（科学技术哲学专业论文）潘际銮科学技术思想研究.pdf

内容提要 潘际銮是国际著名的焊接专家，中国现代焊接理论创始人，中国 科学院院士。曾任国际焊接学会副主席、国务院学位委员会委员兼材 料科学与工程评审组组长、中国焊接学会理事长。潘际銮的科技成果 卓著，科技思想丰富。本文以潘际銮科研中的科技成就和贡献为基础， 提炼出潘际銮的科学思想、技术思想、工程思想，系统地分析潘际銮 的科学技术思想及其产生和发展，力图对潘际銮科学技术思想的研究 方面有所突破，做点开拓性的学术尝试。 介绍潘际銮的许多报道文章，主要是阐述他的成长过程，他在科 学研究技术开发中的成就。这些只是让读者对潘际銮有所了解，但从 没有人系统深入地研究潘际銮的科学技术思想。作为我们江西籍的科 学院院士，研究潘际銮科学技术思想具有重大的理论和实践意义，不 仅可以保留重要科技资源和弘扬优秀科技文化，而且可以激励青年一 代的科技人员从中受到启迪，在科研之路上创造出丰硕成果，让我们 更有信心赶超世界先进科学技术水平。 关键词：潘际銮科学思想技术思想工程思想启示 o np a n j i l u a n ss c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i ct h o u g h t s a b s t r a c t p a nj i l u a ni sac h i n e s ef a m o u sw e l d i n ge x p e r ta n de d u c a t o r ，n a t i o n a l a c a d e m i c i a n ，t h eo r i g i n a t o ro fc h i n e s em o d e r nw e l d i n gt h e o r y h ew a s t h ev i c e - p r e s i d e n ti n t e r n a t i o n a li n s t i t u t eo fw e l d i n g 、t h ec h a i r p e r s o no f c h i n e s es o c i e t yo fw e l d i n g h eh a se x c e l l e n ts c i e n t i f i cp r o d u c t i o na n d l a r g es & tt h o u g h t s t h i se s s a ym a i n l ys u m m a r i z ep a nj i l a n ss c i e n t i f i c t h o u g h t s ，t e c h n o l o g i ct h o u g h t s a n de n g i n e e r i n gt h o u g h t sf r o mh i s s c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i ca c h i e v e m e n t sa n dc o n t r i b u t i o nd u r i n gh i s s c i e n t i f i cs t u d y s t u d y i n gp a nj i l a n ss c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i ct h o u g h t s h a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ei nt h e o r ya n dp r a c t i c e t h i se s s a y sg o a li st o h a v eb r e a k t h r o u g hi nt h es t u d yo fp a nj i l u a n ss c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c t h o u g h t sa n da t t e m p tt op i o n e e ra c a d e m y t h e r ea r em a n yb o o k sa n dr e p o r t sa b o u tp a nj i l u a n ，m a i n l y i n t r o d u c i n gh i sg r o w i n gp e r i o da n dh i ss & ta c h i e v e m e n t s b u tt on o w n o b o d yh a v es t u d i e dp a n ss & tt h o u g h t sd e e p l ya n ds y s t e m a t i c a l l y a sa j i a n g x ia c a d e m i c i a n ，s t u d y i n gh i st h o u g h t sn o to n l yp r o t e c ti m p o r t a n t s & tr e s o u r c ea n