《焊接结构生产》教案

《焊接结构生产》 专业:焊接技术及自动化 2011-2012-2 目 录 项目一焊接结构基本知识 项目二 H型钢的焊接 项目三 箱型梁的焊接 项目四 压力容器的焊接 项目五 船舶的焊接 项目一 焊接结构基本知识 教学课 学时 2 任务一 焊接结构基本构件的认识 教学目的及1、掌握焊接结构的特点; 要求 2、了解本课程的学习目标及学习方法。 解决措施 焊接结构的特点 教学重点 讨论+讲授 解决措施 无 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 20min 焊接作为一种材料连接的工艺方法，已经在机械制造业中得到了广泛的应 用。为什么会得到如此广泛的应用呢,除了焊接还有那些连接方式,(学生讨 论，总结发言) [讲授内容]: 25min 板 一、焊接结构在工业生产中的应用与特点 讨论、 书 焊接结构:将各种经过轧制的金属材料及铸、锻等坯料采用焊接方法制成能承 多媒体设 受一定载荷的金属结构。 课件讲计 1.焊接结构的特点 授 优点: 1、可实现不同形状、不同厚度、不同材料的连接。 2、刚度大、整体性好。 3、减轻质量。 4、设备简单、投资少、见效快。 5、适用于尺寸大、形状复杂的产品。 6、更经济。 缺点: 1、易产生缺陷。 2、对脆性断裂、疲劳、应力腐蚀、蠕变比较敏感。 3、易产生应力与变形。 4、焊接接头的不均匀性。 5、高强度和特种材料焊接性能差。 2.焊接结构的应用 焊接结构被广泛地应用于工业生产的各个部门，如石油与化工机械、重型 与矿山机械、起重与吊装设备、冶金建筑、汽车制造、船舶制造、兵器制造、10min 人造卫星及海洋工程等。 三、本课程的性质和讲课的主要内容 四、学习本教材应达到的能力目标 20min 1、焊接结构的基本构件 10min 焊接应力与变形 2、焊接接头 3、备料与成形加工 4、装配—焊接工艺 5、结构工艺性分析 6、车间知识 五、学习方法与教学建议 5min 学习方法: 1、理论与实践结合 2、结合焊接结构生产特点 3、结合实训要求 教学建议:1、增加感性认识 2、结合能力目标 3、新知识介绍 [课堂小结]: 1.焊接结构的特点 5min 巩固练习及作业布置 课后第2题 要求学生熟悉其他连接方式的应用，重点掌握焊接结构的特点。 教学后记 教学课题 学时 2 任务一 焊接结构基本构件的认识 教学目的及1、熟悉机器零件、梁柱、压力容器等结构的组成及特点; 要求 2、了解焊接结构生产工艺过程。 解决措施 1、 熟悉四类焊接结构基本构件的特点 教学重点 2、了解焊接结构生产工艺过程 讨论+讲授 解决措施 四类焊接结构基本构件的特点 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 10min 焊接结构应用及其广泛。以身边的具体应用为例。 [讲授内容]: 任务一 焊接结构基本构件 20min 一、机器零部件焊接结构 板 特点:在交变载荷或多次重复性载荷下工作，应具有精确的尺 讨论、 书 寸。 多媒体 设 1(切削机床的焊接机身 课件讲 计 切削加工精度较高，因此必须要求机床的机身具有很高的刚度。 授 过去，由于铸铁价格低，铸件适于成批生产，铸件减震性能好，所以铸铁 机床机身一直占有优势。 随着现代工业和新型加工技术的发展，机床机身逐步改用焊接结构。 在单件小批生产的大型、重型及专用机床，大量采用焊接结构代替铸造结 构，经济效果十分明显。 焊接机身主要由箱形床腿、加强筋、导轨、纵梁及斜板等零部件组成。 采用焊接机身需考虑的问题 1)经济效益问题 焊接机身经济效益与生产批量有关; 它特别适用于单件小批量生产的大型或专用机床。 2)刚度问题 由于钢材的弹性模量比铸铁高，在保证相同刚度条件下焊接机身比铸铁机 身的自重轻很多。 3)减震性问题 机身的减震性不仅取决于选用的材料，而且还与结构本身有关;可以分为 材料减震性和结构减震性两个方面 4)尺寸稳定性问题 焊接机身在焊后必须进行消除应力处理。 5)机械加工问题 机床焊接结构焊后需要进行一定的机加工。焊接机身采用的低碳钢可焊性 好;但机械加工性能不如铸铁和中碳钢。 2(减速器箱体焊接结构 减速器箱体是安装各传动轴的基础部件;箱体应具有足够的刚度，以确保 各传动轴的相对位置精度。 采用焊接结构箱体能获得较大的强度和刚度，且结构紧凑，重量较轻。 焊接减速器箱体一般制成剖分式结构;即把一个箱体分成上下两个部分， 分别加工制造;然后在剖分面处通过螺栓将两个半箱体连成一个整体。 20min 二、压力容器焊接结构 压力容器定义: 是指最高工作压力P?0.1MPa，容积大于或等于25L。 1(压力容器的分类及应用 (1)按工艺用途分类 1)反应压力容器:用于完成介质的物理、化学反应。 2)换热压力容器:用于完成介质的热量交换。 3)分离压力容器:用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等。 4)储存压力容器:用于盛装生产用的原料气体、液体、液化气体等。 (2)按设计压力分类 1)低压容器(代号L)0.1MPa?P, 1.6MPa 2)中压容器(代号M)1.6MPa?P,10MPa 3)高压容器(代号H )10MPa?P,100MPa 4)超高压容器(代号U)P?100MPa 2(压力容器的焊接结构 圆柱形容器由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔接管以及支座等六大部 25min 件组成。 三、梁、柱焊接结构 特点是结构件受横向弯曲 焊接梁主要应用于载荷和跨度都比较大的场合;焊接梁多由翼板及一块腹 板组成工字型;或由翼板和两块腹板组成箱形;故又称为工字梁或箱形梁， 梁的常见的组成形式有:利用钢板焊成板焊结构梁;利用型钢焊接成型钢 结构梁;利用钢板和型钢焊接成组合梁。 柱是主要承受压力并将受压载荷传递至基础的构件，在梁和桁架传递载荷 时起支承作用。 属于柱类结构的有起重机的支承臂和龙门起重机的支腿、自升式钻井船的 柱腿等。 焊接柱是通过钢板拼焊、型材焊接以及采用钢板和型材组合施焊而形成的 受压构件;主要由柱头、柱身和柱脚三部分组成。 按照受力特点的不同，焊接柱一般分为轴心受压柱和偏心受压柱(带有纵 向弯曲的)。 焊接柱常用的截面形式有两类:一类为实腹式柱，另一类为格构式柱， 15min 四、焊接结构生产工艺过程简介 焊接结构生产工艺过程，是根据生产任务的性质、产品的图纸、技术要求 和工厂条件，运用现代焊接技术、相应的金属材料加工和保护技术、无损检测 技术，来完成焊接结构生产的各个工艺过程。 生产步骤:生产准备、材料加工、装配焊接和质量检验。 1(生产准备 (1)技术准备 (2)物质准备 2(材料加工工艺 (1)金属材料的预处理 (2)基本元件加工 3(装配与焊接 4(质量检验与安全评定 5min [课堂小结]: 1. 几类常见焊接结构的组成; 2. 焊接结构一般加工工艺流程。 巩固练习及作业布置 课后第2题 要求学生掌握焊接结构的工作特点及组成，熟悉其加工工艺流程。 教学后记 教学课题 学时 2 任务二 焊接接头基本知识的学习 教学目的及1、掌握焊接接头的4种基本形式及特点; 要求 2、了解常见焊缝的基本形式。 解决措施 四类焊接接头的基本形式和焊缝的基本形式 教学重点 讲授+练习 解决措施 无 教学难点 讲授+练习 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 板 法及手教学内容 分配 书 段 [导入新课]: 设 5min 每个焊接结构都有很多焊接接头，焊接接头的形式有很多，每类焊接接头计 都具有各自的特点。 [讲授内容]: 10min 讨论:常见的焊接接头有哪些,焊接接头是如何形成的, 30min 一、焊接接头的组成及其基本形式 1(焊接接头的组成 以熔化焊为例，焊接接头由焊缝金属、熔合区和热影响区组成。 焊缝金属是由焊接填充金属及部分母材金属熔化结晶后形成的铸造组织。 热影响区受焊接热循环的影响，组织和性能都发生变化，特别是熔合区的 组织和成分更为复杂。 因此，焊接接头是一个成分、组织和性能都不均匀的连接体。 2(焊接接头的基本形式 常见的四类:对接接头、搭接接头、T形(十字)接头、角接接头 (1)对接接头 两板件端面通过焊接形成135?,180?夹角，称为对接接头。 讨论、 对接接头是各种接头中受力最好、最省材料的接头形式。 多媒体 (2)搭接接头 课件讲 两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接头称为搭接接头。 授 搭接接头的应力分布极不均匀，疲劳强度较低，不是理想的接头形式。但 是，搭接接头的焊前准备和装配工作比较简单，所以在受力较小的焊接结构中 仍能得到广泛的应用。 (3)T形(十字)接头 将一个焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角，用角焊缝连接 起来的接头，称为T形(十字)接头。 这类接头能承受各种方向的外力和力矩的作用。 (4)角接接头 两板件端面构成30?,135?夹角的焊接接头称作角接接头。 角接接头多用于箱形构件 40min 二、焊缝的基本形式 基本形式:对接焊缝和角焊缝 1(对接焊缝 (1)坡口形式的选择 对接焊缝的焊接接头可采用卷边、平对接或加工成V形、U形、X形、K 形等坡口 开坡口需要考虑的问题 根本目的是为了确保接头的质量，同时也从经济效益考虑。 坡口形式的选择取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程。 通常必须考虑以下几个方面: 1)可焊到性或便于施焊 可焊到性是选择坡口形式的重要依据之一 根据构件能否翻转、翻转难易或内外两侧的焊接条件而定。 对不能翻转和内径较小的容器、转子及轴类的对接焊缝，为了避免大量的 仰焊或不便从内侧施焊，宜采用V形或U形坡口。 2)节省焊接材料 对于同样厚度的焊接接头，采用X形坡口比V形坡口能节省较多的焊接材 料、电能和工时; 构件越厚，节省得越多，成本越低。 3)坡口易加工 V形和X形坡口可用氧气切割或等离子弧切割，也可以用机械切削加工。 对于U形或双U形坡口，一般需用刨边机加工。 在圆筒体上，应尽量少开U形坡口，因其加工困难。 4)焊接变形小 采用不适当的坡口形状容易产生较大的焊接变形。如平板对接的V形坡 口，其角变形就大于X形坡口。 (2)坡口尺寸的选择 1)坡口角度 其作用是使电弧能深入根部使根部焊透，坡口角度的大小与板厚和焊接方 法有关， 坡口角度越大，焊缝金属量越多，焊接变形也会增大，一般焊缝的坡口角 度选60?左右。 2)根部间隙 采用根部间隙是为了保证根部能焊透。 一般情况下，坡口角度小，需要同时增加间隙;而间隙较大时，又容易烧 穿，为此，需要采用钝边防止烧穿。 根部间隙过大时，还需要加垫板。 2(角焊缝 角焊缝按其截面形状可分为平角焊缝、凹角焊缝、凸角焊缝和不等腰角焊 缝四种，应用最多的是截面为直角等腰的角焊缝。 角焊缝的大小用焊脚尺寸K表示。 各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关: 静载时，如母材金属塑性好，角焊缝的截面形状对承载能力没有显著影响; 动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝的最低;不等腰角 焊缝，长边平行于载荷方向时，承受动载效果较好。 