第三二四章 薄壁挑战 四合院签到1951年开始
机械科学研究院的院子里,人们走路都得用手捂著口鼻。焊接实验室更是严阵以待——电子束焊机对洁净度要求极高,一粒柳絮飞进去都可能造成真空系统故障。
“窗户都封死了?”老赵一边戴口罩一边问。
“封死了,三层纱布加一层塑料膜。”年轻技术员小张回答,“可赵工,这么封著,里面热啊。昨天梁工在里面待了俩小时,出来一身汗。”
“热也得忍著。”老赵瞪眼,“总比设备出问题强。梁工人呢?”
“在真空室做清洁呢,说今天要开始薄壁试焊。”
实验室里,梁工果然穿著全套洁净服,正用无尘布仔细擦拭真空室壁。0.8毫米的薄壁焊接,对洁净度要求比1.5毫米更高——一点尘埃都可能成为焊缝的起始裂纹源。
言清渐和沈嘉欣推门进来时,梁工刚好完成清洁。
“准备得怎么样了?”言清渐问。
“材料准备好了,工装夹具也重新设计过。”梁工脱下手套,“难点在於变形控制。0.8毫米的板子,焊一道缝,热应力能让它翘成麻花。”
她展示新设计的夹具——一个精密的框架结构,用低热膨胀係数的合金製成,夹持点均匀分布,还配有微调螺钉。
“焊接时实时调整夹持力,抵消收缩应力。”梁工解释,“但效果怎么样,得试了才知道。”
老赵凑过来:“参数用咱们成熟的那些?”
“要调整。”言清渐摇头,“薄壁散热快,热输入要更集中。束流减到25毫安,加速电压提到45千伏,焊接速度加到300毫米每分钟。脉衝频率提到200赫兹,占空比降到25%。”
梁工快速计算:“这样热输入密度增加,但作用时间缩短......理论上可行。不过束斑直径得控制在0.2毫米以內,否则能量不够集中。”
“设备能做到吗?”
“极限是0.15毫米,但要重新校准聚焦线圈。”
“那就校准。”言清渐拍板,“今天上午校准设备,下午开始第一轮试焊。”
沈嘉欣在笔记本上记录,忽然抬头:“言院长,培训班那边,孙建国师傅问能不能带学员来观摩薄壁焊接。他说这是难得的学习机会。”
言清渐想了想:“可以,但要控制人数。每次不超过五个人,必须穿洁净服,遵守实验室纪律。小沈你安排一下,排个观摩表。”
“好。”
上午的设备校准是个精细活。老赵亲自操作,透过观察窗调整聚焦线圈电流,电子束在萤光屏上显示为一个极小的光斑。
“0.18毫米......0.17......0.16......好,0.15毫米,稳定!”老赵额头冒汗,“不能再小了,再小束流稳定性下降。”
梁工点头:“0.15够用了。现在准备试件。”
试件是0.8毫米厚的gh-4133薄板,尺寸100x50毫米。表面经过精细拋光,像镜子一样亮。用新夹具固定后,送入真空室。
下午两点,第一轮试焊开始。孙建国带著五个学员,穿著臃肿的洁净服,挤在观察窗前。
“都看仔细了。”孙建国压低声音,“这种精密焊接,一辈子可能就见这一回。”
真空室里,电子束亮起。因为束斑极小,看起来就像一根极细的银针,在试件表面匀速移动。焊缝几乎看不见,只有一条微微发亮的细线。
焊完一片,按计划在真空室缓冷。半小时后取出,所有人都围了上来。
梁工先用肉眼检查:“表面平整,没有明显变形。很好。”
然后上仪器测量:厚度变化0.02毫米,平面度偏差0.05毫米——比要求的0.3毫米好得多!
“成功了?”一个学员激动地问。
“別急。”老赵拿过试件,轻轻一弯。
“咔”一声脆响,试件沿著焊缝整齐断裂。
实验室里一片寂静。
“脆性断裂。”梁工捡起两半试件,对著光看断口,“焊缝区域完全脆化。热输入还是太大了,虽然变形控制住了,但材料性能毁了。”
孙建国咂咂嘴:“这材料,真娇气。”
言清渐拿起断件仔细看:“不是热输入大,是冷却太快。薄壁散热太快,焊缝从熔化到凝固时间极短,来不及形成良好组织。得调整冷却速率。”
“怎么调?”梁工问,“真空室里只能自然冷却,没法控温。”
言清渐想了想:“焊后热处理。焊完不马上取出,在真空室里做原位退火。梁工,真空炉什么时候到?”
“下周。”
“那这周先试別的办法。”言清渐在黑板上画示意图,“焊前预热到350度,焊后用电子束做扫描热处理——用低功率束流,沿焊缝扫描一遍,控制冷却速度。”
老赵皱眉:“这得编新程序,设备不一定支持。”
“试试。”言清渐很坚持,“小沈,你去把设备说明书关於编程的部分找出来,让翻译组优先翻译。”
“是。”
接下来的三天,焊接实验室像个大型编程现场。德国设备配的是原始的穿孔纸带编程系统,得在纸带上打孔输入指令。老赵和梁工带著两个懂德语的年轻技术员,一边翻译手册一边尝试编程。
“g01 x50 y0 f300......这啥意思?”
“直线插补,从当前位置移动到x50 y0,速度300毫米每分钟。”
“那退火扫描呢?要用什么指令?”
“得查......找到了!m代码,m48开启辅助功能......”
沈嘉欣负责协调翻译组和设备科,两边跑得脚不沾地。言清渐则忙著筹备技术交流会的事,每天只能抽空来焊接实验室看看进展。
第四天,新程序终於调试成功。电子束可以按预设轨跡做扫描热处理,功率可调,速度可调。
再次试焊。这次焊完后,电子束自动切换到低功率模式,沿焊缝以100毫米每分钟的速度缓慢扫描一遍。扫描时束流只有5毫安,相当於给焊缝做个“理疗”。
试件取出后,老赵深吸一口气,再次轻轻弯曲。
这次没有脆断。试件弯到30度角,焊缝区域才开始出现细微裂纹。
“成功了!”实验室里爆发出欢呼。
梁工赶紧抢过试件:“別掰了!还要做金相分析和强度测试呢!”
检测结果令人振奋:焊缝强度达到母材的92%,热影响区组织良好,变形量控制在0.15毫米以內。所有指標完全达標,甚至超额完成。
孙建国带头鼓掌:“厉害!真厉害!”
学员们眼睛发亮:“孙师傅,咱们什么时候能学这个?”
“学?”孙建国笑,“先把刮研学明白了再说吧!这玩意儿,没个十年八年功底,碰都別想碰。”
言清渐看著检测报告,终於露出笑容:“好。参数记下来,重复性试验做十组。如果稳定性没问题,就可以开始卫星部件的正式试製了。”
“是!”
走出实验室,沈嘉欣跟在言清渐身后匯报:“言院长,技术交流会的筹备进展顺利。已经收到六十八份回执,预计参会人数一百二十人左右。住宿安排在阜成门培训基地,会场用院里的大礼堂。”
“报告徵集呢?”
“收到四十二篇技术报告,正在组织评审。咱们院准备报告八篇,包括电子束焊工艺、刮研手册、精密测量技术等。”沈嘉欣翻看笔记本,“另外,培训班学员准备做实操展示,孙建国师傅主动要求带队。”
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