dc a r r yt h ec u l t u r ef o r w a r d ，b u ta l s om o t i v a t et h e y o u n gs c i e n t i f i ca n dt e c h n i c a lp e r s o n n e lt oa c h i e v em o r es u c c e s s ，m a k e o u rc o u n t r ym o r es t r o n g e r p o s t g r a d u a t es t u d e n t ：z h aq i a o z h e n ( s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp h i l o s o p h y ) d i r e c t e db y ：p r o f z h a n gz h i y o n g k e yw o r d s ：p a n j i l u a n ；s c i e n t i f i ct h o u g h t s ；t e c h n o l o g i ct h o u g h t s ； e n g i n e e r i n gt h o u g h t s ；e n l i g h t n m e n t 附件一： 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得南昌_ 大学或其他教育机构的学位或证书面使用过的材料。与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：考矽、是 签字日期： 妇吐、年月同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌太学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：查够堤 签字r 期：) 肼6 月5 日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名 群句u 签字日期：。f 年月孑只 电话 邮编 第一章、导言 潘际銮( 1 9 2 7 一) 江西瑞昌人，国际著名焊接专家、中国科学院院士，曾任 国际焊接学会副主席、国务院学位委员会委员兼材料科学与工程评审组组长、中 国焊接学会理事长、中国机械工程学会副理事长、清华大学学术委员会主任，并 兼仃美国俄亥俄州立大学、德国亚琛大学、德国汉诺威大学客座教授，美国纽约 州立大学尤蒂卡分校名誉教授，华南理工大学、山东工业大学、大连铁道学院顾 问教授等。曾先后荣获“全囤优秀科技工作者”、“全国五一劳动奖章获得者”、 “北京市特级劳模”和“全国教育系统劳动模范”称号。这些名誉的背后是他的 科技成果和科技思想。 一、潘际銮及其主要科技成就 潘际銮，1 9 2 7 年11 月2 1 日出生于战乱之里的江西九江一个铁路职工家庭， 排行老四。父亲潘风林是一个铁路小职员。母亲陈翠珍虽然不识字，但勤劳、淳 朴、善良、贤慧。祖孙三代仅靠父亲一个人的工资维持生存。潘际銮很小的时候 就早早地感受了生活的艰辛，为此，在他心灵中铸造出一种超越年龄的强烈求知 欲在激励他。从7 岁入小学起，他便显露出一种过人的自学能力，总能在知识的 迷宫中找到同龄孩子所难以感受到的乐趣。每次考试他都奇迹般地拿到1 0 0 分， 当然，老师和同学们都很清楚，他为此付出了多么巨大的努力。中小学1 2 年的 课程，他6 年就完成了。1 9 4 4 年，年仅1 6 岁的他以全省高中毕业统考总分第一 的成绩，被国立西南联合大学录取，就读于机械工程学系。从此，他走上一条现 代中囤知识分子求学、修身、治国之路。 众所周知，国立西南联大是“七七事变”后由北大、清华和南开三所著名高 等学府内迁联合组成的。当时联大的校室很简陋，伙食也很差，但这丝毫没有减 低学生们求知识、做学问、关心国事的热情，潘际銮便是这样。联大踏实严谨的 学风，民主活跃的学术环境，使潘际銮仿佛进入了一座宝山，他像蜜蜂般在知识 的花朵上吸吮知议的蜜汁，以至于一年后在机械系，老师和同学们都熟悉一个学 号：3 3 6 8 7 ( 因为工学院是用学号来公布成绩) ，因为这个学号似乎总是和高分连 在一起，f 面拥有这个学号的同学就是一一潘际銮。抗战胜利后，潘际銮随西南联 大迁回北京转入清华。1 9 4 8 年他以优异的成绩留在清华大学当助教，成了著名 机械丁程学家、教育家刘仙洲教授的助手。 1 9 5 0 年，作为中央人民政府教育部选派的优秀青年教师之一，潘际銮来到 哈尔滨工业大学机械系攻读研究生。哈工大被教育部确定为学习苏联教学经验的 蘑点大学，有5 0 多位苏联专家到校任教。潘际銮的导师是国际上知名的焊接专 家，一位在焊接理论和实践上都有很高造诣的、思想开阔、有远见有胆识的学 者一一凿洛霍洛夫博士，潘际銮的才华很快便得到他的赏识。他指导潘际銮选择 了属于当时焊接技术中的一个重要的前沿研究项目“焊接中的热裂纹研究课题”。 在导师的指导下，潘际銮利用纯铝制成条状试件，对金属的脆性温度阶段内的强 度、塑性和温度、变形速度等因素之间的关系进行了深入的实验研究，验证了某 些关于金属变形和断裂的理论。