为了提高焊接效率、节约焊接材料、减小焊接变形，当板厚大于13mm时， 可以采用开坡口的角焊缝。 在等强度条件下，坡口角焊缝的焊接材料消耗量仅为普通角焊缝的60%。 [课堂小结]: 1.焊接接头的基本形式及特点 巩固练习及作业布置 课后相关 要求学生通过实践熟练掌握各类焊接接头的特点及应用。 教学后记 教学课题 学时 2 任务二 焊接接头基本知识的学习 教学目的及 1、掌握焊缝符号的表示方法及含义，能够熟练绘制及看懂图纸的焊缝表示。 要求 解决措施 焊缝符号的表示方法 教学重点 讲授+练习 解决措施 焊缝符号的表示方法 教学难点 讲授+练习 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 板 法及手教学内容 分配 书 段 [导入新课]: 设 5min 每个焊接结构都有很多焊接接头，焊接接头的形式有很多，那么每类焊接计 接头各有什么特点呢,在阅读和绘制焊接施工图时，这些符号代表什么含义 呢, [讲授内容]: 5min 给出任务:说出图纸中的符号的含义, 一、焊缝代号 定义:把在图样上用技术制图方法表示的焊缝基本形式和尺寸采用一些符号来40min 表示的方法。 讨论、 焊缝代号可以表示出: 多媒体 1)所焊焊缝的位置; 课件讲 授 2)焊缝横截面形状(坡口形状)及坡口尺寸; 3)焊缝表面形状特征; 4)焊缝某些特征或其他要求。 1(焊缝符号的组成 焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，必要时可以加上辅助符号、补充 符号和焊缝尺寸及数据。 (1)基本符号 表示焊缝端面(坡口)形状的符号 (2)辅助符号 表示焊缝表面形状特征的符号。 (3)补充符号 为了补充说明焊缝某些特征而采用的符号 (4)焊缝尺寸符号 用来代表焊缝的尺寸要求,当需要注明尺寸要求时才标 注。 (5)指引线 由箭头线和基准线组成，箭头指向焊缝处，基准线由两条互相平等的细实 线和虚线组成。 当需要说明焊接方法时，可以在基准线末端增加尾部符号。 10min 2(识别焊缝代号的基本方法 1)根据箭头的指引方向了解焊缝在焊件上的位置。 2)看图样上焊件的结构形式(即组焊焊件的相对位置)识别出接头形式。 3)通过基本符号可以识别焊缝形式(即坡口形式)， 基本符号上下标有 坡口角度及对装间隙 4)通过基准线的尾部标注可以了解: , 采用的焊接方法、 , 对焊接的质量要求 , 无损检验要求。 30min 工作过程:1.熟练识读焊缝代号 2.根据表述，绘制焊缝代号 [课堂小结]: 焊缝符号的含义 巩固练习及作业布置 课后相关练习题 焊缝符号的含义是本次课的重点，要求学生通过习题熟练掌握。 教学后记 教学课题 学时 2 任务三 焊接应力分析 教学目的及1、焊接应力与变形的基本知识 要求 2、焊接应力产生的原因 解决措施 焊接应力产生的原因 教学重点 讲授+讨论 解决措施 焊接应力产生的原因及分布规律 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 板 法及手教学内容 分配 书 段 5min [导入新课]: 设 焊接过程是一个快速加热、冷却的不平衡过程，温度分布不均匀，计 再加上焊接时夹具的拘束作用，焊后极易产生应力和变形。那么，产 生焊接应力与变形的原因有哪些呢, [讲授内容]: 15min 讨论:结合刚刚实习的两个月，想想在生产过程中为了减小或消除焊接中的应 力与变形，都采取了哪些措施, 一、焊接应力与变形的基本知识 25min 1.焊接变形 物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸发生变化， 这种变化称为物体的变形。 变形的种类:弹性变形、塑性变形 自由变形、非自由变形 外观变形、内部变形 2.应力 物体在受外力作用后，以及在物理、化学或物理化学变化过程 中，如温度、金相组织或化学成分等变化时，在其内部会产生内力。 物体单位截面积上的内力叫做应力。 多媒体 课件讲根据引起内力原因不同，可将应力分为工作应力和内应力。 授 焊接应力就是一种内应力。内应力的显著特点是，在物体内部， 内应力是自成平衡的，形成一个平衡力系。 3.焊接应力与焊接变形 焊接应力是焊接过程中及焊接过程结束后，存在于焊件中的内 应力。由焊接而引起的焊件尺寸的改变称为焊接变形。 40min 二、焊接应力与变形产生的原因 1.焊件的不均匀受热 (1)不受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形 其变形属于自 由变形，因此在杆件加热过程中不会产生任何内应力，冷却后也不 会有任何残余应力和残余变形。 (2)受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形 受约束的杆件的 变形属于非自由变形，既存在外观变形，也存在内部变形。 (3)长板条中心加热(类似于堆焊)引起的应力与变形 为简化讨论，我们将板条上的温度区域分为两种，中间为高温 区，其温度均匀一致;两边为低温区，其温度也均匀一致。 加热时，高温区伸长，产生较大的压缩塑性变形和压缩弹性变形。 冷却时，低温区恢复原长，由于压缩塑性变形的存在，所以板条 将整体缩短。 中间高温区为拉应力，两侧低温区为压应力。 (4)长板条一侧加热(相当于板边堆焊)引起的应力与变形 钢板中部为压应力，两侧为拉应力。 结论: 1)对构件进行不均匀加热，在加热过程中，只要温度高于材料 屈服点的温度，构件就会产生压缩塑性变形，冷却后，构件必然有 残余应力和残余变形。 2)通常，焊接过程中焊件的变形方向与焊后焊件的变形方向相 反。 3)焊接加热时，焊缝及其附近区域将产生压缩塑性变形，冷却 时压缩塑性变形区要收缩。如果这种收缩能充分进行，则焊接残余 变形大，焊接残余应力小;若这种收缩不能充分进行，则焊接残余 变形小而焊接残余变形大。 4)焊接过程中及焊接结束后，焊件中的应力分布都是不均匀的。 焊接结束后，焊缝及其附近区域的残余应力通常是拉应力。 2.焊缝金属的收缩 焊缝金属冷却时，当它由液态转为固态时，其体积要收缩。由 于焊缝金属与母材是紧密联系的，因此，焊缝金属并不能自由收缩。 这将引起整个焊件的变形，同时在焊缝中引起残余应力。另外，一 条焊缝是逐步形成的，焊缝中先结晶的部分要阻止后结晶部分的收 缩，由此也会产生焊接应力与变形。 3.金属组织的变化 钢在加热及冷却过程中发生相变，可得到不同的组织，这些组 织的比容也不一样，由此也会造成焊接应力与变形。 4.焊件的刚性和拘束 5min 刚性是指焊件抵抗变形的能力;而拘束是焊件周围物体对焊件 变形的约束。焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越大，焊接变形 越小，焊接应力越大;反之，焊件自身的刚性及受周围的拘束程度 越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小。 [课堂小结]:1、应力的基本概念 2、焊接残余应力产生原因及分布特点 巩固练习及作业布置 本部分相关的名词解释及课后第2题 学生重在理解应力分布与变形的机理，要求能熟练分析构件加热及冷却时的应教学后记 力分布特点。 教学课题 学时 2 任务三 焊接应力分析 教学目的及 焊接应力的控制措施 要求 解决措施 焊接应力的控制措施 教学重点 讲授+讨论 解决措施 焊接应力的控制措施 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 5min [导入新课]: 通过回顾上节课的内容，加强学生对应力产生原因的理解，在此基础上思 考控制应力的措施。 [讲授内容]: 10min 讨论:结合刚刚实习的两个月，想想在生产过程中为了减小或消除焊接中的应 力与变形，都采取了哪些措施, 一、减小焊接残余应力的措施 30min ?设计措施 1) 尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸。 2) 避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离。 3) 采用刚性较小的接头形式。 2(工艺措施 (1)采用合理的装配焊接顺序和方向 板 1)在一个平面上的焊缝，焊接时应保证焊缝的纵向和横向收缩 书 均能比较自由。 多媒体设 课件讲2)收缩量最大的焊缝应先焊。 计 授 3)工作时受力最大的焊缝应先焊。 (2)预热法 (3)冷焊法 (4)降低焊缝的拘束度 (5)加热“减应区”法 40min 四、消除焊接残余应力的措施 1(热处理法 (1)整体热处理 (2)局部热处理 2.机械拉伸法 3.温差拉伸法 4.锤击焊缝 5(振动法 5min [课堂小结]:1、从设计上采取的控制应力的措施 2、焊后消除应力措施 巩固练习及作业布置 课后第4题 引导学生从应力产生的原因来理解控制措施 教学后记 教学课题 学时 2 任务四 焊接残余变形分析 教学目的及 掌握焊接变形的分类及影响因素 要求 解决措施 焊接变形的分类及影响因素 教学重点 讲授 解决措施 焊接变形的分类及影响因素的理解 教学难点 讲授、讨论 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 焊接过程中，构件通常会产生不同性质的变形，如常见的收缩变形，在此 基础上，由于焊缝的特点或构件本身的特点还可能产生其他类型的变形。 [讲授内容]: 10min 讨论:在实习过程中，常见的变形有哪些, 一、焊接残余变形的种类及其影响因素 60min 焊接变形分为五种基本形式:收缩变形、角变形、弯曲变形、 波浪变形和扭曲变形。 1.收缩变形 板 焊件尺寸比焊前缩短的现象称为收缩变形。它分为纵向收缩变讨论、 书 形和横向收缩变形。 多媒体设 课件讲(1)纵向收缩变形 纵向收缩变形即沿焊缝轴线方向尺寸的缩短。 计 授 其影响因素:焊件长度、焊件的截面积、压缩塑性变形量、热输 入、单层焊和多层焊、焊件的原始温度、线膨胀系数。 (2)横向收缩变形 横向收缩变形系指沿垂直于焊缝轴线方向尺寸 的缩短。 其影响因素:热输入、装配间隙、接头形式 2.角变形 中厚板对接焊、堆焊、搭接焊及T形接头焊接时，都可能产生 角变形，角变形产生的根本原因是由于焊缝的横向收缩沿板厚分布 不均匀所致。 (1)平板堆焊的角变形 角变形的大小与焊接线能量、板厚等因素有关，当然也与焊件 的刚性有关。 角变形的大小随线能量、板厚的增加先增大，然后减小。 (2)对接接头的角变形 角变形的大小与坡口形式、坡口角度、焊接层数、焊接顺序等 有关。 (3)T形接头角变形 T形接头的角变形，可以看成是由立板相对于水平板的回转， 与水平板本身的角变形两部分组成 为了减小T形接头角变形: , 一方面可以通过开坡口来减小立板与水平板间的焊缝夹角; , 另一方面还可以通过减小焊脚尺寸来减少焊缝金属量。 3.弯曲变形 弯曲变形是由于焊缝的中心线与结构截面的中性轴不重合或不 对称，焊缝的收缩沿构件宽度方向分布不均匀而引起的。 弯曲变形分两种:焊缝纵向收缩引起的弯曲变形和焊缝横向收 缩引起的弯曲变形。 (1)焊缝纵向收缩引起的弯曲变形 弯曲变形的大小与塑性变形区的中心线到焊件截面中性轴的距 离s成正比，s越大，弯曲变形越严重;焊缝位置对称或接近于截面 中性轴，则弯曲变形就比较小。 纵向收缩引起的弯曲变形还与焊件的刚度成反比。 (2)焊缝横向收缩引起的弯曲变形 如果焊缝的横向收缩在结构上分布不对称时，也会引起构件的 弯曲变形。 4(波浪变形 波浪变形常发生于板厚小于6mm的薄板焊接过程中，又称之为 失稳变形。 5(扭曲变形 产生扭曲变形的原因主要是焊缝的角变形沿焊缝长度方向分布 不均匀。 在这5种基本变形中，最基本的是收缩变形，收缩变形再加上 10min 不同的影响因素，就构成了其它四种基本变形形式。 15min 工作过程:举例分析H型钢结构的焊接变形 二、焊接变形的危害 首先，零件或部件的焊接残余变形，给装配带来困难，进而影 响后续焊接的质量。 其次过大的残余变形还要进行矫正，增加结构的制造成本。 另外，焊接变形还会降低焊接接头的性能和承载能力。 [课堂小结]:掌握焊接变形的5种类型及其产生原因、影响因素。 巩固练习及作业布置 本部分相关的名词解释及课后第5题 焊接变形是焊接过程中的主要问题，因此学生应对加强本节内容的理解和掌教学后记 握。下次课要通过大量的习题来巩固本章的知识。 教学课题 学时 2 任务四 焊接残余变形分析 教学目的及 掌握并能灵活运用消除焊接变形的措施 要求 解决措施 减小焊接变形的措施 教学重点 讲授 解决措施 理解及灵活选用减小焊接变形的措施 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 焊接过程中，构件通常会产生不同性质的变形，如常见的收缩变形，在此 基础上，由于焊缝的特点或构件本身的特点还可能产生其他类型的变形。 [讲授内容]: 10min 讨论:在实习过程中，我们都采取了哪些变形矫正措施，原理是什 么, 50min 一、控制焊接变形的措施 1(设计措施 板 ? 选择合理的焊缝尺寸和坡口形式 讨论、 书 多媒体1) 选择合理的焊缝截面尺寸。 设 课件讲2) 选择合理的坡口形式。 计 授 (2)合理选择焊缝长度和数量 用断续焊缝代替连续焊缝 尽可能减少焊缝数量，多采用型材、冲压件代替焊接件 密集处，可以采用铸—焊联合结构 适当增加壁板厚度，以减少肋板数量 采用压型结构代替筋板结构 (3)合理安排焊缝位置 应尽量使焊缝中心线与结构截面的中性轴重合或靠近中性轴，力求在中性 轴两侧的变形量大小相等方向相反 2(工艺措施 (1)留余量法 (2)反变形法 (3)刚性固定法 1)将焊件固定在刚性平台上 2)将焊件组合成刚性更大或对称的结构 3)利用焊接夹具增加结构的刚性和拘束 4)利用临时支撑增加结构的拘束 (4)选择合理的装配焊接顺序 1)正在施焊的焊缝应尽量靠近结构截面的中性轴。 2) 对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的 一侧 3)焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称地施焊。 4) 长焊缝(1m以上)焊接时，可采用图2-30所示的方向和顺 序进行焊接，来减小其焊后的收缩变形。 5)相邻焊缝的焊接方向和顺序 (5)合理地选择焊接方法和焊接工艺参数 能量集中和热输入较低的焊接方法，可有效地降低焊接变形。 (6)热平衡法 (7)散热法 20min 四、矫正焊接残余变形的方法 1(手工矫正法 2、机械矫正法 3(火焰加热矫正法 点状加热、线状加热、三角形加热 5min [课堂小结]:本节主要讲了控制焊接变形的措施，要求学生掌握并能灵活选用。 巩固练习及作业布置 本部分相关的名词解释及课后第5题 焊接变形控制是焊接过程中的主要问题，因此学生应对加强本节内容的理解教学后记 和掌握。下次课要通过大量的习题来巩固本章的知识。 教学课题 学时 2 任务五 焊接结构的脆性断裂和疲劳破坏 教学目的及1、熟悉应力集中概念 要求 2、熟悉影响焊接结构疲劳破坏的因素 解决措施 1、电弧焊接头的应力集中特点 教学重点 2、影响焊接结构疲劳破坏的因素 讲授+讨论 解决措施 1、电弧焊接头的应力集中特点 教学难点 2、影响焊接结构疲劳破坏的因素 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学 方法时间 教学内容 及手分配 段 [导入新课]: 焊接接头的两个基本属性之一是应力集中，不同的接头形式应力集中5min 分布有什么特点,其影响因素有哪些, [讲授内容]: 10min 一、电弧焊接头的工作应力分布 ,maxK,T ,av 板 1. 应力集中 书 , ,maxav所谓应力集中，是指接头局部区域的最大应力值()较平均应力值()多媒设 体课高的现象。而应力集中的大小，常以应力集中系数K表示。 T计 件讲在焊接接头中产生应力集中的原因是: 授 (1)焊缝中有工艺缺陷 焊缝中经常产生的缺陷，如气孔、夹杂、裂纹和未 焊透等，都会在其周围引起应力集中，其中尤以裂纹和未焊透引起的应力集中最 严重。 (2)焊缝外形不合理 如对接焊缝的余高过大，角焊缝为凸出形等，在焊趾 处都会形成较大的应力集中。 (3)焊接接头设计不合理 如接头截面的突变、加盖板的对接接头等，均会 造成严重的应力集中。焊缝布置不合理，如只有单侧焊缝的T形接头，也会引起 应力集中。 25min 2. 电弧焊接头的工作应力分布 (1)对接接头 K的大小与余高h和焊缝向母材金属过渡的半径r有关。减小r和增大h，均T 使K增加。当余高h为零时，K=1，应力集中消失。如果余高太大，虽然使焊缝TT 截面增厚，但却使应力集中程度也增加，因此生产中应适当控制余高量。 对重要的动载结构，可采用削平余高或增大过渡圆弧的措施来降低应力集中， 以提高接头的疲劳强度。 (2)T形接头(十字接头) 由于T形接头(十字接头)焊缝向母材金属过渡较急剧，接头在外力作用下 力线扭曲很大，造成应力分布极不均匀，在角焊缝的根部和过渡处，易产生很大 的应力集中。 应力集中K随θ角减小而减小，也随焊脚尺寸K增大而减小。 T 保证焊透是降低T形(十字)接头应力集中的重要措施之一。 45min 二、焊接结构的疲劳破坏 1(疲劳的基本概念 疲劳是材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤， 经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。 疲劳极限是指试样受“无数次”应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力值。 焊接结构在交变应力或应变作用下，也会由于裂纹引发(或)扩展而发生疲劳 破坏。疲劳破坏一般从应力集中处开始，而焊接结构的疲劳破坏又往往从焊接接 头处产生。 2(影响焊接接头疲劳性能的因素 (1)应力集中和表面状态的影响 结构上几何不连续的部位都会产生不同程度的应力集中，金属材料表面的缺 口和内部的缺陷也可造成应力集中。 角焊缝的接头应力集中较为严重。 构件上缺口愈尖锐，应力集中愈严重，疲劳强度降低也愈大。 高强度钢较低强度钢对缺口敏感，即在具有同样的缺口情况下，高强度钢的 疲劳强度比低强度钢降低很多。 承载焊缝的缺口效应比非承载焊缝强烈，而承载焊缝中又以垂直于焊缝轴线方 向的载荷对缺口最敏感。 表面光滑(无应力集中)强度高的材料，其疲劳强度也高。 强度越高疲劳强度降低的幅度也越大。 表面越粗糙，疲劳极限降低就越严重。 (2)焊接残余应力的影响 在残余拉应力区使平均应力增大，其工作应力有可能达到或超出疲劳极限而 破坏，故对疲劳强度有不利影响。反之，残余压应力对提高疲劳强度是有利的。 (3)焊接缺陷的影响 焊接缺陷对疲劳强度影响的大小与缺陷的种类、尺寸、方向和位置有关。 1) 片状缺陷(如裂纹、未熔合、未焊透)比带圆角的缺陷(如气孔等)影 响大; 2) 表面缺陷比内部缺陷影响大;与作用力方向垂直的片状缺陷的影响比其 他方向的大; 3) 位于残余拉应力场内的缺陷，其影响比在残余压应力场内的大; 4) 同样的缺陷，位于应力集中场内(如焊趾裂纹和根部裂纹)的影响比在 均匀应力场中的影响大。 3( 提高焊接结构疲劳强度的措施 (1)降低应力集中和危险部位的实际应力 1)采用合理的结构形式 ?优先选用对接接头，尽量不用搭接接头;重要结构最好把T形接头或角接接 头改成对接接头;必须采用T形接头或角接接头时，希望采用全熔透的对接焊缝。 ?尽量避免偏心受载的设计，使构件内力的传递畅、分布均匀，不引起附加应 力。 ?减小断面突变，当板厚或板宽相差悬殊而需对接时，应设计平缓的过渡区; 结构上的尖角或拐角处应作成圆弧状，其曲率半径越大越好。 ?避免三向焊缝空间汇交，焊缝尽量不设置在应力集中区，尽量不在主要受拉 构件上设置横向焊缝;不可避免时，一定要保证该焊缝的内外质量，减小焊趾处 的应力集中。 ?只能单面施焊的对接焊缝，在重要结构上不允许在背面放置永久性垫板;避 免采用断续焊缝，因为每段焊缝的始末端有较高的应力集中。 2)正确的焊缝形状和良好的焊缝内外质量 ?对接接头焊缝的余高应尽可能小，焊后最好能刨(或磨)平而不留余高; ?T形接头最好采用带凹度表面的角焊缝，不用有凸度的角焊缝; ?焊缝与母材表面交界处的焊趾应平滑过渡，必要时对焊趾进行磨削或氩弧重 熔，以降低该处的应力集中。 (2)调整残余应力 残余压应力可提高疲劳强度，而拉应力降低疲劳强度。 例如，通过调整施焊顺序、局部加热等都有可能获得有利于提高疲劳强度的 残余应力场。 采取点状局部加热，只要加热位置适当，就能形成一个残余应力场，使缺口处 获得有利的压残余应力。 此外，还可以采取表面形变强化，如滚压、锤击或喷丸等工艺使金属表面塑性 变形而硬化，并在表层产生残余压应力，以达到提高疲劳强度。 (3)改善材料的组织和性能 1)提高母材金属和焊缝金属的疲劳抗力还应从材料内在质量考虑。 真空熔炼、细化晶粒、热处理 2)强度、塑性和韧性应合理配合。 (4)特殊保护措施 大气及介质侵蚀往往对材料的疲劳强度有影响，因此采用一定的保护涂层是 有利的。例如在应力集中处涂上含填料的塑料层是一种实用的改进方法。 [课堂小结]: 用简洁的语句总结焊接接头应力集中的原因及不同形式的接头应5min 力集中的影响因素，便于学生记忆。 巩固练习及作业布置 本部分相关的名词解释及课后第9，10题 学生在理解应力集中概念的基础上，重在理解应力集中分布的特点及影响因素。 教学后记 教学课题 学时 2 任务五 焊接结构的脆性断裂和疲劳破坏 教学目的及1、熟悉影响焊接结构脆性断裂的因素 要求 2、了解焊接接头的设计和选用原则 解决措施 影响焊接结构脆性断裂的因素 教学重点 讲授+讨论 解决措施 影响焊接结构脆性断裂的因素 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 与脆性断裂不同的是，在工作过程中还有一种破坏形式——疲劳破坏，这 种破坏具有什么特点，有哪些因素影响破坏程度呢, [讲授内容]: 10min 一、焊接结构脆断的基本现象和特点 1)多数脆断是在环境温度或介质温度降低时发生，故称为低温 脆断。 2)脆断的名义应力较低，通常低于材料的屈服点，往往还低于 板 设计应力。故又称为低应力脆性破坏。 书 3)破坏总是从焊接缺陷处或几何形状突变、应力和应变集中处多媒体设 开始的。 