Статистический анализ результатов технологического процесса индукционной пайки

Информационно-управляющие системы

УДК 004.896

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ*

А. В. Милов, В. С. Тынченко, А. В. Мурыгин

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: antnraven@ieee.org

Представлены результаты экспериментальной проверки влияния флюса на процесс индукционной пайки волноводных трактов. Приведены результаты серий экспериментов, выкладки по статистической обработке данных, предложены методы компенсации погрешностей.

Ключевые слова: индукционная пайка, волноводные тракты, оценка погрешности измерения.

STATISTICAL ANALYSIS OF THE INDUCTION SOLDERING TECHNOLOGICAL

PROCESS RESULTS

A. V. Milov, V. S. Tynchenko, A. V. Murygin

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: antnraven@ieee.org

The article represents the results of an experimental study offlux influence on the process of induction soldering of waveguide paths. The results of some series of experiments, as well as their statistical processing, are presented. It is proposed to form methods for compensation of errors.

Keywords: induction soldering, waveguide path, measurement error estimation.

Введение. Технология индукционного нагрева для формирования паяных соединений хорошо себя зарекомендовала в аэрокосмической промышленности при производстве трактов антенно-фидерных устройств. Использование такого способа формирования неразъемных соединений позволяет улучшить радиотехнические характеристики изделий, снизить массово-габаритные показатели изделий до 40 %, а также сократить затраты на изготовление в 2-2,5 раза, по сравнению с аналогами, изготовленными с использованием технологий сварки [1-2]. Применение такого высокотехнологичного метода формирования неразъемных соединений осложняется наличием ряда внешних факторов, в числе которых имеются ненормативные погрешности средств измерения. Именно вопрос погрешностей средств измерения рассматривается в рамках данной статьи. В статье приведены результаты экспериментов по оценке влияния места съема информации о технологическом процессе индукционной пайки, а также о влиянии флюса на корректность работы измерительных устройств.

Постановка эксперимента. Эксперименты проводились на программно-аппаратном комплексе по

управлению процессом индукционной пайки волно-водных трактов. Структурно установка состоит из следующих компонентов: генератор индукционного нагрева, устройство согласования, набор индукторов, манипулятор-позиционер.

Съем показаний температуры детали осуществлялся в различных режимах:

1) с одной стороны изделия без флюса / с флюсом;

2) с одной стороны изделий, при этом один пирометр направлен на чистую поверхность материала, другой пирометр направлен на поверхность, покрытую слоем флюса;

3) в одной точке с разных сторон стенки трубы волновода без флюса / флюс с одной стороны трубы и т. д.

Эксперименты. В рамках экспериментального исследования были произведены несколько серий экспериментов по индукционному нагреву труб алюминиевых трактов с различными параметрами технологического процесса.

Производится нагрев как чистого материалы трубы, так и покрытого слоем флюса.

*Работа выполнена в рамках проведения исследований по теме МК-6356.2018.8 «Интеллектуализация технологических процессов формирования неразъемных соединений на предприятиях ракетно-космической отрасли», финансируемой Советом по грантам Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых.

Решетневские чтения. 2018

Корреляционная матрица для серий экспериментов

№ серии

№ серии 1 2 3 4

1 1 0.784 0.980 0.901

2 0.784 1 0.794 0.908

3 0.980 0.794 1 0.932

4 0.901 0.908 0.932 1

Характеристики эксперимента:

1) интервал активности флюса: 565-575 °С; температура плавления 565-660 °С;

2) управление производилось по пирометру 2;

3) излучательная способность пирометра 1-0.187, пирометра 2-0.175.

Целью экспериментов является оценка влияния флюса на показания измерительного оборудования в процессе индукционного нагрева алюминиевых труб [3-5].

Обсуждение результатов экспериментов. По экспериментальным данным представленных экспериментов были рассчитаны погрешности между показаниями пирометров. Был произведен расчет коэффициентов корреляции между показаниями экспериментов с нанесением флюса на трубу волноводного тракта. На основе полученных результатов была построена корреляционная матрица, представленная в таблице.