上述实验成果，从理论上进行了较深入的分析和 总结，初步形成了描述焊接中金属热裂纹形成机理的物理模型，运用这一理论， 就有可能在各种焊接工作中预测裂纹的产生。 1 9 5 3 年，潘际銮用扎实的理论和求实的作风第一次独立地解决了鞍钢一座 平炉炉壳出现的长距离裂缝问题。潘际銮自己都没有想到，他的一生就这样和焊 接结下了不解之缘。 潘际銮走上科研之路后，取得了令人瞩目的成绩，主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 、研制成功重型轧钢机架的电渣焊技术 5 0 年代，我国重型机械制造工业中有重大的技术难关一一铸锻能力不足。为 此，潘际銮研究成功大厚度电渣焊技术，为解决这一难关，提供了有效的手段， 受到机械工业部通报表扬。据此中央提出“以小拼大，蚂蚁啃骨头”的技术方针， 机械j _ ! i k 部决定由清华大学派三个技术推广队，到全国各地推广，有力地推动了 我国重型机械制造业的发展。 ( 2 ) 、研制成功大型锤锻模堆焊技术 我国第一座汽车厂一一长春汽车厂建成以后，急需不断供应重型锤锻模，以 满足生产要求。但是由于我国当时技术能力不足，不能自己供应，必须由国外进 口。为此潘际銮研究出以普通低合金钢作为基本，以优质高合金钢堆焊锻模制造 的技术，从而解决了该厂的生产关键问题，受到机械工业部通报表扬。 ( 3 ) 、完成2 5 0 0 吨水压机全套高压蓄势器的研究及生产任务 2 5 0 年代末北京市因建立重型机械制造厂，需要2 5 0 0 吨水压机。当时我国不 能生产，北京市委决定将该机器的关键部分一一高压蓄势器，交给潘际銮负责研 制。潘际銮在大量研究的基础上，提出了2 0 多层钢板捆绑焊接的方案，并亲自 牢师k 制造出每个2 0 多吨，耐压2 0 0 个大气压的高压蓄势器六个，为北京市重 型机械生产基地所建设做出了贡献。 ( 4 ) 、完成清华大学核反应堆焊接工程的研究及生产任务 6 0 年代初清华大学决定建立试验用核反应堆。在核反应堆建造中，焊接及密 封是一项极为重要的关键技术，当时苏联专家撤退，国内对此毫无经验，潘际銮 率领师生在研究成功氨弧焊的基础上，完成了反应堆庞大的焊接工程，仅焊缝长 度达3 0 0 0 余米，反应堆建成后，安全运行数十年无事故。 ( 5 ) 、研制成功我国第一台真空电子束焊机 真空电子束焊机是5 0 年代末刚出现的最新技术，对核能及航天工业具有重 要意义，当时国外属于保密技术，潘际銮于1 9 6 0 年与上海电焊机厂合作，研究 成功我国第一台真空电子束焊机，填补我国空白，并在国内投产，应用于核反应 堆的元件的焊接，1 9 6 4 年获国家计委、国家经委、国家科委联合颁发的新产品 创造二等奖。 ( 6 ) 、1 9 7 8 年在国内率先研究以一种新的电弧作为传感器的自动焊接跟踪系 统，并于1 9 8 4 年在国内外首先建立电弧传感器的数学模型，1 9 9 2 年创造发明独 特的传感器结构，获国家专利。 ( 7 ) 、研究成功新型电弧控制法 八十年代在国内外首创q h a r c 焊接电弧控制法，制造多种晶体管控制的弧 焊电源，首次提出多折线、陡升外特性及扫描特性控制电弧的概念，对焊接电弧 控制及焊接电源发展具有重要指导意义，1 9 8 4 年获国家创造发明一等奖。 ( 8 ) 、研究成功焊接温度场适时检测系统 焊接温度场的温度范围很大( 8 0 0 1 4 0 0 。c ) ，变化速度很快，至今国内外尚 无有效的检测方法。潘际銮发明标用ic cd 摄像机及图像比色方法获取温度 场，可不用每次标定，取得8 0 0 一1 4 0 0 ( 2 温度场全部信息，速度为0 5 秒每幅， 属国内外首创。 ( 9 ) 、任秦山核电站焊接顾问，解决了核电站工程建设中的重大问题。 秦l f j 核电站是我国第一座自行设计，自行制造的核电工程，焊接技术要求极 严，难度极大，潘际銮受命担任该工程顾问，解决了该工程建设中出现的重大问 题，为“r 程做出了重要贡献。 ( 1 0 ) 、从世交开始，研究爬行机器人焊接和战争机器人。 为解决焊接生产实际中包括曲面焊在内的全位置焊接自动化，完成生产现场 竖焊、横焊、曲面焊等焊接，潘际銮在世纪之交正在研究爬行式焊接机器人和战 争机器人。 5 0 多年来潘际銮完成重大课题数十项，其中有“新型 r i g 焊接电弧控制法”， 获1 9 8 4 年国家创造发明一等奖；“焊接用双项激光自动跟踪系统”，获1 9 8 4 年北 京市科学技术成果- 等奖；“z d 一3 0 电子束焊机”，获国家科委、经委、计委等 联合授予的新产品创造二等奖( 1 9 6 5 年) 。发明的“焊接电源外特性控制法、弧 焊机及其电路”、“动态温度场适时检测传感器”、“交流熔化极惰性气体保护焊焊 接电弧控制装置”、“空心轴电机驱动的旋转扫描焊接”和“焊接过程中监测工件 坡口和装配状况的光电传感方法”获中国专利，其中有一项获美国专利，均为第 。完成人。 潘际銮在发明创造的同时，又著书立说，先后出版现代弧焊控制、机械 制造科学( 热加工) 、焊接中热裂纹等专著8 部，发表论文1 3 0 余篇，其中 3 0 余篇为e i 及s c i 收录。为表彰潘际銮教授在科学技术方面的突出成就和对我 国科技事业上的贡献，何梁何利基金评选委员会授予他2 0 0 0 年度何梁何利基金 科学与技术进步奖。