课件讲计 授 4)破坏时没有或极少有宏观塑性变形产生，一般都有断裂片散 落在事故周围。断口是脆性的平断口，宏观外貌呈人字纹和晶粒状， 根据人字纹的尖端可以找到裂纹源。微观上多为晶界断裂和解理断 裂。 5)脆断时，裂纹传播速度极高，一般是声速的1/3左右，在钢 中可达1200~1800m/s。当裂纹扩展进入更低的应力区或材料的高韧 性区时，裂纹就停止扩展。 6)若模拟断裂时的温度对断口附近材料做韧性能试验，则发现 其韧性均很差，对离断口较远材料进行力学性能复验，其强度和伸 长率往往仍符合原规范要求。 20min 二、影响金属材料脆断的主要因素 ?温度的影响 脆性转变点:温度降低时金属材料由韧性状态变化为脆性 状态的温度区域，也称韧脆转变温度。在脆性转变温度区域以 上，金属材料处于韧性状态，断裂形式主要为韧性断裂;在脆 性转变温度区域以下，材料处于脆性状态，断裂形式主要为脆 性断裂。脆性转变温度越低，说明钢材的抵抗冷脆性能越高。 脆性转变温度受试验条件影响，如带缺口试样的转变温度高于 光滑试样的转变温度。 ?加载速度的影响 实验证明，钢的屈服点σ随着加载速度提高而提高，见图3-9。s 说明了钢材的塑性变形抗力随加载速度提高而加强，促进了材料脆 性断裂。提高加载速度的作用相当于降低温度。 ?应力状态的影响 物体受外载时，在不同载面上产生不同的正应力σ和切应力 τ。在主平面上作用有最大正应力σmax，另一与之垂直的主平面 上作用着最小主应力σmin，与主平面成对45?角的平面上作用着 最大的τmax。 若τmax先达到材料的切断抗力，则发生延性断裂。若最大拉 正应力σmax首先达到材料的正断抗力，则发生脆性断裂。 实际结构中，处于单向或双向拉伸应力作用，一般呈塑性状态; 当处于三向拉伸应力作用时，塑性变形受到拘束，必然发生脆断。 ?材料状态的影响 1) 厚度的影响。 厚度增大，发生脆断可能性增大。 2)晶粒度的影响。 对于低碳钢和低合金钢来说，晶粒度对钢的脆性转变温度影响 很大，晶粒度越细，转变温度越低，越不易发生脆断。 3)化学成分的影响。 碳素结构钢，随着碳含量增加，其强度也随之提高，而塑性和 韧性却下降，即脆断倾向增大。其他如N、O、H、S、P等元素会 增大钢材的脆性。而适量加入Ni、Cr、V、Mn等元素则有助减小 钢的脆性。 4)晶格结构的影响。 一般来说，面心立方晶格金属的脆性转变点温度比较低。 三、 影响结构脆断的设计因素 10min (1) 焊接连接是刚性连接 (2) 结构的整体性 因其刚性大，导致对应力集中因素特别敏 感。 (3) 构造设计上存在有不同程度的应力集中因素 (4) 结构细部设计不合理 ? 断面突变处不作过渡处理; ? 造成三向拉应力状态的构造设计，如用过厚的板，焊缝密 集，三向焊缝汇交，造成在拘束状态下施焊，复杂的残余 应力分布等; ? 在高工作应力区布置焊缝; ? 在重要受力构件上随便焊接小附件而又不注意焊接质量; ? 不便于施焊的构造设计，这样的设计最容易引起焊缝内外 缺陷。 15min 四、影响结构脆断的工艺因素 (1)应变时效对结构脆断的影响 钢材随时间发生脆化的现象称为时效。钢材经一定塑性变形后 发生的时效称为应变时效。 许多低强度钢应变时效引起局部脆化非常严重，它大大降低了 材料延性，提高了材料的脆性转变温度，使材料的缺口韧性和断裂 韧度值下降;热(动)应变时效对脆性的影响比冷作硬化后的应变 时效来得大，即前者的脆性转变温度高于后者。 焊后热处理(550,560?)可消除这两类应变时效对碳钢和某 些合金钢结构脆断的影响，可恢复其韧性。 (2)焊接接头非均质性的影响 1)焊缝金属与母材不匹配。 焊缝强度高于母材的焊接接头(高匹配)对抗脆断较为有利。 2)接头金相组织发生变化。 焊缝金属具有最高转变温度。热影响区中的粗晶区和细晶区的 缺口韧性相差很多，粗晶区是焊接接头的薄弱环节之一。 对于确定的钢种和焊接方法来说，HAZ的组织主要取决于焊接 热输入。热输入过大或过小都会造成焊接接头脆化。采用多层焊可 获得较满意的接头韧性，因为每道焊缝可以用较小的工艺参数，且 每道焊缝的焊接热循环对前一道焊缝和热影响区起到热处理作用， 有利于改善接头韧性。 ?焊接残余应力的影响 在材料的开裂转变温度以下(材料已变脆)时，焊接拉伸残余 应力有不利影响;而在转变温度以上时，焊接残余应力对脆性破坏 无不利影响。 峰值残余拉应力有助于断裂产生，若在峰值残余拉应力处存在 有应力集中因素则是非常不利的。 焊接残余应力会改变脆性裂纹的走向。 ?焊接工艺缺陷的影响 40%的脆断事故是从焊缝缺陷处引发的。 焊接缺陷分为:平面缺陷、体积缺陷、成形不佳。 这三类缺陷中以平面缺陷结构断裂影响最为严重，而平面缺陷 中又以裂纹缺陷影响为甚。裂纹的影响程度不但与其尺寸、形状有 关，而且与其所在位置有关。若裂纹位于高值拉应力区，就更容易 引起低应力破坏。若在结构的应力集中区(如压力容器的接管处、 钢结构的节点上)产生焊接缺陷，则很危险。因此，最好将焊缝布 置在结构的应力集中区以外。 焊接角变形越大，破坏应力也越低;对接接头发生错边，就与 搭接接头相似，会造成载荷与重心不同轴，产生附加弯曲应力。 五、防止焊接结构脆性破坏的措施 30min 结构上存在严重应力集中(包括设计上和工艺上)和过大的拉 应力(包括工作应力、残余应力和温度应力)是造成结构脆性破坏 的主要因素。 (1)正确选用材料 所选钢材和焊接填充金属材料应保证在使用温度下具有合格 的缺口韧性。 (2)合理的结构设计 1) 减少结构或焊接接头部位的应力集中: ? 应尽量采用应力集中系数小的对接接头，避免采用搭 接接头。若有可能把T形接头或角接接头改成对接接 头。 ? 尽量避免断面有突变。当不同厚度的构件对接时，应 尽可能采用圆滑过渡，同样，宽度不同的板拼接时， 也应平缓过渡，避免出现急剧转角。 ? 避免焊缝密集，焊缝之间应保持一定的距离。 ? 焊缝应布置在便于施焊和检验的部位，以减少焊接缺 陷。 2) 在满足使用要求的前提下，尽量减小结构的刚度。 3) 不采用过厚的截面，厚截面结构容易形成三向拉应力状态， 约束塑性变形，而降低断裂韧性并提高脆性转变温度，从 而增加脆断危险。 4) 对附件或不受力的焊缝设计给予足够重视。 (3)正确的制造过程 有脆断倾向的焊接结构制造时应注意: 1)对结构上任何焊缝都应看成是“工作焊缝”，焊缝内外质量 同样重要。在选择焊接材料和制订工艺参数方面应同等看待。 2)在保证焊透的前提下减少焊接热输入，或选择热输入量小的 焊接方法。因为焊缝金属和热影响区过热会降低冲击韧度，尤其是 焊接高强度钢时更应注意。 3)充分考虑应变时效引起局部脆性的不利影响。尤其是结构上 受拉边缘，要注意加工硬化，一般不用剪切而采用气割或刨边机加 工边缘。若焊后进行热处理则不受此限制。 4)减小或消除焊接残余内应力。焊后热处理可消除焊接残余应 力，同时也能消除冷作引起的应变时效和焊接引起的动应变时效的 不利影响。 5)严格生产管理，加强工艺纪律，不能随意在构件上打火引弧， 因为任何弧坑都是微裂纹源;减少造成应力集中的几何不连续性， 如错边，角变形、焊接接头内外缺陷(如裂纹及类裂纹缺陷)等。 凡超标缺陷需返修，焊补工作须在热处理之前进行。 5min 六、焊接接头的设计和选用原则 1)接头形式应尽量简单，焊缝填充金属要尽可能少，接头不应设 在最大应力作用的截面上。 2)焊缝外形应连续、圆滑，以减小应力集中。 3)接头设计要使焊接工作量尽量少，且便于制造与检验。 4)合理选择和设计接头的坡口尺寸，使之有利于坡口加工和焊透，以减小各种焊接缺陷产生的可能性。 5)若有角焊缝接头，要特别重视焊脚尺寸的设计和选用。 6)按等强度要求，焊接接头的强度应不低于母材规定的抗拉强度的下限值。 [课堂小结]: 要求学生理解并掌握脆性断裂的特征及影响因素、控制措施。 巩固练习及作业布置 本部分相关的名词解释及课后第9，10题 学生在理解脆性断裂概念的基础上，重在理解应力集中等对脆断的影响。 教学后记 项目二 H型钢的焊接 教学课题 学时 2 任务一 H型钢应用及特点的认识 教学目的及1、了解焊接H型钢与轧制H型钢的不同; 要求 2、掌握焊接H型钢的特点 解决措施 焊接H型钢的特点 教学重点 讨论+讲授 解决措施 焊接H型钢的特点 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]:H型钢是一种经济性结构材料，因其自身的特点赢得了广泛的应5min 用。 [讲授内容]: 5min 板 书 多媒体设 课件讲计 授 10min 一、H型钢的应用 焊接H型钢是一种经济型材，它与普通型钢相比具有很多优点。焊接H型 钢的很多品种是热轧H型钢所没有的，而这些品种往往又是建筑和结构上急需 的。焊接H型钢应用在高层建筑、水利工程建设、起重运输等方面可以大大提 高结构质量，节省钢材，减少施工量。焊接H型钢设备轻，生产线短，占地少， 很容易建设，因此越来越引起人们的重视。 H型钢由上下翼板和一腹板拼成，如图所示。 二、H型钢的结特点 60min 焊接H型钢与轧制H型钢相比有如下特点: 1.结构强度高 2.设计风格灵活、丰富 在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50% ，从 而使建筑布置更加灵活。 3.结构自重轻 与混凝土结构自重相比轻,结构自重的降低，减少了结构设计内力，可使 建筑结构基础处理要求低，施工简便，造价降低。 4.结构稳定性高 以H型钢为主的钢结构，其结构科学合理，塑性和柔韧性好，结构稳定 性高，适用于承受振动和冲击载荷大的建筑结构，抗自然灾害能力强，特别适 用于一些多地震发生带的建筑结构。据统计，在世界上发生7级以上毁灭性大 地震灾害中，以H型钢为主的钢结构建筑受害程度最小。 5.增加结构有效使用面积 与混凝土结构相比，钢结构柱截面面积小，从而可增加建筑有效使用面 积，视建筑不同形式，能增加有效使用面积4-6%。 6.便于机械加工 易于结构连接和安装，还易于拆除和再用。 7.环保 采用H型钢可以有效保护环境，具体表现在三个方面:一是和混凝土相 比，可采用干式施工，产生的噪音小，粉尘少;二是由于自重减轻，基础施工 取土量少，对土地资源破坏小，此外大量减少混凝土用量，减少开山挖石量， 有利于生态环境的保护;三是建筑结构使用寿命到期后，结构拆除后，产生的 固体垃圾量小，废钢资源回收价值高。 8.工业化制作程度高 以H型钢为主的钢结构工业化制作程度高，便于机械制造，集约化生产， 精度高，安装方便，质量易于保证，可以建成真正的房屋制作工厂、桥梁制作 工厂、工业厂房制作工厂等。发展钢结构，创造和带动了数以百计的新兴产业 发展。 9.工程施工速度快 占地面积小，且适合于全天候施工，受气候条件影响小。用热轧H型钢制 作的钢结构的施工速度约为混凝土结构施工速度的2-3倍，资金周转率成倍提 高，降低财务费用，从而节省投资。以我国“第一高楼”上海浦东的“金贸大 厦”为例，主体高达近400m的结构主体仅用不到半年时间就完成了结构封顶， 而钢混结构则需要两年工期。 三、H型钢表示方法 高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼板厚度t2 如H型钢Q235、SS400 200×200×8×12 表示为高200mm宽200mm腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的宽翼缘H型钢 5min [课堂小结]:本次课主要学习了H型钢的特点和结构组成，内容较容易理解。 