材料成型基础焊接

材料成型及控制工程（焊接）专业“卓越工程师培养计划”试点方案二○一一年十月目录1. 专业基本情况 (1)2. 实施卓越工程师培养计划的基础 (2)2.1完善的工程技术人才培养体系 (2)2.2优越的工程技术人才培养平台 (3)2.3广泛的市场需求和良好的校企合作 (3)2.4 国际焊接工程师培训认证基地 (4)3. 试点规模及学制 (4)4. 合作培养依托单位（协议见附件1） (5)5. 本科阶段培养方案 (6)5.1 培养目标和要求 (6)5.2 培养模式 (7)5.3 知识体系的基本框架 (8)5.4 课程体系设计及学分要求 (9)6. 质量保障与监控体系 (13)6.1 组织保障 (13)6.2 条件保障 (14)6.3 健全校内质量监控体系，落实教学过程监控 (15)6.4 规范管理，建立实习质量监控体系，保证企业实践质量 (16)6.5 建立学院与企业定期沟通的协商机制 (18)7. 结合国际焊接工程师认证的人才培养模式研究 (18)附件1：武汉理工大学“卓越工程师培养计划”材料成型及控制工程（焊接）专业校企联合培养协议书 (21)附件2：武汉理工大学材料成型及控制工程（焊接）专业应用型卓越工程师培养专业标准 (22)附件3：武汉理工大学材料成型及控制工程（焊接）专业“卓越工程师培养计划”培养方案 (31)附件4：武汉理工大学材料成型及控制工程（焊接）专业“卓越工程师培养计划”企业学习阶段培养方案 (41)附件5：武汉理工大学材料成型及控制工程（焊接）专业“卓越工程师培养计划”师资队伍建设方案 (41)1. 专业基本情况材料成型及控制工程（焊接）专业的前身是焊接工艺与设备专业，筹建于1976年，1978年开始招收本科生，面向制造业培养专业技术人才。

于1993年以焊接专业的名义进行硕士点申报工作并正式通过国务院学位办的批准，获得硕士学位授予权。

后更名为材料加工工程，并于1998年通过湖北省重点学科审批，成为省重点学科。

1.14熔焊时，如果高温焊接区暴露在空气中，会有什么结果？为保证焊缝质量可采取哪些措施？答：①会使焊接区的液态金属发生剧烈的氧化反应和氮化反应。

熔入熔池的氧化物，冷凝时因固溶度下降而析出，易成为焊缝中的夹杂物。

不熔入液态金属的氧化物，会浮出熔池进入渣中，造成合金元素的烧损。

氮化物与铁形成脆性的Fe4N 化合物，使焊缝塑形与韧性下降。

②保证措施：1）在焊接过程中对熔化金属进行有效地保护，使之与空气隔离。

例气保护、熔渣保护、气渣联合保护。

对于激光焊和电子束焊，还可采用真空保护。

2）对焊接熔池进行脱氧、脱硫、脱磷处理，清除进入熔池中的有害杂质。

3）对焊接金属添合金，以补偿合金元素的烧损。

1.16焊接变形有哪几种基本形式？如何控制和矫正焊接变形？答：①收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形。

②控制焊接变形的措施：1）反变形法2）刚性固定法3）强迫冷却法4）采用合理的焊接顺序（先焊接收缩率较大的焊缝，采用对称焊、分段焊）③矫正焊接变形的方法：1）机械矫正2）火焰矫正外1 焊接方法分哪三大类？答：熔焊、压焊、钎焊。

外2 焊接接头的组成？答：焊缝、熔合区和热影响区。

外3焊接接头中力学性能最差的薄弱部位？答：熔合区和过热区。

外4 见第一部分的末页4.3埋弧焊与手弧焊（就是焊条电弧焊）相比有哪些优点？其工艺有何特点？应用有何限制？为什么？①优点：1）生产率高，比焊条电弧焊提高5~10倍2）焊缝质量好，且成形美观3）成本低4）劳动条件好②工艺特点：1）适应性差，通常只适应于水平位置焊接直缝和环缝2）对焊前准备要求严，工件坡口加工要求高，装配间隙要求均匀。

