探析《金属材料焊接》课程教学改革

陈世峰

[摘要]本文根据中职学校培养目标,结合专业课程改革的需求,探析了机械类《金属材料焊接》课程的教学改革,取得了较好的效果。

[关键词]金属材料焊接 课程 教学改革

一、前言

《金属材料焊接》是中等职业学校机械类专业学生的一门专业必修课,它要求学生掌握常用金属材料的焊接性分析;焊接中易出现的焊接问题(如裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等)及其产生原因、影响因素、解决这些问题的工艺措施和途径以及为了保证焊接接头的性能和质量如何选择焊接材料、焊接方法、焊接工艺等。这门课有较强的专业理论知识,并且有很强的实际应用性。

根据我国2020年国民经济发展的总体目标要求,届时我国钢产量将介于2.5至3亿吨之间。在工业发达国家,焊接用钢量基本达到其钢材总量的60%-70%。预计我国在今后5至10年时间内焊接行业将继续保持增长的态势。同时,特殊用途的钢材也在不断地被研制出来并应用于生产。这对焊接技术、特别是金属材料焊接的要求将越来越高。

二、教学改革

《金属材料焊接》这门课程传统的教学方式一般是讲授法,学生学起来觉得枯燥、兴趣不高,教学效果较差。为了满足社会市场发展的需求,我们作为培养焊接技术人才的中等职业学校,教学改革势在必行。根据《教育部关于进一步深化中等职业教育教学改革的若干意见》[教职成〔2008〕8号]文件精神,我们要深化教学内容、教学方法等方面的改革,增强学生就业和创业能力,突出“做中学、做中教”的职业教育教学特色,努力形成就业导向的课程体系。为此,首先,我们加强了教师队伍建设,双师型专业教师的比例达到80%以上。其次,在教学上我们采用模块化教学方法,模拟焊接生产前的焊接工艺评定过程,让学生把理论知识与实际操作技能系统地、完整地联系起来,提高学生学习的兴趣和教学效果。

我们的教学特色可以归纳如下。

1.结合实际强化工艺制定的教学

对于常用焊接金属的焊接、每一类型的钢材、选取一典型钢号进行模拟焊接工艺评定。例如:奥氏体不锈钢以典型的18—8钢(1Crl8Ni9Ti,板厚为10mm,因其母材厚度的有效范围较大为1.5-20mm,并符合实际生产情况)为例。

(1)查阅有关的标准、资料等,根据1Crl8Ni9Ti的化学成分,分析其产生焊接热裂纹、焊接接头的晶界腐蚀和应力腐蚀开裂等缺陷的原因,以及防止这些焊接缺陷的各种措施。

(2)焊前准备。为了保证焊接接头的耐蚀性,防止焊接缺陷的产生,根据标准要求模拟进行焊接工艺评定。

①板厚为10mm的1Crl8Ni9Ti选择焊条电弧焊,采用直流电源并反接。

②板厚为l0mm,因采用焊条电弧焊,选择Y型坡口,坡口角度为55-60℃,下料和坡口加工的方法采用机械切割、等离子弧切割及碳弧气刨等方法。焊前坡口及其两侧各20-30mm范围内必须清理油污等,并且在两侧各100mm范围内刷白垩粉。以防止焊接飞溅灼伤金属表面。

③根据1Cr18Ni9Ti的化学成分和焊接要求等条件,为了保证焊缝金属的热强性和耐腐蚀性选择与母材的化学成分相匹配的焊条A132(E347-16)/h3.2,h4mm,并且严格按要求烘干150℃保温1小时。

④1Crl8Ni9Ti具有较好的塑性,冷裂倾向较小,因此焊前一般不预热。多层焊时必须控制层间温度在100℃以下。

⑤焊前组对时,坡口间隙、错边量、棱角度等必须符合规定。定位焊的间距也要符合规定。定位焊焊材必须选用正式焊接用焊条A132(E347-16)/h3.2。定位焊焊缝不得有裂纹,否则应清除重焊。如存在气孔、夹渣时,也应去除。

(3)实际焊接。焊接电流比低碳钢小10-20%,I=90-110/h3.2,I=140-160A/h4,快速焊,不摆动。采用双面焊接,坡口侧用h3.2mm的焊条打底,用h4的焊条焊至符合技术要求;用砂轮机打磨焊根处,清理至露出金属光泽,再用h4的焊条封底焊至符合技术要求。焊接过程中尽量减少起弧、收弧次数,钢材表面不许随便打弧。为避免焊缝的重复加热,与腐蚀介质接触的一面尽量最后焊接。

(4)1Crl8Ni9Ti焊后原则上不进行热处理,特殊情况下,为了提高其耐蚀性,才根据需要选择固溶处理或稳定化处理。

(5)焊接完成后,首先清理焊缝及钢板表面,进行外观检查。

如有表面缺陷必须清除和补焊,直至符合技术要求为止;然后进行X光射线检测。若有超标缺陷,判断其位置、分析其产生接质量进行检测,直至符合技术要求。1Crl8Ni9Ti焊接工艺评定的试板,进行X光射线检测只要无裂纹即可。

(6)根据标准及产品图纸的技术要求。对不锈钢1Crl8Ni9Ti取力学性能试验试样:拉伸试样二件、面弯试样二件、背弯试样二件、晶界腐蚀试样二件,焊缝表面金属化学成分分析。因其塑性好,故无需进行冲击韧性试验。按照标准要求加工试样、进行试验,根据试验结果再与理论知识进行比较和分析。

(7)学生对1Crl8Ni9Ti的焊接性进行讨论、总结,老师再进行点评,这样学生对1Crl8Ni9Ti的焊接性能就非常熟悉了。

2.强化实训基地的建立与功能

紧密结合生产实际,建立产学研结合的长效机制。一方面充分利用稳定的校外实训基地进行教学,参与到工厂的实际焊接工艺评定和焊接生产过程中去,另一方面我们为工厂服务,对国内、外的新材料进行焊接性试验。并及时跟踪焊接先进技术的发展,提高解决工程实际问题的能力。

3.双证书制度

实行“双证书”制度。即学生毕业时能取得大专文凭和焊工中级技能证书。采用科学、规范、系统的培训方法,培养学生,使学生在最短的时问内.更快、更好地掌握焊接操作技能,在模块化教学过程中的焊接操作都由学生自己进行,以验证所学的焊接专业理论知识。另外,在最后的一学期里,学生到工厂进行实际锻炼,完全做到了理论知识联系实际操作。

学生是学习的主体,在整个教学过程中注重调动学生学习的主动性和积极性,采用启发式、讨论式等教学方法鼓励学生独立思考,培养学生的科学精神和创新意识。同时,在整个教学过程中都在培养学生吃苦耐劳、脚踏实地和爱岗敬业的精神。全面提高学生的就业能力、创业能力和适应职业的能力。

三、结论

这种模块化的教学,学生不仅学到了扎实的专业理论知识和实际操作技能,而且把专业技术应用与专业技能有机地相结合。同时还鼓励学生独立思考;激发学生学习的主动性;培养了学生分析问题、解决问题的能力及科学精神和创新意识。提高了学生的综合素质。最终达到了中职学校的教学培养目标。