巩固练习及作业布置 本节课内容具有极强的应用性，便于学生理解掌握。 教学后记 教学课题 学时 2 任务二 H型钢的制备工艺 教学目的及1、了解钢材的矫正和预处理工艺; 要求 2、掌握划线、下料工艺 解决措施 划线、下料方法 教学重点 讨论+讲授 解决措施 划线、下料方法 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 钢板和型钢在轧制、运输及经过切割、气割等工序加工后会产生一定的变 形，使表面不平、弯曲等变形，另外因存放不妥等原因，也会使钢材表面产生 铁锈、氧化皮等，这些都将影响产品的质量，因此必须对变形钢材进行矫正及 预处理。 [讲授内容]: 10min 一、钢材变形的原因 1(钢材在轧制过程中引起的变形 板 2( 钢材因运输和不正确堆放产生的变形 书 3(钢材在下料过程中引起的变形 多媒体设 课件讲造成钢材变形的原因是多方面的。当钢材的变形大于技术规定或大于表计 授 4-1中的允许偏差时，划线前必须进行矫正。 5min 二、钢材的矫正原理 矫正是通过采用加压或加热的方式进行的，其过程是把已伸长的纤维缩 短，把缩短的纤维伸长。最终使钢板厚度方向的纤维趋于一致。 三、钢材的矫正方法 20min 矫正就是将变形的钢材在外力作用下产生塑性变形(永久性变形)，使钢 材中局部收缩的纤维拉长，伸长的纤维缩短，达到金属各部分的纤维长度均匀， 以消除表面不平、弯曲、扭曲和波浪形等变形的缺陷，从而获得正确的形状。 1(手工矫正 手工矫正是采用手工工具，对已变形的钢材施加外力，以达到矫正变形的 目的。常用于矫正尺寸较小薄板钢材。 (1) 反向变形法 (2) 锤展伸长法 手工矫正一般在常温下进行，在矫正中尽可能减少不必要的锤击和变形， 防止钢材产生加工硬化。对于强度较高的钢材，可将钢材加热至750,1000? 的高温，以降低其强度、提高塑性，减小变形抗力，提高矫正效率。 1( 机械矫正 机械矫正是利用三点弯曲使构件产生一个与变形方向相反的变形，使结构 件恢复平直。机械矫正使用的设备有专用设备和通用设备。专用设备有钢板矫 正机、圆钢与钢管矫正机、型钢矫正机、型钢撑直机等;通用设备指一般的压 力机、卷板机等。 3( 火焰矫正 (1)火焰矫正原理 火焰矫正是采用火焰对钢材变形部位进行局部加热， 利用钢材热胀冷缩的特性，使加热部分的纤维在四周较低温度部分的阻碍下膨 胀，产生压缩塑性变形， 冷却后纤维缩短，使纤维长度趋于一致，从而使变形得以矫正。 (2)决定火焰矫正效果的因素 决定火焰矫正效果的因素主要有以下几 点: 1)火焰加热的方式，火焰加热的方式主要有点状加热、线状加热和三 角形加热。 2)火焰加热的位置，火焰加热的位置应选择在金属纤维较长的部位或 者凸出部位。 3)火焰加热的温度，生产中常采用氧—乙炔火焰加热，应采用中性焰。 一般钢材的加热温度应在600,800?左右 火焰矫正的步骤: 1)分析变形的原因和钢结构的内在联系。 2)正确找出变形的部位 3)确定加热方式、加热部位和冷却方式。 4)矫正后检验。 4(高频热点矫正 10min 四、钢材的预处理 对钢材表面进行去除铁锈、油污、氧化皮清理等为后序加工做准备 的工艺称为预处理。预处理的目的是把钢材表面清理干净，为后序加工 做准备。 1(机械除锈法 2. 化学除锈法 五、识图与划线 40min 1(焊接结构的施工图 图纸是工程的语言，读懂和理解图纸是进行施工的必要条件。焊接结构是 以钢板和各种型钢为主体组成的，因此表达钢结构的图纸就有其特点，掌握了 这些特点就容易读懂焊接结构的施工图，从而正确地进行结构件的加工。 (1)焊接结构图的特点 主要包括以下几个方面: 1)一般钢板与钢结构的总体尺寸相差悬殊，按正常的比例关系是表达不 出来的，但往往需要通过板厚来表达板材的相互位置关系或焊缝结构，因此在 绘制板厚、型钢断面等小尺寸图形时，是按不同的比例夸大画出来的。 2)为了表达焊缝位置和焊接结构，大量采用了局部剖视和局部放大视图， 要注意剖视和放大视图的位置和剖视的方向。 3)为了表达板与板之间的相互关系，除采用剖视外，还大量采用虚线的 表达方式，因此，图面纵横交错的线条非常多。 4)连接板与板之间的焊缝一般不用画出，只标注焊缝代号。但特殊的接 头形式和焊缝尺寸应该用局部放大视图来表达清楚，焊缝的断面要涂黑，以区 别焊缝和母材。 5)为了便于读图，同一零件的序号可以同时标注在不同的视图上。 (2)焊接结构图的读识方法 焊接结构施工图的读识一般按以下顺序进 行:首先，阅读标题栏，了解产品名称、材料、重量、设计单位等，核对一下 各个零部件的图号、名称、数量、材料等，确定哪些是外购件(或库领件)， 哪些为锻件、铸件或机加工件;再阅读技术要求和工艺文件，正式识图时，要 先看总图，后看部件图，最后再看零件图;有剖视图的要结合剖视图，弄清大 致结构，然后按投影规律逐个零件阅读，先看零件明细表，确定是钢板还是型 钢;然后再看图，弄清每个零件的材料、尺寸及形状，还要看清各零件之间的 连接方法、焊缝尺寸、坡口形状，是否有焊后加工的孔洞、平面等。 2(划线 划线是根据设计图样上的图形和尺寸，准确地按1:1在待下料的钢材表面 上划出加工界线的过程。划线的作用是确定零件各加工表面的余量和孔的位 置，使零件加工时有明确的标志;还可以检查毛坯是否正确;对于有些误差不 大，但已属不合格的毛坯，可以通过借料得到挽救。划线的精度要求在 0.25mm,0.5mm范围内。 划线的基本规则: 1) 垂线必须用作图法; 2) 用划针或石笔划线时，应紧抵直尺或样板的边沿; 3)圆规在钢板上划圆、圆弧或分量尺寸时，应先打上样冲眼，以防圆规尖 滑动; 4)平面划线应遵循先画基准线，后按由外向内，从上到下，从左到右的顺 序划线的原则。先画基准线，是为了保证加工余量的合理分布，划线之前应该 在工件上选择一个或几个面或线作为划线的基准，以此来确定工件其它加工表 面的相对位置。一般情况下，以底平面、侧面、轴线为基准。 划线的准确度，取决于作图方法的正确性、工具质量、工作条件、作图技 巧、经验、视觉的敏锐程度等因素。除以上之外还应考虑到它的工件因素，即 工件加工成型时如气割、卷圆、热加工等的影响;装配时板料边缘修正和间隙 大小的装配公差影响;焊接和火焰矫正的收缩影响等。 划线的方法: 划线可为平面划线的立体划线两种。 1)平面划线与几何作图相似，在工件的一个平面上划出图样的形状和尺 寸。有时也可以采用样板一次划成。 2)立体划线是在工件的几个表面上划线，亦即在长、宽、高三个方向上 划线。 划线时应注意以下几个问题: 1)熟悉结构的图样和制造工艺，根据图样检验样板、样杆，核对选用的 钢号、规格应符合规定的要求。 2)检查钢板表面是否有麻点、裂纹、夹层及厚度不均匀等缺陷。 3)划线前应将材料垫平、放稳，划线时要尽可能使线条细且清晰，笔尖 与样板边缘间不要内倾和外倾。 4)划线时应标注各道工序用线，并加以适当标记，以免混淆。 5)弯曲零件时，应考虑材料的轧制纤维方向。 6)钢板两边不垂直时，一定要去边。划尺寸较大的矩形时，一定要检查 对角线。 7)划线的毛坯，应注明产品的图号、件号和钢号，以免混淆。 8)注意合理安排用料，提高材料的利用率。 常用的划线工具有:划线平台、划针、划规、角尺、样冲、曲尺、石笔、 粉线等。 基本线型的划法: (1)直线的划法 ?直线长不超过1m可用直尺划线。划针尖或石笔尖紧抵钢直尺，向钢 直尺的外侧倾斜15?,20?划线，同时向划线方向倾斜。 ?直线长不超过5m用弹粉法划线。弹粉线时把线两端对准所划直线两端 点，拉紧使粉线处于平直状态，然后垂直拿起粉线，再轻放。若是较长线时， 应弹两次，以两线重合为准;或是在粉线中间位置垂直按下，左右弹两次完成。 ?直线超过5m用拉钢丝的方法划线，钢丝取φ0.5mm,φ1.5mm。操作时， 两端拉紧并用两垫块垫托，其高度尽可能低些，然后可用90?角尺靠紧钢丝的 一侧，在90?下端定出数点，再用粉线以三点弹成直线。 (2)大圆弧的划法 放样或装配有时会碰上划一段直径为十几米甚至几 十米的大圆弧，因此，用一般的地规和盘尺不能适用，只能采用近似几何作图 或计算法作图。 1)大圆弧的准确划法。 2)大圆弧的计算法。 [课堂小结]:本次课主要学习了钢材矫正及预处理的常用方法，划线的步骤和下料的方法，结合生产实际，内容较容易理解。 巩固练习及作业布置 课后习题6 本节课内容具有极强的应用性，便于学生理解掌握。 教学后记 教学课题 学时 2 任务二 H型钢的制备工艺 教学目的及 掌握下料工艺 要求 解决措施 下料方法 教学重点 讨论+讲授 解决措施 下料方法 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 钢板和型钢在轧制、运输及经过切割、气割等工序加工后会产生一定的变 形，使表面不平、弯曲等变形，另外因存放不妥等原因，也会使钢材表面产生 铁锈、氧化皮等，这些都将影响产品的质量，因此必须对变形钢材进行矫正及 预处理。 [讲授内容]: 一、下 料 65min 下料:就是用各种方法将毛坯或工件从原材料上分离下来的工序。下料分 板 为手工下料和机械下料。手工下料的方法主要有克切、锯切、气割等。机械下 书 料的方法有剪切、冲裁等。 多媒体设 课件讲1.手工下料 计 授 克切、锯削、砂轮切割、气割 金属气割应具备下列条件: 1)金属的燃点必须低于其熔点。 2)金属氧化物的熔点低于金属本身的熔点，同时流动性应好。 3)金属燃烧时应放出较多的热。 4)金属的导热性不应过高。 2.机械下料 (1)剪切 剪切就是用上、下剪切刀刃相对运动切断材料的加工方法。 它是冷作产品制作过程中下料的主要方法之一。剪切一般在斜口剪床、龙门剪 床、圆盘剪床等专用机床上进行。 (2)热切割 热切割包括数控气割、等离子弧切割、光电跟踪气割等。 1)数控气割。数控气割是利用电子计算机控制的自动切割。数控气割 的精度很高，其生产率也比较高，它不仅适用于成批生产，而且也更适合于自 动化的单位生产。 2)等离子弧切割。等离子弧切割是利用高温高速等离子弧，将切口金 属及氧化物熔化，并将其吹走而完成切割过程。 (3)冲裁 冲裁是利用模具使板料分离的冲压工艺方法。根据零件在模 具中的位置不同，冲裁分为落料和冲孔，当零件从模具的凹模中得到时称为落 料，而在凹模外面得到零件时称为冲孔。 1)冲压件的工艺性。 应遵循下列原则: ?有利于简化工序和提高生产率。即用最少和尽量简单的冲压工序来 完成全部零件的加工，尽量减少用其他方法加工。 ?有利于提高减少废品，保证产品质量的稳定性。 ?有利于提高金属材料的利用率。减少材料的品种和规格，尽可能降 低材料的消耗。?有利于简化模具结构和延长冲模的使用寿命。 ?有利于冲压操作，便于组织实现自动化生产。 ?有利于产品的通用性和互换性。 2)合理排样。在实际生产中，排样方法可分为有废料排样、少废料排 样和无废料排样三种。 3)影响冲压件质量的因素主要有以下几个方面: ?冲压件的形状尺寸 ?材料的力学性能 ?冲压模的刃口尺寸 ?冲模的间隙 4)冲压中材料的分离过程大致可分为弹性变形、塑性变形和剪裂分离 三个阶段。 5)冲压模具按其进行冲压工艺中工序的不同，可分为冲裁模具、压弯 模具、拉延模具等。 