《焊接結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《焊接結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101134223404課程名稱(chēng)（中/英文）：焊接結(jié)構(gòu)/WeldedStructure課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)必修課程課程性質(zhì)：必修課程類(lèi)型：課程實(shí)驗(yàn)總學(xué)分：2總學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：6適用專(zhuān)業(yè)：焊接技術(shù)與工程適用對(duì)象：本科先修課程：冶金傳輸基礎(chǔ)、工程力學(xué)、焊接冶金學(xué)開(kāi)課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡(jiǎn)介1.課程內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一平板焊接變形的測(cè)量與分析（1）平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本測(cè)量方法學(xué)習(xí)。（2）平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產(chǎn)生原因和分布規(guī)律的分析。（3）不同厚度、不同線能量對(duì)收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響因素分析。實(shí)驗(yàn)二焊接加熱及冷卻過(guò)程中接頭動(dòng)態(tài)彎曲變形的測(cè)量與分析（1）觀察焊接縱向和橫向變形的形成過(guò)程和影響因素，了解和掌握焊接變形的測(cè)量方法和儀器設(shè)備使用。（2）理解沿板條縱向邊緣敷焊時(shí)，焊接縱向彎曲變形的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并深入了解焊接過(guò)程中瞬時(shí)彎曲撓度的變化規(guī)律。（3）測(cè)定結(jié)構(gòu)因素及焊接線能量對(duì)于焊接彎曲撓度的影響。實(shí)驗(yàn)三焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量（1）學(xué)習(xí)采用應(yīng)力釋放法測(cè)量焊接殘余應(yīng)力的原理和方法，初步掌握測(cè)試操作技能。（2）理解對(duì)接接頭中焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律。（3）了解焊接工藝、方法對(duì)焊接殘余應(yīng)力分布的影響。2.對(duì)接培養(yǎng)的崗位能力能夠選擇合適的測(cè)量工具，針對(duì)不同的焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，使用科學(xué)的方法對(duì)各種變形進(jìn)行測(cè)量，對(duì)結(jié)構(gòu)焊接的殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量，分析各種測(cè)量方法的特點(diǎn)，為焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及焊接結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)提供依據(jù)。培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力及對(duì)復(fù)雜工程的綜合分析和設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)、尊重他人的意見(jiàn)是取得成功的關(guān)鍵。同時(shí)，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感和歸屬感。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)格按照操作規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)，讓他們始終將安全放在首位，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和安全規(guī)范，確保自己和他人的安全。鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目和實(shí)踐活動(dòng)。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本測(cè)量方法。了解焊接過(guò)程中瞬時(shí)彎曲撓度的變化規(guī)律。學(xué)習(xí)設(shè)備的操作操作過(guò)程，學(xué)會(huì)預(yù)置所有參數(shù)，嚴(yán)格按照程序操作，并且在實(shí)驗(yàn)中提高實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)，以及對(duì)社會(huì)、健康、環(huán)境、安全、法律及文化的影響，并做出合理評(píng)價(jià)，理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)熟悉能夠?qū)ζ桨宥押甘湛s變形、撓曲變形及角變形的產(chǎn)生原因和分布規(guī)律進(jìn)行分析。分析不同厚度、不同線能量對(duì)收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響因素。提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集、處理、分析與解釋數(shù)據(jù)的能力，通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論并應(yīng)用于工程實(shí)踐。3.學(xué)會(huì)分析焊接結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過(guò)程中的變形規(guī)律，及變形和殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的影響，提高對(duì)復(fù)雜工程的設(shè)計(jì)能力。4.了解焊接變形研究的國(guó)內(nèi)外發(fā)展前景，提高多學(xué)科融合的思維能力，成為社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需要的高層次復(fù)合型人才。四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型實(shí)驗(yàn)要求每組人數(shù)備注1平板焊接變形的測(cè)量與分析2綜合性必做52焊接加熱及冷卻過(guò)程中接頭動(dòng)態(tài)彎曲變形的測(cè)量與分析2綜合性必做53焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量2綜合性必做5五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一平板焊接變形的測(cè)量與分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）熟練操作常用的焊接設(shè)備，學(xué)會(huì)平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本測(cè)量方法。