接实验室的墙上贴满了图表。
左边是一张巨大的参数组合表,密密麻麻写著束流、电压、频率、占空比、焊接速度、预热温度、缓冷速率的各种组合。已经试过的画了红圈,成功的打勾,失败的打叉。放眼望去,叉比勾多得多。
右边是焊缝质量统计图,横坐標是试验编號,纵坐標是焊缝强度百分比。曲线起起伏伏,像心电图。
老赵站在图表前,眼睛布满血丝:“第一百零三组,脉衝频率150赫兹,占空比40%,预热300度,缓冷速率每分钟5度......焊缝强度88%,但热影响区出现微量析出相。”
梁工在笔记本上记录:“析出相会导致长期服役性能下降,这个参数组合不能用。”
一个年轻技术员哀嘆:“赵工,咱们试了快两百组了,还没有一组完全达標。要不......降低点要求?88%的强度,说不定也能用?”
“不能用。”言清渐的声音从门口传来。他走进实验室,看了看图表,“航空发动机部件,服役环境极端,安全係数必须留足。90%是底线,没得商量。”
那技术员缩了缩脖子。
“不过,”言清转折身,看著实验室里一个个疲惫的面孔,“大家辛苦了。连续三周,每天只睡四五个小时,铁打的人也受不了。从今天起,恢復正常作息。”
“言院长,可任务......”老赵急了。
“任务要完成,但身体更要紧。”言清渐语气坚决,“我看了试验记录,最近三天,成功率不升反降。为什么?因为大家太疲劳,操作时注意力不集中,参数设置都有微小偏差。这种状態下,试再多组也是白费。”
他走到黑板前,画了个坐標轴:“我们现在就像在这个迷宫里打转,试了无数条路,都走不通。这时候该做的不是继续乱撞,而是停下来,好好看看迷宫的结构。”
梁工若有所思:“您的意思是......系统分析?”
“对。”言清渐在黑板上写下几个关键词,“材料特性、焊接物理、工艺参数、质量指標——我们要建立数学模型,找出它们之间的內在联繫。而不是盲目试错。”
老赵挠头:“可咱们都是搞工艺的,建模......不擅长啊。”
“院里有人擅长。”言清渐看向沈嘉欣,“小沈,去把林致远叫来。另外,通知计算室的同志也过来。”
林致远正在忙著“902”零件的试製,听说焊接项目需要帮忙,立刻放下手头工作赶过来。计算室也派来了两个年轻技术员,带著手摇计算机和厚厚的计算纸。
“情况是这样。”言清渐简要介绍,“我们需要建立一个电子束焊工艺参数与焊缝质量的数学模型。输入参数包括束流、电压、频率、占空比、速度、温度;输出指標包括焊缝强度、裂纹敏感係数、热影响区宽度、变形量。”
林致远推了推眼镜:“多输入多输出非线性系统......有挑战性。不过可以试试用多元回归分析,先建立经验公式。”
“需要多少组有效数据?”计算室的小陈问。
“至少三十组完全合格的试验数据。”梁工苦笑,“我们现在只有五组。”
“那先用现有的两百组数据,包括失败的数据。”言清渐说,“成功的告诉我们什么参数好,失败的告诉我们什么参数不好。都是信息。”
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林致远眼睛一亮:“有道理!我们可以用判別分析,区分成功与失败参数的空间分布特徵。找出那个『成功区域』的边界。”
实验室里重新忙碌起来,但气氛不同了。之前是闷头试验,现在是有目的地收集数据、分析规律。言清渐、林致远、梁工围在黑板前討论数学模型,老赵带人继续做试验但频次降低,沈嘉欣和计算室的同志整理数据。
下午,寧静推门进来:“哟,改行搞数学了?”
言清渐回头:“你怎么来了?”
“给你们送弹药。”寧静扬了扬手里的文件,“七机部通过苏联专家搞到了一份资料,关於高温合金电子束焊的。俄文的,我刚翻译了个摘要。”
“快拿来!”梁工眼睛放光。
寧静把文件摊开。这是一份苏联某研究院的內部报告,记载了他们焊接类似材料的经验。虽然参数和材料有差异,但原理相通。
“看这里。”梁工指著一段,“他们提到,除了脉衝参数,还可以在焊接过程中引入束流摆动——让电子束做小幅度周期运动,扩大热影响区,降低温度梯度。”
老赵凑过来:“束流摆动?咱们的设备有这个功能吗?”
言清渐翻看设备说明书:“有。磁偏转线圈控制束流位置,可以做圆形、线形、八字形摆动。振幅和频率可调。”
“试试!”老赵立刻来了精神。
新的试验开始。这次在脉衝基础上叠加了束流摆动,圆形轨跡,直径0.5毫米,频率50赫兹。
第一百零七组试验结果:焊缝强度89%,热影响区析出相减少,但变形量增大到0.28毫米。
“有改善,但还不够。”梁工分析,“可能是摆动轨跡不合適。试试线形摆动?”
第一百零八组,线形摆动,振幅0.3毫米,方向垂直於焊缝。结果:焊缝强度90.5%,热影响区良好,变形量0.22毫米!
实验室里响起欢呼。终於有一组完全达標的!
“別急。”言清渐保持冷静,“重复性试验。同样的参数,再做三组。”
重复试验结果稳定:焊缝强度在90%-91%之间波动,全部达標。
老赵激动得语无伦次:“成了!真的成了!”
“只是第一步。”言清渐提醒,“这一组参数是针对当前这批材料、这个厚度、这个形状的。材料批次变化了怎么办?厚度变化了怎么办?我们要找的是规律,不是一组神奇参数。”
他转向林致远:“林工,现在有了一组成功参数,可以开始建模了吧?”
“可以了!”林致远已经整理出数据表格,“成功参数在参数空间里形成了一个小区域。我们可以用这个小区域作为基准,往外扩展,寻找更大的安全区域。”
计算室的手摇计算机开始嗡嗡作响。小陈和小王轮流摇动把手,计算著复杂的矩阵运算。沈嘉欣在旁边帮忙记录,时不时请教林致远某个公式的含义。
“这里,这个偏相关係数是什么意思?”
“表示在控制其他变量不变的情况下,束流和焊缝强度的关係。”
“那这个负值呢?”
“说明束流增大到一定程度后,继续增大反而对强度不利。有个最优值。”
沈嘉欣认真记下,又问:“所以数学模型能帮我们找到这个最优值?”
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