20min 二、坯料的边缘加工 钢板的边缘加工，主要是指焊接结构件的坡口加工，常用的方法有机械 切割和气割两类。 机械加工坡口常用的设备有:刨边机、坡口加工机和铣床、车床等各种通 用机床。 5min [课堂小结]:本次课主要学习了钢材下料的方法，结合生产实际，内容较容易理解。 巩固练习及作业布置 课后习题6 本节课内容具有极强的应用性，便于学生理解掌握。 教学后记 教学课题 任务三 H型钢的装配工艺 学时 2 1、掌握装配的基本条件 教学目的及 2、熟练装配项目测量中的实施方法 要求 3、了解常见的装配工具(自学) 解决措施 装配的3个基本条件及其应用 教学重点 讲授+实践 解决措施装配的3个基本条件及其应用 教学难点 讲授+实践 课型 教具及参考多媒体 资料 综合型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 大型的焊接结构往往是由许多小的零部件组装而成的，焊接结构的基本零 部件加工好以后，需要进行装配-焊接才能完成大型的焊接结构。装配是将焊 前加工好的零、部件，采用适当的工艺方法，按生产图样和技术要求连接成部 件或整个产品的工艺过程。那么，符合技术要求的装配过程都应该注意哪些问 题呢, [讲授内容]: 5min 装配是将焊前加工好的零、部件，采用适当的工艺方法，按生板 书 产图样和技术要求连接成部件或整个产品的工艺过程。装配工序的 多媒体 设 工作量大，约占整体产品制造工作量的30,~40,，且装配的质量课件讲 计 授 和顺序将直接影响焊接工艺、产品质量和劳动生产率。 20min 一、装配的基本条件 装配的三个基本条件:定位、夹紧和测量。 1(定位 定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。 2(夹紧 夹紧就是借助通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以固定 的过程。 3(测量 测量是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进 行一系列的技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧力的效果，以 便调整。 15min 二、定位原理及零件的定位 1(定位原理 六点定位原理 2(定位基准及其选择 (1)定位基准 在结构装配过程中，必须根据一些指定的点、 线、面来确定零件或部件在结构中的位置，这些作为依据的点、线、 面，称为定位基准。 (2)定位基准的选择 1)装配定位基准尽量与设计基准重合 2)同一构件上与其它构件有连接或配合关系的各个零件， 应尽量采用同一定位基准，这样能保证构件安装时与其它构件的正 确连接和配合。 3)应选择精度较高，又不易变形的零件表面或边棱作定位 基准，这样能够避免由于基准面、线的变形造成的定位误差。 4)所选择的定位基准应便于装配中的零件定位与测量。 40min 三、装配中的测量 装配中的测量包括:正确、合理地选择测量基准;准确地完成 零件定位所需要的测量项目。 项目的测量 (1)线性尺寸的测量 (2)平行度的测量 (3)垂直度的测量 (4)同轴度的测量 (5)角度的测量 四、装配用工夹具及设备 1(装配用工具及量具 常用的装配工具有大锤、小锤、錾子、手砂轮、撬杠、扳手及 o 各种划线用的工具等。常用的量具有钢卷尺、钢直尺、水平尺、90 角尺、线锤及各种检验零件定位情况的样板等。 2(装配用夹具 装配夹具是指在装配中用来对零件施加外力，使其获得可靠定 位的工艺装备。主要包括通用夹具和装配胎架上的专用夹具。 装配夹具按夹紧力来源，分为手动夹具和非手动夹具两大类。 手动夹具包括螺旋夹具、楔条夹具、杠杆夹具、偏心轮夹具等;非 手动夹具包括气动夹具、液压夹具、磁力夹具等。 5min [课堂小结]:系统地学习了焊接结构的装配工艺，理论性强，内容较多。 1. 装配的基本条件 2. 项目测量的方法 巩固练习及作业布置 课后1题 本节课内容具有较强的应用性，通过具体是咧加深学生对本部分内容的理解教学后记 掌握。 教学课题 任务四 H型钢的焊接工艺 学时 2 教学目的及1、掌握焊接工艺的制定原则 要求 2、结合前续课程制定H型钢的焊接工艺 解决措施 焊接工艺的制定 教学重点 讲授+实践 解决措施 焊接工艺的制定 教学难点 讲授+实践 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 焊接是将已装配好的结构，用规定的焊接方法、焊接参数进行焊接加工， 使各零、部件连接成一个牢固整体的工艺过程。 [讲授内容]: 一、焊接工艺制订的内容和原则 25min 1(制订焊接工艺的原则 1)能获得满意的焊接接头，保证焊缝的外形尺寸和内部质量 都能达到技术条件的要求。 板 2)焊接应力与变形应尽可能小，焊接后构件的变形量应在技 书 多媒体设 术条件许可的范围内。 课件讲计 3)焊缝可达到性好，有良好的施焊位置，翻转次数少。 授 4)当钢材淬硬倾向大时，应考虑采用预热、后热，防止焊接 缺陷产生等。 5)有利于实现机械化、自动化生产，有利于采用先进的焊接 工艺方法。 6)有利于提高劳动生产率和降低成本。尽量使用高效率、低 能耗的焊接方法。 2(制订焊接工艺的内容 1)根据产品中各接头焊缝的特点，合理的选择焊接方法及相 应的焊接设备与焊接材料。 2) 合理的选择焊接参数，如焊条电弧焊时的焊条直径、焊接 电流、电弧电压、焊 接速度、施焊顺序和方向、焊接层数等。 3) 合理的选择焊接材料中焊丝及焊剂牌号、气体保护焊时的 气体种类、气体流量、 焊丝伸出长度等。 4)合理的选择焊接热参数，如预热、中间加热、后热及焊后 热处理的工艺参数(如加热温度、加热部位和范围、保温时间及冷 却速度的要求等)。 5)选择或设计合理的焊接工艺装备。如焊接胎具、焊接变位 机、自动焊机的引导移动装置等。 10min 二、焊接方法、焊接材料及焊接设备的选择 1(选择焊接方法 2(选择焊接材料 3(选择焊接设备 10min 三、焊接参数的选定 1)深入地分析产品的材料及其结构形式，着重分析材料的化 学成分和结构因素共同作用下的焊接性。 2)考虑焊接热循环对母材和焊缝的热作用，这是获得合格产 品及焊接接头焊接应力和变形最小的保证。 3)根据产品的材料、焊件厚度、焊接接头形式、焊缝的空间 位置、接缝装配间隙等，查找各种焊接方法有关标准、资料。 4) 通过试验确定焊缝的焊接顺序、焊接方向以及多层焊的熔 敷顺序等。 5) 参考现成的技术资料和成熟的焊接工艺。 6) 确定焊接参数不应忽视焊接操作者的实践经验。 15min 四、确定合理的焊接热参数 1(预热 预热是焊前对焊件进行全部或局部加热，目的是减缓焊接 接头加热时温度梯度及冷却速度，适当延长在800~500?区的冷却 时间，从而减少或避免产生淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷 裂纹的产生。 2(后热 后热是在焊后立即对焊件全部(或局部)利用预热装置进行 加热到300~500?并保温1~2h后空冷的工艺措施，其目的是防止焊 接区扩散氢的聚集，避免延迟裂纹的产生。 3(焊后热处理 焊接结构的焊后热处理，是为了改善焊接接头的组织和性能、 消除残余应力而进行的热处理。焊后热处理的目的: 1) 消除或降低焊接残余应力; 2) 消除焊接热影响区的淬硬组织，提高焊接接头塑性和韧性; 3) 促使残余氢逸出; 4) 对有些钢材(如低碳钢、500Mpa级高强钢)，可以使其断裂 韧性得到提高，但对 另一些钢(如800Mpa级高强钢)由于能产生回火脆性而使其 断裂韧性降低，对这类钢不宜采用焊后热处理。 5) 提高结构的几何稳定性; 6) 增强构件抵抗应力腐蚀的能力。 30min 任务实施:制定H型钢的焊接工艺 [课堂小结]:本次课主要学习了焊接工艺的制定，内容涉及到金属材料焊接、 焊接方法及工艺等多门课程，综合性较强，需要加强实践练习。 巩固练习及作业布置 课后1，2题 本节课内容具有极强的应用性，便于学生理解掌握。 教学后记 项目三 箱型梁的焊接 教学课题 任务一 箱型梁结构及应用的认识 学时 2 教学目的及1. 了解箱型梁的结构特点 要求 2. 掌握箱型梁的制造难点、技术关键及其生产工艺 解决措施 箱型梁的制造难点、技术关键 教学重点 讲授+讨论 解决措施 箱型梁的制造难点、技术关键 教学难点 讲授+讨论 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 起重机桥架是一种典型的焊接结构，因为其具有良好的力学性能和使用性 能，如自重轻，承受载荷大等，得到了广泛的应用。 [讲授内容]: 一、起重机的应用 25min 起重机的结构形式多种多样，如桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、 汽车起重机等。 板 书 多媒体 设 课件讲 计 授 二、桥式起重机桥架的组成 20min 桥式起重机桥架的结构主要由主梁、栏杆、端梁、走台、轨道及操纵室组 成。 1.桥架常见的结构形式 (1)中轨箱形梁桥架 (2)偏轨箱形梁桥架 (3)偏轨空腹箱形梁桥架 (4)箱形单主梁桥架 二、箱形主梁的制造工艺要点 25min 1. 技术要求如下: 1)上拱度:fk=L/700~L/1000(L为主梁的跨度) 2)旁弯:fb=L/1500~L/2000(L为主梁的跨度) 3)腹板波浪变形:在受压区e<1.2δf 4)上翼板水平度:c? B/250 5)腹板垂直度:a? H/200 6)肋板之间距离公差:?5mm 2. 箱型梁的生产工艺 20min 三、箱型梁的制备工艺 [课堂小结]:本次课主要学习了H型钢的结构特点及技术要求，要求学生能够 灵活运用前面学过的变形知识设计H型钢的装配焊接工艺。 巩固练习及作业布置 课后1，2题 本节课内容具有极强的应用性，便于学生理解掌握。 教学后记 教学课题 学时 2 任务二 箱型梁的装焊工艺 1、掌握弯曲变形过程及影响因素 教学目的及 2、掌握板材、型材的展开计算方法 要求 3、了解卷板的加工过程 解决措施 1、弯曲变形过程及影响因素 教学重点 2、板材、型材的展开计算方法 讲授+讨论 解决措施 同上 教学难点 讲授+讨论 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 制造某些焊接结构中，金属材料的80~90%需要进行弯曲与成形加工，如2min 压力容器、各种石油塔、罐及锅炉的锅筒等。 [讲授内容]: 一、弯曲成形 将坯料弯成所需形状的加工方法为弯曲成型，简称弯型。弯型40min 时根据坯料温度可分为冷弯和热弯;根据弯形的方法分手工弯型和 机械弯型。 板 书 1. 钢材弯曲变形过程 多媒体 设 (1)初始阶段 坯料内应力的数值小于材料的屈服点，仅使课件讲 计 授 坯料发生弹性变形。 (2)塑性变形阶段 坯料变形区的内表面和外表面首先由弹 性变形状态过渡到塑性变形状态，以后塑性变形由内、外表面逐步 向中心扩展。 (3)断裂阶段 在坯料受拉伸的外层表面，首先出现裂纹，并 向内伸展，致使坯料发生断裂破坏。 2.钢材的变形特点对弯曲加工的影响 (1)弯力 (2)回弹现象 影响回弹的主要因素有: 1)材料的屈服点越高弹性模量越小，加工硬化越激烈，弯曲 变形的回弹越大。 