③应用限制主要用于批量生产的厚度范围为6~60mm,焊接时，焊接处应处于水平位置。

因为只有在水平位置，焊剂才能在电弧区堆覆。

4.4说明下列焊丝、焊条牌号的含义?J422 J427 J507 H08 H08MnA①J422就是E4303熔敷金属抗拉强度大于等于420MPa，Ti---Ga型药皮，酸性焊条，电流种类为交流或直流。

1 前言本设备按GB6654-1996《钢制焊接容器技术条件》和国家技术监督局《钢制列管式换热器技术条件》进行制造、试验及验收,并同时《遵从压力容器安全监察规程》有关规定。

此容器为塔顶冷凝器，属于压力容器，容器类别属于一类,材料为热轧钢：16mn，主要有对接焊缝、角焊缝、搭接焊缝组成，可以实现自动化焊接生产。

塔顶冷凝器主要组成有筒体，法兰，接管，支座等。

容器总长 3476m；筒体直径 1000mm；厚度8mm,设计的压力为0.29MPa,壳程及管程设计的温度小于200℃；在容器的制造过程中采用埋弧焊、CO2气体保护焊；焊后要进行射线探伤,加工完后,壳程及管程都以0.39MPa(表压)进行水压试验。

2 焊接生产工艺性分析2.1 焊接结构工艺性审查2.1.1 产品技术特性及检验要求本次设计生产的设备为塔顶冷凝器壳体，属于一类压力容器，筒体直径2490mm，容器总长3647mm，壁厚8mm，生产数量为1台。

由设计图尺寸可知：筒体由三段筒节经对接环焊而成，筒体两端通过埋弧焊焊接接连接标准椭圆形封头各一个，右端封头上的管箱接有两对接管及法兰是冷凝器水的进出口，筒体上接有三对接管，其中三个接管都分别连接一个平焊法兰，筒体上下端的一个是冷凝液的出口，另外两个是气体出口,整个设备采用鞍式支座安装和支撑。

图2-1塔顶冷凝器壳体结构图筒体与封头采用容器双头螺栓连接，有利于减少环焊缝数量，纵焊缝交错分布，避免了十字交叉，有利于减少焊接应力及变形；封头与接管均采用标准件，减少了劳动量；主要加工手段为焊接，此外还采用冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。

焊接方法采用埋弧自动焊、手工电弧焊，接头形式为对接、角接，焊缝质量易于保证，焊缝位置分布合理，施焊方便，有利于焊后检验，具有良好的工艺性。

2.1.2 产品技术特性及检验要求塔顶冷凝器壳体技术特性如表2-1所示：表2-1塔顶冷凝器壳体技术特性表2.2 母材的焊接工艺性分析 2.2.1 16mn 的特性16Mn 钢属于碳锰钢，碳的含量在0.16%左右，屈服点等于343MPa （强度级别属于343MPa 级）。