Как видно из корреляционной матрицы, повторяемость экспериментов достаточно высокая. Результаты первой серии экспериментов достаточно хорошо совпадают с результатами серий 3-4. Со второй серией экспериментов есть несколько большие различия, что, по-видимому, вызвано толщиной слоя флюса, нанесенного на поверхность трубы. Разница между результатами серий экспериментов 2-3 скорее всего обусловлена прогоранием материала труба во время нагрева. Также влияние могла оказать толщина слоя флюса, нанесенного на трубу волноводного тракта. Во время проведения 4-й серии экспериментов также происходило прогорание трубы волновода, вероятно, это обусловило высокую степень совпадения результатов серий экспериментов 3-4.

Исходя из результатов экспериментов, была составлена гипотеза о том, что нанесение флюса оказывает статистически значимое влияние на процесс индукционного нагрева. Проверка гипотезы о статистической значимости результатов экспериментов проведена по критерию Стьюдента: серия экспериментов №1: 0.9892; серия экспериментов №2: 0.9887; серия экспериментов №3: 0.989; серия экспериментов № 4: 0.9907.

Как видно из результатов, гипотезы для экспериментов являются статистически значимыми.

Заключение. В ходе проведения экспериментов и статистической обработки результатов выявлена повторяемость экспериментов с нанесением флюса. Из этого можно сделать вывод о влиянии флюса на протекание процесса индукционной пайки. Для компенсации погрешности, вызываемой расплавление флюса, предлагается на начальном этапе вносить поправку, рассчитанную на основе усреднения погреш-

ностей измерения и компенсации этой погрешностью неуправляемого пирометра. При необходимости данное действие может проводиться каскадно, с пересчетом на основе новых погрешностей до достижения оптимальной погрешности. В дальнейшем предполагается использование интеллектуальных методов компенсации, к примеру, использованием искусственных нейронных сетей, методов нечеткой логики, методов решающих деревьев, а также их ансамблей.

Библиографические ссылки

1. Особенности производства волноводно-распределительных трактов антенно-фидерных устройств космических аппаратов / С. К. Злобин [и др.] // Вестник СибГАУ. 2013. № 6 (52). С. 196-201.

2. Программное обеспечение технологического процесса пайки волноводных трактов космических аппаратов / В. С. Тынченко [и др.] // Программные продукты и системы. 2016. № 2 (114). С. 128-133.

3. Грачев Ю., Плаксин Ю. Математические методы планирования экспериментов. М. : Дели. принт, 2005. 296 с.

4. Боровков А. Математическая статистика. Оценка параметров, проверка гипотез. М. : Наука, 1984. 472 с.

5. Налимов В., Чернова Н. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М. : Наука, 1965. 340 с.

References

1. Zlobin S. K. [et al.] [The features of production of waveguide-distributive systems of communication spacecrafts]. Vestnik SibGAU. 2013, No. 6, P. 196-201 (In Russ.).

2. Tynchenko V. S. [et al.] [The software of technological process of soldering spacecrafts waveguides]. Programmnye produkty i sistemy. 2016, No. 2, P. 128-133 (In Russ.).

3. Grachev Yu., Plaksin Yu. Matematicheskie metody planirovaniya eksperimentov. [Mathematical methods of experiment planning]. Moscow, Deli print Publ., 2005, 296 p.

4. Borovkov A., Plaksin Yu. Matematicheskaya statistika. [Math statistics]. Moscow, Nauka Publ., 1984, 472 p.

5. Nalimov V., Chernova N. Statisticheskie metody planirovaniya ekstremal'nykh eksperimentov. [Statistical Methods for Planning Extreme Experiments]. Moscow, Nauka Publ., 1965, 340 p.

© Милов А. В., Тынченко В. С., Мурыгин А. В., 2018