2)材料的相对弯曲半径r/δ越大，材料变形程度就越小，则 回弹越大。 3)在弯曲半径一定时，弯曲角α越大，表示变形区长度越大， 回弹也越大。 4)其他因素例如零件的形状、模具的构造、弯曲方式及弯曲 力的大小等，对弯曲件的回弹也有一定的影响。 减小回弹的主要措施如下: 1) 将凸模角度减去一个回弹角，使板料弯曲程度加大，板料 回弹后恰好等于所需要的 角度。 2) 采取校正弯曲，在弯曲终了时进行校正，即减小凸模的接 触面积或加大弯曲部件的 压力。 3) 减小凸模与凹模的间隙。 4) 采用拉弯工艺。 5) 在必要时，如果条件允许可采用加热弯曲。 (3)最小弯曲半径 材料在不发生破坏的情况下所能弯曲的 最小曲率半径，称为最小弯曲半径。 影响材料最小弯曲半径的因素有: 1)材料的塑性越好，其允许变形程度越大，则最小弯曲半径 可以越小( 2)弯曲角α在相对于弯曲半径r/δ相同的条件下，弯曲角α 越小，材料外层受拉伸的程度越小而不易弯裂，最小弯曲半径可以 取较小值。反之，弯曲角α越大，最小弯曲半径也应增大。 3)材料的方向性 当弯曲线与纤维方向垂直时，材料不易断 裂，弯曲半径可以小些。 4)材料的表面质量和剪断面质量 当材料剪断面质量和表面 质量较差时，弯曲时易造成应力集中使材料过早破坏，这种情况下 应采用较大的弯曲半径。 5)其他因素 材料的厚度和宽度等因素也对最小弯曲半径有 影响。如薄板可以取较小的弯曲半径，窄板料也可取较小的弯曲半 径。 二、机械压弯成型 在压力机上使用弯曲模进行弯曲成型的加工方法，称为机械 5min 压弯。 压弯成型时，材料的弯曲变形可以有自由弯曲、接触弯曲和 校正弯曲三种方式。 三、板材、型材的展开长度的计算 30min 1(板材展开长度计算 当弯曲的内半径r与板厚δ之比大于5时,中性层的位置在板 厚中间,中性层与中心层重合(多数弯板属于这种情况);当弯曲的 内半径r与板厚δ之比小于等于5时,中性层的位置向弯板的内侧 移动,中性层半径可由经验公式求得: R=r+Kδ 式中 R—中性层的曲率半径, r—弯板内弧的曲率半径, δ—钢板的厚度, K—中性层系数 2.圆钢料长计算 圆钢弯曲的中性层一般总是与中心线重合，所以圆钢的料长可 按中心线计算。 3.角钢展开长度的计算 角钢的断面是不对称的，所以中性层的位置不在断面的中心， 而是位于角钢根部的重心处，即中性层与重心重合。设中性层离开 角钢根部的距离为z，z值与角钢断面尺寸有关，可从有关表格中00 查得。 四、卷板 5min 通过旋转辊轴使毛料(钢板)弯曲成型的方法称滚弯,又称卷板。滚弯时,钢板置于卷板机的上、下辊轴之间，当上辊轴下降时，钢板便受到弯矩的作用而发生弯曲变形。 钢板滚弯由预弯(压头)、对中、滚弯三个步骤组成。 [课堂小结]:本次课主要学习了坯料弯曲成形的机理及弯曲成形中的影响因素，内容较容易理解。 巩固练习及作业布置 课后5，6题 本节课内容具有极强的应用性，便于学生理解掌握。 教学后记 教学课题 学时 2 任务三 箱型梁的焊接工艺性审查 教学目的及1.掌握焊接工艺性审查的内容 要求 2.熟悉焊接工艺性审查的程序 解决措施 焊接工艺性审查的内容 教学重点 讲授+讨论 解决措施 焊接工艺性审查的内容 教学难点 讲授+讨论 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 焊接结构工艺性审查是制定工艺文件、设计工艺装备和实施焊接生产的前2min 提。特别是在新产品首次生产时，往往需要进行焊接结构工艺性审查。 [讲授内容]: 上一章内容的回顾，方式是大量的练习题。 10min 一、焊接结构工艺性审查的目的 焊接结构的工艺性，是指设计的焊接结构在具体的生产条件下 能否经济地制造出来，并采用最有效的工艺方法的可行性。 板 焊接结构的工艺性是关系着一个产品制造快慢、质量好坏和成 书 本高低的大问题。 多媒体设 课件讲在审查中应实事求是，多分析比较，以便确定最佳。 计 授 焊接结构是否经济合理，还不能脱离产品的数量和生产条件。 焊接结构工艺性审查的目的:保证结构设计的合理性、工艺的 可行性、结构使用的可靠性和经济性。 二、工艺性审查的步骤 10min 1(产品结构图样审查 2(产品结构技术要求审查 焊接结构技术要求，主要包括使用要求和工艺要求。 三、焊接结构工艺性审查的内容 40min 1(从降低应力集中的角度分析结构的合理性 (1)尽量避免焊缝过于集中 (2)尽量采用合理的接头形式 (3)尽量避免构件截面的突变 (4)应用复合结构 2(从减小焊接应力与变形的角度分析结构合理性 1)尽可能地减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属量。 2)尽可能地选用对称的构件截面和焊缝位置。 3)尽可能地减小焊缝截面尺寸。 4)采用合理的装配焊接顺序。 5)尽量避免各条焊缝相交。 3(从焊接生产工艺性分析结构的合理性 (1)尽量使结构具有良好的可焊到性 (2)保证接头具有良好的可探到性 (3)尽量选用焊接性好的材料来制造焊接结构 4(从焊接生产的经济性方面分析结构的合理性 (1)使用材料一定要合理 (2)尽量减少生产劳动量 1)合理地确定焊缝尺寸。 2)尽量取消多余的加工。 3)尽量减少辅助工时。 4)尽量利用型钢和标准件。 5)有利于采用先进的焊接方法。 任务实施 20min [课堂小结]:系统地学习了焊接结构的工艺性审查，包括审查的目的，步骤， 主要学习了焊接结构工艺性审查的内容。 巩固练习及作业布置 本节课内容具有较强的应用性，便于学生理解掌握。 教学后记 项目四 压力容器的焊接 教学课题 学时 2 任务一 压力容器的结构特点分析 教学目的及1、熟悉压力容器的结构组成 要求 2、掌握压力容器的制造技术难点 解决措施 压力容器的制造技术难点 教学重点 讲授+讨论 解决措施 压力容器的制造技术难点 教学难点 讲授+讨论 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 压力容器是承受一定温度和压力作用的密闭容器，在现代工业生产中应用 广泛。 [讲授内容]: 30min 一、 压力容器的结构 工业生产中最典型和最常用的结构形式是圆柱形、圆锥形和球 形容器。 板 书 多媒体设 课件讲计 授 根据结构特点和工作要求，圆筒形压力容器主要由筒体、封头 及附件等部分组成。 50min 二、压力容器制造的技术要求 JB/T 4744-2000 《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》 GB150—1998《钢制压力容器》中规定，按其所在的位置不同，将 压力容器受压部分的焊缝分为A、B 、C 、D 四类。 [课堂小结]:系统地学习了压力容器的组成及技术要求。 巩固练习及作业布置 课后1，2，3题 本节课内容具有较强的应用性，通过具体实例加深学生对本部分内容的理解教学后记 掌握。 教学课题 学时 2 任务二 压力容器的制备工艺 教学目的及 掌握压力容器制备工艺要点 要求 解决措施 压力容器制备工艺要点 教学重点 讲授 解决措施 压力容器制备工艺要点 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 2min 焊接结构装配好后就可以进行焊接了，为了高效且高效率地焊 接符合技术要求的构件，通常要制定焊接工艺。焊接工艺到底包括 哪些内容呢, [讲授内容]: 上一节内容的回顾 20min 一、焊接工艺制订的内容和原则 1(制订焊接工艺的原则 板 1)能获得满意的焊接接头，保证焊缝的外形尺寸和内部质量 书 多媒体都能达到技术条件的要求。 设 课件讲计 2)焊接应力与变形应尽可能小，焊接后构件的变形量应在技授 术条件许可的范围内。 3)焊缝可达到性好，有良好的施焊位置，翻转次数少。 4)当钢材淬硬倾向大时，应考虑采用预热、后热，防止焊接 缺陷产生等。 5)有利于实现机械化、自动化生产，有利于采用先进的焊接 工艺方法。 6)有利于提高劳动生产率和降低成本。尽量使用高效率、低 能耗的焊接方法。 2(制订焊接工艺的内容 1)根据产品中各接头焊缝的特点，合理的选择焊接方法及相 应的焊接设备与焊接材料。 7) 合理的选择焊接参数，如焊条电弧焊时的焊条直径、焊接 电流、电弧电压、焊 接速度、施焊顺序和方向、焊接层数等。 8) 合理的选择焊接材料中焊丝及焊剂牌号、气体保护焊时的 气体种类、气体流量、 焊丝伸出长度等。 4)合理的选择焊接热参数，如预热、中间加热、后热及焊后 热处理的工艺参数(如加热温度、加热部位和范围、保温时间及冷 却速度的要求等)。 5)选择或设计合理的焊接工艺装备。如焊接胎具、焊接变位 机、自动焊机的引导移动装置等。 20min 二、焊接方法、焊接材料及焊接设备的选择 1(选择焊接方法 2(选择焊接材料 3(选择焊接设备 20min 三、焊接参数的选定 1)深入地分析产品的材料及其结构形式，着重分析材料的化 学成分和结构因素共同作用下的焊接性。 2)考虑焊接热循环对母材和焊缝的热作用，这是获得合格产 品及焊接接头焊接应力和变形最小的保证。 3)根据产品的材料、焊件厚度、焊接接头形式、焊缝的空间 位置、接缝装配间隙等，查找各种焊接方法有关标准、资料。 9) 通过试验确定焊缝的焊接顺序、焊接方向以及多层焊的熔 敷顺序等。 10) 参考现成的技术资料和成熟的焊接工艺。 11) 确定焊接参数不应忽视焊接操作者的实践经验。 25min 四、确定合理的焊接热参数 1(预热 预热是焊前对焊件进行全部或局部加热，目的是减缓焊接 接头加热时温度梯度及冷却速度，适当延长在800~500?区的冷却 时间，从而减少或避免产生淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷 裂纹的产生。 2(后热 后热是在焊后立即对焊件全部(或局部)利用预热装置进行 加热到300~500?并保温1~2h后空冷的工艺措施，其目的是防止焊 接区扩散氢的聚集，避免延迟裂纹的产生。 3(焊后热处理 焊接结构的焊后热处理，是为了改善焊接接头的组织和性能、 消除残余应力而进行的热处理。焊后热处理的目的: 7) 消除或降低焊接残余应力; 8) 消除焊接热影响区的淬硬组织，提高焊接接头塑性和韧 性; 9) 促使残余氢逸出; 10) 对有些钢材(如低碳钢、500Mpa级高强钢)，可以使其断 裂韧性得到提高，但对 另一些钢(如800Mpa级高强钢)由于能产生回火脆性而使其断裂 韧性降低，对这类钢不宜采用焊后热处理。 11) 提高结构的几何稳定性; 12) 增强构件抵抗应力腐蚀的能力。 [课堂小结]:系统地学习了焊接结构的焊接工艺特点。 巩固练习及作业布置 课后第7题 结合以前学过的知识，容易加强学生对本部分内容的理解掌握。 教学后记 教学课题 学时 2 任务三 压力容器的焊接工艺评定 教学目的及 掌握焊接工艺评定的程序 要求 解决措施 焊接工艺评定的相关概念 教学重点 讲授 解决措施 焊接工艺评定的相关概念 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 5min 进行工艺分析可以设计出多个工艺方案，进行比较，确定一个最优方案， 这些工作做好以后就需要对工艺进行评定，应该如何评定呢, [讲授内容]: 10min 上节重要知识点回顾 一、焊接工艺评定的目的 10min 在于验证焊接工艺指导书的正确性，焊接工艺正确与否的标志 板 在于焊接接头的使用性能是否符合要求。 