1 9 8 0 年评为中国科学院院士，获北京市特等劳模、全国教 育系统劳动模范、全国优秀科技工作者、全国“五一”劳动奖章获得者。 二、研究潘际銮的科学技术思想的意义 科学家在从事科研活动中，都有他的科技思想，而且有什么样的科技思想， 就有什么样的科研活动。科技思想总是走在科学家科研活动的前面，思想在先， 活动在后；科技思想引发科研活动，指导科研活动，总结科研活动，发展科研活 动。 潘际察在从事科学活动几十年，科学成就卓著。但是，科学界对潘际銮谈论 得较多的是他的技术发明、发现、创新，如研制成功我国第一台真空电子束焊机， 4 研究成功电弧传感器及自动跟踪系统，研究成功新型电弧控制法，等等。确实， 潘际銮的科技发现、发明、创新，成果是卓著的。但是，我们不得不指出，一个 科学家，特别是国际知名科学家，他的科技成就，不仅在于他的科技发现、发明、 创新，而更在于他的科技思想。了解他的科技思想，对于促进人类科学技术的进 步比科学成就具有更为重要的意义。因为科技思想是从理论和实践的结合上，对 科学活动及其科学成就、重要学说在思想上的反映和创造，是关于科技存在和发 展的一种比较稳定的规范、范式，是科学家的共同信念和约定，是提出和解决科 技问题的指导性范例、工具和方法，是一套认识模式系统，它告诉科学家在科学 技术的发现、发明、创新中，怎么说和怎么做? 为什么这样说，这样做? 这就成 为人类一分宝贵的财富，是一份取之不尽、用之不竭的文化宝藏，后来的科学家 i i 丁以从巾获得新的启迪，有利于科学家的发现、发明、创新。如果说，科技发现 发明是科学家从事科学活动的原料、食粮，那么，科技思想就是科学家凭借这些 原料筑造新的科学大厦的智慧和蓝图；如果说，科学成就是从事科学活动的猎物， 那么，科学思想就是在科学活动中捕捉猎物的方法。 潘际銮在几十年的科学生涯中，必然有他的思想，不管这种思想在他的言行 中足否明确地表达出来，否则，无法解释潘际銮科技成就是如何取得的。潘际銮 有他的科技思想，这不是逻辑推理，而是从他的言行中体现出来的事实。我们从 他对科学技术的看法，对科学成就取得的认知中，看到了他明确的科学技术工程 思想，他的这一思想是更重要的科技贡献。 科学家的科学技术思想有两个主要来源，科研活动与理论学习。大多数科学 家的科学技术思想主要来自科研活动。科学，是关于自然、社会和思维的知识体 系，它随着人们改造自然和社会的需要而产生和发展，是实践经验的结晶。我们 的前人，经过无数次的失败，凭着对科学的执着，发明了印刷术、火药、蒸汽机、 电灯这些科学成就和科学思想的传播，推动了人类的进步。我们研究潘际銮 的科学技术思想亦然。研究潘际銮的科学技术思想具有重大意义。 第一，研究潘际銮的科学技术思想能深化对潘际銮科技成就的认识。科学思 想是潘际銮从事科研的灵魂，在科学技术思想导引下，潘际銮不断创造条件，采 取科学的方法深化对研究客体认识，做出了许多科学贡献。没有潘际銮的科技思 想就没有潘际的科技成就。潘际銮科技成就是科技思想的产物，潘际銮的科技思 想为我们认识理解其科学贡献提供了新思维、新视野。 第i ，通过对潘际銮科学成果所蕴涵的深邃的思想精髓进行深, n n 析，挖掘 其方法论上的价值。科技成果是潘际銮从事科研活动的劳动结晶，有一定的历史 过程，也是一和一社会实践的产物。以实物或科学概念、科学定理、科学定律等等 方式体现的科学成果，其在教育上的功能可以表现为以知识形态的东西传授给人 们，使人们获得知识增长知识，运用这样的知识去认识世界和改造世界。并且， 人们若对潘际銮科技成果所蕴涵的深邃的思想精髓进行深刻剖析，挖掘其方法论 上的价值，还可以触类旁通，举一反三。 第三，有助于培养和提高科技工作者的自身素质与修养。科技人员需要有较 高的科学素质与修养，而这个往往离不开科技思想的陶冶。潘际銮的科学技术思 想与代表先进的生产力的生产关系相适应，从唯物的、辩证的、客观的角度，为 科技工作者提供了观察和分析问题的基点和视角，使人们能够以创新的思维和视 野看待科学研究中所遇到的问题与困难。科学技术思想中所包含的哲学思想能扩 大视野，r 阔心胸，启迪创新思维，对人们的精神生活中包括价值观念、行为准 则、伦理道德等的形成具有潜移默化的作用。 第四，研究潘际銮的科技思想，将激励我国科技工作者进行科学发现、技术 发明和工程营造，为科技工作者提供精神动力。与普通人一样，科技工作者的行 为也是受动机支配的。潘际銮的科学技术思想能激励和引导科技工作者不断地思 考研究课题的意义和价值；牢固地树立创新与进取意识；潜移默化地帮助科技工 作者提高认识世界和改造世界的能力、严密的逻辑思维与判断能力、超越前人及 超越自我的创新能力。 6 第二章、潘际銮的科学思想 科学首先是种高层次的人类活动探索自然的认识活动和实践活动。 任何科学活动都是在某思想指导下进行的。科学总是思想在先，活动在后，而 且又有什么样的科学思想就有什么样的科学活动。科学思想是科学家在科学活动 中以科学活动的经验和理论为基础，对科学活动及其所获得的主要成果、重要学 r 1 1 说所体现出来的理论规范、认识规范和方法规范的总和。“1 潘际銮的科技思想是一个完整的体系，包括科学思想、技术思想和工程思想， 这三者虽各有自身的特殊性和内涵，不能把它们混为一谈；但另一方面，不能把 三者截然割裂开来，必须重视三者是互相联系，密不可分的，前一思想是后一思 想的逻辑前提，而对后一思想的研究又可以深化前一思想的认识。