（2）能夠?qū)ζ桨宥押甘湛s變形、撓曲變形及角變形的產(chǎn)生原因和分布規(guī)律進(jìn)行分析。（3）分析不同厚度、不同線能量對(duì)收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響因素。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電焊機(jī)、焊板焊條（酸性）、引伸儀、游標(biāo)卡尺、鋼板尺實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1）橫向收縮變形的測(cè)量橫向收縮變形采用引伸儀來(lái)測(cè)量。引伸儀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。1百分表2鉸鏈3活動(dòng)支腿4固定支腿5彈簧圖1-1引伸儀結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)應(yīng)圖4中A、B、C、F、G、H六條橫線，把引伸儀的活動(dòng)支腿3放在豎線L上的洋沖孔內(nèi)，拉動(dòng)引伸儀，是活動(dòng)支腿4放在豎線P上對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)，從百分表中讀出焊前孔間距的原始數(shù)值B0，焊后測(cè)出間距數(shù)值B1。分別填入附表內(nèi)，其差值即為焊接所引起的橫向收縮變形值。由于上下表面收縮量不一樣，取上下表面差值的平均值即為該位置的橫向收縮變形值。（2）撓曲變形的測(cè)量撓曲變形的測(cè)量采用帶支腿的鋼板尺和游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量。圖1-2撓曲變形測(cè)量示意圖如圖2所示，1為帶支腿的鋼板尺，2為試件。使用游標(biāo)卡尺分別測(cè)出焊前、焊后的高度h,分別記為h1、h2填入附表內(nèi)，其差值即為焊接所引起的撓曲變形。對(duì)2mm板需測(cè)量圖1中J、K、L、M、N、P、Q、R八條豎線上的撓曲變形。對(duì)6mm板需測(cè)量圖2中J、L、M、N、P、R六條豎線上的撓曲變形。（3）角變形的測(cè)量與計(jì)算角變形的測(cè)量同樣采用帶支腿的鋼板尺和游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量，但需進(jìn)行計(jì)算。如圖3所示，可以分別計(jì)算出α1、α2。在h1、L1和h3、L2為定值時(shí)，只要測(cè)出h2、h4的值，就可以計(jì)算出α1、α2，也即可算出角度來(lái)。由于所用試件焊前不是絕對(duì)平整，焊前焊后均應(yīng)測(cè)量，其差值即為焊接所引起的角變形。對(duì)2mm板要測(cè)量圖4中A、B、C、D、E、F、G、H八條線上的角變形。對(duì)6mm板要測(cè)量圖5中A、B、C、F、G、H六條線上的角變形。圖1-3角變形的測(cè)量示意圖試板尺寸：2mm×150mm×300mm（Q235鋼）6mm×150mm×300mm（Q235鋼）圖1-46mm板測(cè)點(diǎn)分布6mm板：橫向收縮、角變形以及撓曲變形均測(cè)。2mm板：只測(cè)角變形及撓曲變形。對(duì)2mm、6mm板按下表中的兩種規(guī)范各焊一塊。表1-1焊接規(guī)范板厚焊接電流2mm鋼90A110A6mm鋼170A190A2~4mm鋁合金120A200A實(shí)驗(yàn)二焊接加熱及冷卻過(guò)程中接頭動(dòng)態(tài)彎曲變形的測(cè)量與分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）觀察清楚焊接縱向和橫向變形的形成過(guò)程和影響因素，了解和掌握焊接變形的測(cè)量方法和儀器設(shè)備使用。（2）理解沿板條縱向邊緣敷焊時(shí)，焊接縱向彎曲變形的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并深入了解焊接過(guò)程中瞬時(shí)彎曲撓度的變化規(guī)律。（3）測(cè)定結(jié)構(gòu)因素及焊接線能量對(duì)于焊接彎曲撓度的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：直流(或交流)電焊機(jī)、板條夾持裝置(自制)、試驗(yàn)臺(tái)(自制)、百分表、鉗形電流表圖2-1試驗(yàn)臺(tái)示意圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1）將400*100*10mm試板固定到試驗(yàn)臺(tái)上（見(jiàn)圖1）（2）選定測(cè)量點(diǎn)接測(cè)量用的磁力百分表。（3）調(diào)整百分表指針，使其指示在刻度范圍的中間位置（“5”左右位置）（4）在試板上進(jìn)行敷焊，記錄撓度變化過(guò)程（焊接開(kāi)始后每隔5秒讀一次數(shù)，?；『竺扛?0秒讀一次，直到撓度f(wàn)直基本不變?yōu)橹梗?）記錄內(nèi)容：焊接電流（A）、電壓（V）、撓度（f）（6）改變電流大小，重做，記錄。實(shí)驗(yàn)三焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）學(xué)會(huì)采用應(yīng)力釋放法測(cè)量焊接殘余應(yīng)力的原理和方法，初步掌握測(cè)試操作技能。（2）理解對(duì)接接頭中焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律。（3）了解焊接工藝、方法對(duì)焊接殘余應(yīng)力分布的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電焊機(jī)、鉆孔裝置、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、萬(wàn)用表、測(cè)量殘余應(yīng)力的應(yīng)變花、鉗式電流表實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（1）用砂布打磨試板上待測(cè)部位表面，然后用丙酮除去試板表面油污。（2）對(duì)待用的應(yīng)變片進(jìn)行外觀檢查；用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量其阻值，要求每片應(yīng)變花上的三個(gè)應(yīng)變片的阻值差≤±0.1Ω。（3）定出鉆孔和貼片的位置。（4）將應(yīng)變片待貼面用除油污，再滴上少許502膠水，涂勻，稍晾片刻后將應(yīng)變片貼于試件待測(cè)點(diǎn)位置。（5）用數(shù)字萬(wàn)用表檢查應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量，要求應(yīng)變花的引線與試板間的絕緣電阻≥200Ω。2.應(yīng)變測(cè)量（1）將試件上各應(yīng)變花分組接入電阻應(yīng)變儀回路。（2）調(diào)節(jié)電阻應(yīng)變儀，將各應(yīng)變花的初始應(yīng)變讀數(shù)εA、εB、εC均調(diào)至0值。