书 焊接工艺评定有两个功能: 多媒体设 课件讲其一是验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性; 计 授 其二是评定施焊单位焊制焊接接头的使用性能符合设计要求 的能力。 经过焊接工艺评定合格后，提出“焊接工艺评定报告”，作为 编制“焊接工艺规程”时的主要依据之一。 焊接工艺评定是为验证所拟定的焊接工艺的正确性而进行的 试验过程及结果评价。 50min 二、焊接工艺评定的原则及程序 1(制定焊接工艺应遵循的基本原则 (1)保证质量 获得外观和内在质量满意的焊接接头，焊接变 形在允许的范围之内，应力尽量小。 (2)提高焊接生产率 如便于施焊、可焊到性好、翻转次数少、 可利用焊接夹具及焊接变位机械使焊接在最有利的位置进行、实现 机械化和自动化焊接等。 2(焊接工艺评定程序 (1)编制“焊接工艺评定指导书” 焊接工艺评定指导书的内容包括: 1)结构名称、接头名称、文件编号。 2)母材的钢号、分类号和规格。 3)接头形式、坡口及尺寸 4)焊接方法。 5)焊接参数及热参数。 6)焊接材料。 7)焊接位置(立焊时还必须包括焊接方向)。 8)焊前准备、焊接要求、清根、锤击等在内的其他技术要 求等。 9)编制的日期、编制人、审批人的签字。 (2)试件的准备与焊接 根据制定的焊接工艺指导书，由焊接工程师或技术人员根据有 关标准的规定，进行焊接试件的准备与焊接。 (3)试件检验与测试 需要对焊接好的试件进行各种检验和性能测试， 主要包括焊缝缺陷检验和力学性能试验两个部分。 (4)编制焊接工艺评定报告 其内容包括了焊接工艺评定指导书的内容。 所不同的是，所有项目不是拟定的，而是实际采用的记录。 20min 任务实施 [课堂小结]:主要学习了焊接工艺规程相关的几个概念以及焊接工艺规程的作用。 巩固练习及作业布置 课后第1题 要求学生理解并掌握焊接结构工艺评定的必要性。 教学后记 教学课题 学时 2 任务四 压力容器加工工艺规程的编制 教学目的及1、掌握编制焊接工艺规程的原则 要求 2、熟悉编制焊接工艺规程的步骤 解决措施 编制焊接工艺规程的步骤 教学重点 讲授+讨论 解决措施 编制焊接工艺规程的步骤 教学难点 讲授+讨论 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 2min 学习了焊接工艺规程的相关概念后，这节课来学习焊接工艺规程的编制。 [讲授内容]: 上节重要知识点回顾 20min 一、编制工艺规程的原则 工艺过程需保证四个方面的要求:安全、质量、成本、生产率。 即先进的工艺技术是在保证安全生产的条件下，用最低的成本，高 效率地生产出质量优良具有竞争力的产品。 板 编制工艺规程应遵循下列原则: 书 1(技术上的先进性 多媒体设 课件讲2(经济上的合理性 计 授 3(技术上的可行性 4(良好的劳动条件 5(在编制工艺规程时必须注意以下两点: 1)试制和单件小批量生产的产品，编制以零件加工工艺过程卡 和装配焊接工艺过程卡为主的工艺规程。 2)工艺性复杂、精密度较高的产品以及成批生产的产品，编制 以零件加工工序卡、装配工序卡和焊接工序卡为主的工艺规程。 15min 二、编制工艺规程的依据 编制人员制定工艺规程时，必须熟悉产品的特点、工厂的生产 能力等必要的原始资料，其中包括: 1. 产品图样 2. 图标和部颁布标准 3. 产品的生产纲领和生产类型 4. 工厂或车间现有的生产条件 15min 三、工艺规程的主要内容 1(工艺过程卡 将产品工艺路线的全部内容，按照一定格式写成的文件。 2(加工工序卡 除填写工艺过程卡的内容外，尚须填写操作方法、步骤及工艺 参数等。 3(绘制简图 为了便于阅读工艺规程，在工艺过程卡和加工工序卡中应绘制 必要的简图。 25min 三、编制工艺规程的步骤 1(技术准备 1)对产品所执行的标准要消化理解 2)对经过工艺性审查的图纸再进行一次分析 3)熟悉产品验收的质量标准 4)要掌握工厂的生产条件 5)掌握产品生产纲领与生产类型 2(产品的工艺过程分析 在技术准备的基础上，根据图纸深入研究产品结构及备料、 成形加工、装配及焊接工艺的特点，对关键零、部件或工序应 进行深入的分析研究。考虑生产条件、生产类型，通过调查研 究从保证产品技术条件出发，在尽可能采用先进技术的条件下， 提出几个可行的工艺方案，然后经过全面的分析、比较或经过 试验，最后选出一个最好的工艺路线方案。 3. 拟定工艺路线 工艺路线的拟定是编制工艺规程的总体布局，是对工程技术， 尤其是对工艺技术的具体运用，也是工厂提高质量、水平和提高经 济效益的重要步骤。 (1)加工方法的选择 (2)加工顺序的安排 (3)确定各工序所使用的设备 在拟定工艺路线时，都要提出两个以上的方案，通过分析比较 选取最佳方案。 4(编写工艺规程 常用的工艺规程有工艺过程卡片、工艺卡片、工序卡片、工艺 守则等 [课堂小结]:主要学习了编制焊接工艺规程的原则及步骤。 巩固练习及作业布置 课后第3题 要求学生熟悉焊接工艺规程的编制步骤。 教学后记 项目五 船舶的焊接 教学课题 学时 2 任务一 船舶的结构特点分析 教学目的及1、了解船舶的工作特点; 要求 2、掌握船舶的结构组成。 解决措施 船舶结构的特点 教学重点 讨论+讲授 解决措施 无 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 10min 船舶是一种水上工作的结构，其工作特点决定了船舶的制造必须采用焊接 技术。 [讲授内容]: 10min 讨论:船舶在海上工作时会受到哪些力的作用, 板 讨论、 书 多媒体 设 课件讲 计 授 20min 一、船体的受力 1.船体的总纵强度 作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等而引起的船体绕水 平横轴的弯曲称为总纵弯曲，总纵弯曲由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两部分 叠加而成。船体抵抗总纵弯曲变形和破坏的能力称为船体总纵强度。 (1) 船体在静水中的总纵弯曲 船舶在静水中受到的外力有船舶及其装载的重力和水的浮力。重力包括船 体本身结构的重量和机器、装备、燃料、水、供应品、船上人员及行李和载货 的重量。 在船体结构内部必然有内力产生，使船体发生弯曲(中拱弯曲或中垂弯 曲)。 (2)船体在波浪中的总纵弯曲 在波浪状况下，船体内产生的弯矩会较静水中为大。一般认为波浪长度 等于船长时，船体的弯曲最为严重。当波峰在船中时，会使船体中部向上弯曲， 称为中拱弯曲(hogging)。当波谷在船中时，会使船体中部向下弯曲，称为中 垂弯曲 (sagging)。中拱弯曲时，船体的甲板受拉伸，底部受压缩。中垂弯 曲时，船体的甲板受压缩，底部受拉伸。 船体在波浪中的中拱弯曲与中垂弯曲 船体结构必须具有足够的能力抵抗这些外力的作用，保持船体横向的正常 形状，不发生变形或破坏。船体结构的这种能力称为船体横向强度。 保证船体横向强度的结构，主要是横舱壁，其次是由肋骨、横梁与肋板组 成的横向框架以及 与这些构件相连的外板与甲板板等。 3、船体的扭转强度 当船体斜向地处于波浪中航行时，船体首、尾部的波浪表面具有不同的倾 斜方向，由于重力与浮力的分布不协调，再加上波浪的动力影响，船体结构除 了总纵弯曲外，还产生整个船体的扭转。 35min 二、船体的结构组成 船体结构是一个复杂的空间系统。它是由板和骨架(交叉体系)组成的。由 钢板及骨架构成的基本构件称为板架。船底、船侧、甲板和舱壁等板架组成整 个船体。钢板上必须设置骨架，否则要满足强度和稳定性的要求，就得把钢板 的厚度大大增加，这样不仅板太厚不经济，而且不易制造。因此船体上的板离 不开骨架，通过骨架使所有的板架能很好地相互连接、相互支持并传递载荷。 船体结构的特点: (1) 零部件数量多 (2) 结构复杂、刚性大 (3) 钢材的加工量和焊接工作量大 (4) 使用的钢材品种少 5min [课堂小结]: 1.船舶结构的工作特点 2.船舶的结构组成 巩固练习及作业布置 课后第2题 要求学生熟悉焊接结构的组成，能够根据学过的应力与变形知识熟练结构的 教学后记 连接。 教学课题 学时 2 任务二 船舶的装配工艺 教学目的及 掌握船舶的装配工艺 要求 解决措施 船舶的装配工艺 教学重点 讨论+讲授 解决措施 无 教学难点 讲授 课型 教具及参考多媒体 资料 单一型 教学方时间 法及手教学内容 分配 段 [导入新课]: 10min 船舶零件数量达上万个，结构复杂，如此复杂的结构在制作过程中是如何 装配的, [讲授内容]: 10min 讨论:与简单结构相比，船舶焊接时应如何装配, 板 讨论、 书 多媒体设 课件讲计 授 20min 一、船体的受力 1.船体的总纵强度 作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等而引起的船体绕水 平横轴的弯曲称为总纵弯曲，总纵弯曲由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两部分 叠加而成。船体抵抗总纵弯曲变形和破坏的能力称为船体总纵强度。 (1) 船体在静水中的总纵弯曲 船舶在静水中受到的外力有船舶及其装载的重力和水的浮力。重力包括船 体本身结构的重量和机器、装备、燃料、水、供应品、船上人员及行李和载货 的重量。 在船体结构内部必然有内力产生，使船体发生弯曲(中拱弯曲或中垂弯 曲)。 (2)船体在波浪中的总纵弯曲 在波浪状况下，船体内产生的弯矩会较静水中为大。一般认为波浪长度 等于船长时，船体的弯曲最为严重。当波峰在船中时，会使船体中部向上弯曲， 称为中拱弯曲(hogging)。当波谷在船中时，会使船体中部向下弯曲，称为中 垂弯曲 (sagging)。中拱弯曲时，船体的甲板受拉伸，底部受压缩。中垂弯 曲时，船体的甲板受压缩，底部受拉伸。 船体在波浪中的中拱弯曲与中垂弯曲 船体结构必须具有足够的能力抵抗这些外力的作用，保持船体横向的正常 形状，不发生变形或破坏。船体结构的这种能力称为船体横向强度。 保证船体横向强度的结构，主要是横舱壁，其次是由肋骨、横梁与肋板组 成的横向框架以及 与这些构件相连的外板与甲板板等。 3、船体的扭转强度 35min 当船体斜向地处于波浪中航行时，船体首、尾部的波浪表面具有不同的倾 斜方向，由于重力与浮力的分布不协调，再加上波浪的动力影响，船体结构除 了总纵弯曲外，还产生整个船体的扭转。 二、船体的结构组成 船体结构是一个复杂的空间系统。它是由板和骨架(交叉体系)组成的。由 钢板及骨架构成的基本构件称为板架。船底、船侧、甲板和舱壁等板架组成整 个船体。钢板上必须设置骨架，否则要满足强度和稳定性的要求，就得把钢板 的厚度大大增加，这样不仅板太厚不经济，而且不易制造。因此船体上的板离 不开骨架，通过骨架使所有的板架能很好地相互连接、相互支持并传递载荷。 船体结构的特点: (1) 零部件数量多 (2) 结构复杂、刚性大 (3) 钢材的加工量和焊接工作量大 5min (4) 使用的钢材品种少 [课堂小结]: 1.船舶结构的工作特点 2.船舶的结构组成 巩固练习及作业布置 课后第2题 要求学生熟悉焊接结构的组成，能够根据学过的应力与变形知识熟练结构的 教学后记 连接。