正如潘际銮自 己所说的：“如果把焊接看成仅仅是- i 1 应用技术，那就错了。与其他科学研究 一样，焊接一样要进行科学研究。科学研究使其获得技术革新并有所突破，应用 r q l 于实际则变为工程。”“。 在这个体系中，首要的是他的科学思想。潘际銮在几十年的科学生涯中，有 自己的科学思想。潘际銮的科学思想主要体现在二个方面，潘际銮的科学理论创 新思想和善于发现问题的科学思想。 一、潘际蜜的科学理论创新思想 在学术问题上，潘际銮尊重各种不同的见解，注意激发和保护年青人的创新 热情和活跃的想象力。他认为在科研工作中，最可贵的就是要有n e wi d e a ( 新 思想) 。因此，他总是要尽力发掘、扶植各种新观念、新思路、新主张，哪怕它 歼始时显得多么不成熟、多么幼稚。他相信，在许多最初看来粗糙幼稚的n e i d e a 中，往往孕育着最杰出的、最富有革命性的新事物的萌芽。科学所以成为科学， 就在于它永远能在前进的每一步上，以所获得的全部认识为基础，觉察到它所面 临的未知世界，总能够准确地知道自己当前还不知道什么、需要知道什么、以及 最近可能知道什么：特别是，它还经常以一定的方式知道自己应当如何知道。这 一切，就构成科学前进的指向和动力。 1 9 1 2 年，奥地利经济学家熊彼特在其成名作经济发展理论一书中，首 次提出创新理论概念。经过半个多世纪的酝酿和升华，创新的概念逐渐为大家所 接受，并超越经济学领域，成为学术界共有的“范式”，如科学创新、技术创新、 体制创新、哲学创新等等。创新是指发现和创造新事物、新理论、新方法。 科研活动是创造性的探索未知的劳动，只有敢于破除迷信、大胆创新，才能 做出新贡献。潘际銮的指导思想十分明确峰定，他说：“我们一定要站在学科的 | ；j 沿，做j r 拓性的工作。决不能跟在人家的后面爬行，决不能在别人的圈子里搞 r 口1 修修补补，要抓住关键的突破口，创出我们中国人自己的优势。”1 所谓科学理论，是指在一定的历史条件下，经过客观实践检验的客观真理， 是对客观事物的性质和规律的萨确反映，是对客观事物的系统说明，是由科学概 念、科学原理及科学推论等组成的知识体系 科学理论的创新是作为创新主体的科学家，藉靠创新认知能力和创新实践能 力，在新的科学事实基础上，对旧有理论的超越、突破。科学的发展过程就是科 学理论不断创新的过程。科学理论的创新，也就是建立一种新的理论，这种新理 论就是通常所说的必须满足以下三个条件：一是新理论一定要能够解释旧理论已 经解释的科学事实；二是新理论还要能解释旧理论不能解释的新的科学事实，即 新现象；三是新理论要能预见到现在还没有观察到，但通过科学观察和科学实验 将能够观察到的科学事实。显然科学理论的创新，并不是去全盘否定已被科学事 实证实过的旧理论，而只是确定旧理论使用的限度，使原有理论发展到一个新的 高度。新的理论还往往能涵盖1 日的理论。在一定条件下，旧的理论成为新理论 种极端条件下的结果。新的理论随着实践发展，人们认识不断深化，又不断创新， 不断前进。正如爱因斯坦所说的：“我们可说建立一种新理论不是像毁掉一个旧 仓库，在那罩建起了一座摩天大楼，它倒像在爬山一样，愈是往上爬，愈能得到 新的更广阔的视野，并且愈能显示出我们的出发点还是在那里，还是可以看见， 不过显得更小了，只成为我们克服种种障碍后爬上山巅所得到的广大视野中个 r d l 极小的部分而已。”。 科学的灵魂在于创新。潘际銮勤于思考、善于实践、勇于创新。潘际銮的理 论创新思想主要体现在他主持研究成功的新型m i g 焊接电弧控制法( q h - a r c 法) ， 为焊接电弧的控制及焊接自动化开辟了新的途径，并在理论上突破了有关焊接电 源外特性的一些传统观念。 上个世纪的七十年代末，开发种新型的焊接电弧控制法是焊接教研组的科 研总体方案中最关键的一项。研究新型电弧控制法，是潘际銮赴联邦德国前同教 研组的张人豪等同志酝酿确定的。这是追踪当前焊接技术前沿的课题。从五十年 代以来，焊接电弧控制技术有了巨大的发展，六十年代，可控硅取代了老式的磁 放大器控制；七十年代，三极管电源的出现，又给焊接电弧的控制开辟了广阔的 前景。1 9 7 5 年后，国外有人提出过一些用切换电源静态外特性获得脉冲焊接电 弧的方法，使对焊弧的控制有了新的进展。然而这些方案都存在一些缺点。 从联邦德国回国后，潘际銮便和张人豪等几位教师、研究生一起，集中力量 投入了新型电弧控制法的研究工作。他们认真分析了国外最新发展起来的，作为 气体保护焊的重大进展的脉冲m i g 焊接，发现这种焊接方法尽管它的电流适用范 围有较大扩展，但由于它的规范参数较多，送丝速度要求与脉冲参数严格配合， 因而焊接规范的调节过于复杂，使用不便；并且抗弧长扰动能力不足，要求送丝 速度稳定。针对这些问题，国外已有人在积极研究，并研制出了更精良的控制装 置，但它们仍存在着一定的局限。这表明，脉冲m i g 焊接正在酝酿着新的突破， 这对中国的焊接科技工作者是个机会，也是个挑战。 为了取得新的突破，就必须运用新的理论、新的手段，就必须跨出焊接专业 的传统界限，吸收和移植现代科学技术知识。年过半百的潘际銮身体力行。早在 “文革”中，被赶到工厂“开门办学”期间，他就抓紧空隙时间，熟悉了晶体管、 集成电路等电子器件和有关的电子电路。