（3）將鉆孔裝置通過(guò)放大鏡與測(cè)點(diǎn)粗對(duì)中；再用502膠水將其底座固定在試件上；而后精確對(duì)中測(cè)試點(diǎn)；再將放大鏡換為鉆具進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度h應(yīng)大于2mm，鉆速≤400轉(zhuǎn)/min。（4）停鉆后每隔3min記錄一次εA、εB、εC值，直到相鄰兩次讀數(shù)相差1με或相同時(shí)，以最末兩次讀數(shù)的平均值作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行記錄。（5）更換測(cè)試點(diǎn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟3～4。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)備（四）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（五）結(jié)果與分析（六）問(wèn)題討論七、考核方式（一）實(shí)驗(yàn)成績(jī)的構(gòu)成實(shí)驗(yàn)成績(jī)占本門(mén)課程總成績(jī)20%，參考實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)綜合給定。（二）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1.實(shí)驗(yàn)成績(jī)以百分制或五級(jí)制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）填報(bào)，按比例記入該課程成績(jī)中。2.多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要最后填報(bào)平均成績(jī)。3.按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的具體要求，根據(jù)每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考查，實(shí)驗(yàn)操作情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量，綜合給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。4.實(shí)驗(yàn)評(píng)分應(yīng)包括三個(gè)方面：（1）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)紀(jì)律占20%：（2）實(shí)驗(yàn)操作占40%：（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%；評(píng)分等級(jí)：評(píng)定成績(jī)分優(yōu)、良、中、及格和不及格五個(gè)等級(jí)。優(yōu)：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下，也可以以百分制給出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的綜合成績(jī)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定及考核標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)紀(jì)律（20%）實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，較好的掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，較遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，基本了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，較遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律實(shí)驗(yàn)前未能按照實(shí)驗(yàn)要求，未提前預(yù)習(xí)，不了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、未能掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程實(shí)驗(yàn)操作（40%）能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?dú)立設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立或合作完成實(shí)驗(yàn)操作，且操作規(guī)范；準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行綜合的分析討論，得出合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立或合作完成實(shí)驗(yàn)操作，操作較為規(guī)范；記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為準(zhǔn)確，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行綜合的分析討論，得出較為合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立或合作完成實(shí)驗(yàn)操作，操作基本規(guī)范；記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析討論，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)出基本的實(shí)驗(yàn)步驟，基本能完成實(shí)驗(yàn)操作，操作基本規(guī)范；記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行初步分析討論，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟，不能完成實(shí)驗(yàn)操作或操作不規(guī)范；不能記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析討論，不能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)報(bào)告（40%）實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問(wèn)題，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行深入的討論，提出自己的見(jiàn)解。實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)較為合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠較好的完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的