在潘际銮的提倡和带动下，教师们抓紧 时间利用各种机会，以不知疲倦的精神学习和掌握新的学科，前沿科学的最新成 就，如现代控制论、微电子学、电子计算机等。事实证明，没有在知识上的增 长、学科上的突破，要取得后来在科研中的突破是不可能的。 在焊接过程中，控制电弧的主要目的，是使电弧燃烧稳定，熔滴过渡均匀， 飞溅减少，并使电弧保持最佳参数以便获得理想的焊缝成形。为了改善m i g 焊接 电弧的控制，他们围绕这个主要目的，对国外的几种控制方案进行了深入地研究 分析反复交叉进行，找到了问题。他们把实验研究和理论分析结合起来，通过实 验与理论分析问题的所在，逐渐形成的一个新的思路：要根本改善对电弧的控制， 关键在于突破对焊机外特性的传统观念，寻求一种有利于实现最佳控制的新的外 特性。 长期以来，人们普遍认为，弧焊电源的外特性只能是下降的或是水平的。当 弧妖受外界扰动时，电弧的自调节能力平特性优于下降特性；但从熔滴过渡恒定 及其对质量的影响来看，则平特性却不如下降特性。因此，潘际銮设想，如果能 做成一种兼有水平和下降外特性的焊接电源，那么它是否能既具有足够的弧长自 调能力，又能保持恒定的熔滴过渡呢? 他同张人豪和研究生区智明等，就这一设 想进行了深入地讨论，经过反复比较，修正补充，统一了认识，形成了双阶梯形 外特性方案。这是一个大胆而富有吸引力的设想方案。大家紧紧抓住这个突破口， 终r 探求到实现这种外特性的途径，这就是使用三极管。三极管的运用为实现这 种外特性提供了可能性。他们运用已经掌握的电子技术知识，结合对焊接电源的 精辟了解，逐渐形成一种满意方案。最初他们采用的是逻辑电路，但由于焊接时 动态过程很快，逻辑电路来不及跟踪，因而可能出现跳跃或过渡过程。后来，他 们采用了门电路，收到了良好的效果。1 9 8 0 年，一种新型的有着双阶梯静态外 特性的焊接电源研制成功了。它具有万能外特性，较高的动态性能，快速的切换 能力等。这种电源的研究成功，为实现电弧控制的新突破奠定了基础。利用这种 般阶梯静态外特性电源，他们创造了一种新型的脉冲m i g 焊接电弧控制法，即 q i i - a r c 法。 实验结果完全证明了新型焊接电弧控制法预期的优越性。利用这种控制法， 可以获得稳定性高、熔滴过渡均匀、无飞溅的m i g 脉冲电弧；不仅可以提高 ；l l g 脉冲焊接电弧的性能，而且应用于其他各种常规非脉冲m i g 焊接方法时，也能获 得优良的效果：尤其重要的是，它突破了焊接技术史上延续1 0 0 多年的一些传统 观念，把过去认为焊接电源外特性必须是水平的或下降的、必须是连续的、焊接 电源外特性斜率必须小于电弧静特性斜率，并且是电弧稳定的基本条件等观念都 突破了。焊接电源的外特性不再是连续的，其中有的斜率不仅不比电弧静特性斜 率低，反而要高得多；正是利用了这种陡升电源外特性来控制焊接电弧，反而收 到了良好的效果。焊接界认为这项成果开辟了焊接控制技术的新路，把焊接技术 推进到了新的阶段，具有重大的理论意义和实用价值。它实现了焊接过程的自适 应控制和焊接参数的自动优化；采用这种控制法，不仅可以提高焊接的质量，而 且利用它就有可能实现单面焊接双面成形。 1 0 这项成果成为中国的知识产权而被有偿转让，意义重大。正如1 9 8 3 年瑞典 每日工、眦报为引进中国q h - a r c 新技术和样机所作的报道指出的那样：“这是 发展中国家中国在贸易上的一个转折点。因为人们般认为，这种先进技术应该 是由象瑞典这样高度工业化国家研究出来，然后再出口给发展中国家的。然而， 这次情况却正好相反。”这篇报道还称赞说：“中国的研究人员受过最高等的教育， 非常山类拔萃。” 二、潘际銮的善于发现问题的科学思想 什么是问题? 毛泽东同志曾说：“问题是事物的矛盾。哪罩有没有解决的矛盾， 哪里就有问题。”。在这里，他从唯物辩证法的角度阐明了问题的实质。在科学 方法论上，科学问题是指一定时代的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关 于科学认识和科学实践中需要解决而又尚未解决的矛盾，它包含一定的求解目标 和应答域，但尚无确定的答案。 科学研究从哪里开始? 科学发现、技术发明总是从问题开始的，并围绕着问 题展开，终于问题的解决。爱因斯坦说：“提出一个问题往往要比解决一个问题 更重要，因为解决问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的技艺而已。而提出新 问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且 标志着科学的真正进步。”“。著名的科学家、哲学家波普尔系统地提出科学始于 问题，问题是科学活动起点的四段论公式： p l t t e e p 2 式中p 1 代表科学问题，t t 代表科学假说，e e 代表了经过实验验证、排除错 误的研究结果，p 2 代表研究中发现的新问题或遗留问题。波普尔说，“科学发现 的起点是问题”，“科学只能发端于问题”，“富有成果的科学家一般是从问题开始 的”，“应当把科学设想为从问题到问题的不断进步从问题到愈来愈深刻的问 题”。波普尔的观点正是马克思主义关于矛盾是事物发展变化的动力和源泉的 观点。从科学研究本身的特点来看，无论是基础研究或应用研究，都是对未知的 探索过程，因为存在未知的问题，才需要进行研究、探讨，也才有一系列的科学 实践活动所以说，问题是科学研究的起点和首要环节。 科学事实的发现不仅始于问题，而且围绕着问题，并且终于问题的解决。因 为问题推动、指导着发现，启动着发现的机制，激励着发现的好奇心和求知欲， 引导着人们去搜集科学事实，进行科学抽象，提出科学假说，建立科学理论。而 且，问题决定科学发现的内容、途径和方法，是决定发现能否成功的关键。 潘际銮几十年从事科研得出的一个秘决，就是要善于发现问题。比如，他在 长期思索世界最新焊接成果的基础上，发现脉冲m i g 焊接的问题而创立m i g 焊接 电弧控制法。国外也有人看出了脉冲m i g 焊接的问题，也在积极着手加以改进， 并研制出了一些更精良的控制，提出了弧长控制等多种方法。这些方法和装置， 对电弧的控制有了某些进展，但是，根本问题并没有解决。潘际銮在研究这种脉 冲m i g 焊接法后，深深感到脉冲m i g 焊接仍然存在着重大的局限和不足如：( 1 ) 、 规范较多，有脉冲频率、峰值电流、脉冲宽度、基值电流、送丝速度等等；( 2 ) 、 各主要控制参数需要预先给定，电流只能按规定的频率和幅值进行变化；( 3 ) 、 要求送丝速度与脉冲参数严格配合，因而焊接规范的调节过于复杂，使用不便； ( 4 ) 、抗弧长扰动能力不足，要求送丝速度稳定，因而无法实现电弧的自调节或 r o 自适应控制等。”。 只有发现了问题才能去解决问题。正是这些问题促使潘际銮用6 年的时间去 开发新型m i g 焊接电弧控制法。为解决问题，他带领课题组成员反复实验、思考、 设计，提出了三个具有独特性的方案，实现了焊接过程的自适应控制和焊接参数 的自动优化两次重大突破。第一个方案q h a r c l 0 1 ，采用了新型外特性控制维持 电弧，但发现方案还有问题；不久，第二个方案q h - a r c l 0 2 诞生了，它把原来的 开环控制改进为闭环控制，成功地实现了脉冲mig 焊接电弧的控制；后又推出 了第三个方案，即q h a r c l 0 3 ，并研制出了t s a d 脉冲m i g 焊机，具有动态品质 优异的性能，实现了弧长自适应控制，当送丝速度受到干扰或焊咀与工件距离发 生变化时，系统均能自动保持弧长稳定及最佳的喷射过渡，给操作带来了便利。 1 9 7 2 年，潘际銮和他的同事在实验室中，采用逆变的原理，用可控硅元件， 制成了世界上第一台逆变焊接电源。这是一种完全不同于传统的5 0 周正弦波交 流或直流焊机的新型焊机。这种新型的焊机的成功研制，就是在分析了当时在工 业中常用的比较成熟定型的各类焊机，在使用中仍存在一些问题、矛盾和不足的 r 0 1 基础上产：生的：”。 根据电弧焊的特点，焊机的性能必须满足易于引弧、电弧燃烧稳定和短路 电流不致过大等要求，因此一般焊机都做成陡降的外特性。但这种外特性却带来 了功率因数低的缺点。例如交流钨极氨弧焊机的空载电压有的达2 0 0 伏，焊接过 程中电弧电压却小于2 0 伏，有的功率不到电焊机容量的十分之一，大部为无功 吞吐功率。它给电网带来重大负荷，电闸、电源导线及配电站等均需按此容量装 备。旋转式直流焊机虽然没有功率因素低的问题，但是直流发电机的容量大而且 效率低，一般只有5 0 多一些，因此它从电网所取的功率和电流仍然较大。虽 然可以采取一些办法解决这个矛盾，但仍存在一定的局限。 常用的几种电焊机，重量都比较大。例如b s - - 3 3 0 交流焊机重1 8 5 千克， a t 一3 2 0 型直流焊机重5 3 0 千克，硅整流直流焊机介于二者之间。如何减轻焊接 质量，节省铜线和矽钢片，是一个十分有意义的问题。 交流焊机只能焊酸性焊条，直流焊机才能适应碱性焊条。但是用直流焊机 焊接某些接头型式时，有严重的磁吹现象，影响焊接成型和焊接质量。此外，直 流焊机也不能适用于铝的钨极氩弧焊。因此，在应用上各种焊机都存在一定的局 限性。 根据上述分析，他们感到，能不能设计一种功率因数较高的交流氩弧焊机以 降低功率，节约用电：能不能减轻焊机重量，节约铜和矽钢片，并给野外、高空 作业创造更便利的条件；能不能设计一种交流焊机，它既能焊碱性焊条，又能避 免磁吹现象。这此都是摆在他们面前的问题，也是他们研究工作应达到的目标。 潘际銮q h - a r c 法的发明过程和逆变焊机的研究，给予人们一个重要启示： 科学技术上的发现发明，起点是要从科学技术发展的背景知识中去寻找问题，有 了l u j 题才有可能突破。也正是他觉察和发现问题，确定科学发现的起点，从而为 以后的焊接历程中创造出新发明，构建新的理论做了更好的准备。“道前人未道， 做前人未做”，真正有所发现、有所发明、有所创造、有所前进，既要继承，又 要创新，在继承中创新，在创新中发展。 如在弗莱明之前，就有许多科学家在从事解决别的问题的观察、实验过程中 发现了葡萄球菌培养器皿里长了绿霉这一科学事实，但都把它看成是培养基被污 染了，或由于操作不慎而导致的小小的失败，因而都简单地把它处理掉了。弗莱 明则从观察和实验中发现了问题：正常的葡萄球菌培养液本来应呈现出一种讨厌 的黄色，但却出现了绿霉。他想：为什么会从黄色变成绿霉? 为此，他紧紧抓住 这一问题研究而发明了青霉索。 牛顿在他的光学的末尾提出了3 1 个尚需研究的问题，1 9 0 0 年，英国数 学家希尔伯特站在当时数学研究的前沿，提出了2 3 个问题，对2 0 世纪数学发展 产生了巨大的影响。问题是科学知识的助产婆，无论哪类问题的提出与解决，都 在不同程度上丰富了科学知识宝库。问题的深度也在不断增加。正如一句著名的 格苦所说：“真理诞生于一百个问号之后。” 1 4 第三章、潘际銮的技术思想 技术一词，中国古已有之，最早见诸汉书艺文志：“汉兴有仓公，今其技 术蛛。”史汜货殖传：“医方诸食技术之人，焦神极能，为重糈也。”技术主要 指技巧、技艺。这个词在唐朝时传入同本，后来中国用技艺、方术、取代了“技 术”一词。日本在1 8 世纪大量翻译西文书籍时，将“t e c h n o l o g y ”用从中国引 进的由汉字表述的“技术”对译。1 9 世纪末2 0 世纪初，康有为、梁启超翻译日 文二传籍时，又将“技术”一词引回中国。技术通常指人类改造自然、创造人工自 然的方法、手段和活动的总和，是在人类认识和利用自然力及其规律的手段，是 构成社会生产力的重要部分。技术属于创造物质财富的实践领域，是劳动技能、 生产经验和科学知识的物化形态，包括人类技术活动中的硬件物软件。技术的根 、。_ 。1 - ，- ，_ - 一 本目的在于对自然界的控制和利用，首要解决“做什么，怎么做”的实际问题， 其价值标准在于是否实用和带来何种经济效益。 “思想”按辞海解释：“亦称观念，即理性认识，人们在社会实践中对 客观事物的认识，开始是感性认识，这种感性认识的材料积累多了，就会产生 1 一个飞跃，变成理性认识，这就是思想“。人们的社会存在，决定人们的思想。” r11i 。“思想”可以理解为对事物认识中形成的系统的认识与理论，或者说，条理 化、系统化的观念形成为“思想”，因此，技术思想似应理解为对技术的系统化、 条理化的观念( 或理念) ，它是作为主体的人在从事技术实践中或对技术的历史、 社会功能的总体认识中所形成的。或者说是在一定的技术观指导下的理性认知过 程l j 的结晶，是概念与实践性的统一，是可以用一定的语言、文字明确表述的理 论形态。 潘际銮既从事焊接理论的突破，又进行着焊接技术的创新，在焊接技术的创 新中所蕴含的技术思想也是很丰富的，典型的有以下几个方面： 一、技术控制论思想 潘际銮的主要技术思想就是在研究弧焊控制和焊接自动跟踪系统时所体现 的技术控制论思想。 控制( c o n t r o ) 一词最早出现在1 6 0 0 年的英语词典中，该词是从拉丁语 “c o n t r a r o t u l u s ”派生出来的。二十世纪四十年代出现了一门新型的学科一一 控制论，它是在多学科相互渗透、高度综合的基础上形成的综合学科，是研究由 各利i 午日关元素组成的系统( 即耦合运行系统) 的调节与控制的一般规律的科学， 它的任务是使系统能在稳定的运行中实现自己的目标。控制论中最基本的观点是 “一切类型的系统都是用揭示在实现目标过程中的错误和采取纠正措施的信息 反馈来控制自己的。” “控制”的实质是系统和环境间的相互作用。如果把施控装置看成原因，把 受控装置看成结果，那么施控装置对受控装置所起的作用就是原因对结果的作 用，它们之间的关系就是因果关系的体现。在传统物理学中，确定原因以后，结 果就被固定下来了。而在控制论中，原因和结果间却不是这种简单的线性关系。 控制论面对的是具有多种选择方向的“可能性空间”。在控制作用发生之前，施 控装置就必须将控制结果预先加以确定，然后才能发生正确的控制行为。所以， 在这罩，控制成为了一种有目的的能动性行为。可以说，目的是控制的前提，控 制是目的实现的合理保障。 潘际銮运用自动控制理论，将电弧焊过程视为一个控制系统，将电弧焊过程 的各个环节写成运动方程，对这些方程进行拉氏变换，综合各环节的拉氏变换式， 从而求得整个系统动态过程的互动关系以及动态过程的数学表达式。运用这些理 论，可以深入地了解弧焊过程的物理本质；分析各种干扰所造成的弧稳态偏差和 动态偏差：分析各种参数对弧长恢复过程的影响；提供改进系统性能的方向和方 法。潘际銮根据弧焊过程的研究，先后开发出三种q 卜a r c ( 焊接电弧控制) 控 制法，即q h a r c i o i 、q h a r c l 0 2 、q h a r c l 0 3 ，实现了两次重大突破，实现了焊 接过程的自适应控制，和焊接参数的自动优化。q h a r c l 0 3 具有动态品质优异的 性能，实现了弧长自适应控制，当送丝速度受到干扰或焊嘴工件距离发生变化时， 系统均能自动保持弧长稳定及最佳的喷射过渡。这项被认为开辟了焊接控制的新 路、把焊接技术推向了新的阶段的科研成果，具有重大的理论意义和实用价值。 它实现了焊接过程的自适应控制和焊接参数的自动优化，采用这种控制法，不仅 可以提高焊接的质量，而且利用它能实现单面焊双面成形。 但是，对这个问题的研究并没有最后结束。1 9 8 6 年，潘际銮和其他几位教 j 6 师的合作，研究成功了m i g 单面焊双面成形的闭环自动控制系统。这个系统采用 硅光电三极管作传感器，对焊缝根部金属的温度及熔化面积两个物理量进行检 测，它能较好地反映出焊缝背面的熔透情况。同时采用了q h a r c 规范自动优化 焊接电源和高动态品质送丝机构，解决了m i g 电弧能量调节问题，配合光电熔透 传感器，实现了封底焊接过程中对焊缝熔透及焊