第一章金属液态成形1.①液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。

②流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。

流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。

③成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。

④相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。

2.浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。

3.缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。

缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。

4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。

浇不足是沙型没有全部充满。

冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。

出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。

而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。

逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。

定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。

5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。

铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。

材料成型技术基础材料成型技术基础材料成型技术是现代工业的核心技术之一，是将材料加工成所需形状、结构和性能的过程。

材料成型技术分为传统成型技术和先进成型技术两种。

前者包括热加工、冷加工、焊接等，后者则包括快速成型、激光加工、注塑成型等。

无论是哪种成型技术，都需要掌握材料成型技术基础知识才能熟练地操作和完成任务。

1.材料成型技术原理材料成型技术在原理上是通过施加压力，改变材料外观和性质。

采用不同的成型方法和工艺流程，可获得所需的形态和性能。

例如，金属冷加工依靠的是材料的塑性变形，而激光切割则是利用激光的高能量和热量来割断材料。

因此，不同成型技术的原理不同，工艺流程也不同。

2.材料成型技术分类材料成型技术主要可以分为常规材料成型技术和高级材料成型技术两类。

常规材料成型技术包括热加工、冷加工、铸造、焊接、切削等。

这些技术在工业生产中应用广泛，可以制造出各种形态的零部件和产品。

高级材料成型技术是在常规成型技术基础上，运用现代科技和工程技术发展起来的成型技术。

例如，金属材料的选择性激光烧结技术（SLS）、三维打印技术、激光切割技术和注塑成型技术等。

这些技术通常被用于制造高性能、高单价、高品质的工业产品。

3.常规材料成型技术热加工热加工技术是利用高温对材料进行塑性变形的加工方式。

通过热处理，可以使金属变得更加容易软化和延展。

热加工适合于制造大量的同样尺寸和形状的零件，例如轴、齿轮等机械元件。

冷加工冷加工技术是不需要高温处理的制造加工方法。

冷加工一般用于金属加工，由于没有热变形，冷加工一般具有更好的精度和表面光洁度。

冷加工应用广泛，例如冷拔、冷轧、冷环等。

铸造铸造是利用熔化的金属，将其注入模具中成型制品的加工方法。

铸造可以生产出各种不同尺寸和形状的零件，应用范围广泛，例如钢铁、铝合金、铜、铜合金等材料。

焊接焊接是将两个物体连接在一起的加工方式。

焊接广泛应用在车辆工业、建筑工业、航空航天工业等领域，例如电弧焊、气体保护焊、激光焊等技术。

1、讨论分析影响焊接弯曲柱状晶形态的因素。

那种形态的柱状晶最易于产生焊接纵向裂纹？为什么？在液相等温线上任一点A的晶粒主轴沿等温线法线方向生长，生长的线速度为R，Ψ为晶粒生长方向与熔池移动方向间的夹角。

等温线上各点的Ψ角是变化的，故等温线上各点的晶粒生长速度也不一致。

在焊缝边缘，Ψ=90度，cosΨ=0，故晶粒生长速度为零；而在焊缝中心，Ψ=0度，cosΨ=1，晶粒生长速度与焊接速度相等。

由于等温线是弯曲的，晶粒在生长时也必需不断改变方向，形成了特有的弯曲柱状晶形态。

焊接速度对晶粒生长形态有很大的影响。

焊接速度大时，焊接熔池长度增加，Ψ角也相应增大，柱状晶便趋向垂直于焊缝生长；焊接速度小时，Ψ角也相应减小，柱状晶越弯曲。

垂直于焊缝的柱状晶，易在焊缝中心形成脆弱的结合面，出现纵向裂纹。

2、如何理解合金的铸造性能与其结晶温度间隔的关系？凝固温度间隔小的合金，倾向于逐层凝固；凝固温度间隔大的合金，倾向于糊状凝固。

结晶温度间隔越宽，合金流动性越差，不利于对合金凝固过程中所产生的收缩进行补缩，会使得铸件中出现诸如缩孔、缩松及凝固后期所产生的热裂纹等铸造缺陷。

1、何谓焊接热循环，焊接热循环的主要特征参数有哪些？它们对焊接接头的组织和性能有何影响？在焊接热源的作用下，焊件上某一点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。

主要参数：1）加热速度VH加热速度VH将影响到材料的相变点，通常随着加热速度的提高，钢的固态相变温度Ac1和Ac3也相应的提高，而且之间的温差也变大。

加热速度对已形成的奥氏体均质化过程也有影响。

同时也使碳化物的分解重熔受到限制。

2）峰值温度Tmax直接影响到焊接热影响区的组织和性能。

峰值温度过高，将使晶粒严重长大，甚至产生过热魏氏组织，造成接头的粗晶脆化；同时还会影响到焊接接头的应力应变，形成较大的焊接残余应力或变形。

3）高温停留时间tH在箱变温度以上的停留时间，对于相的溶解、奥氏体的扩散均质化以及晶粒度都有很大的影响。

材料科学与工程、材料成型及控制、焊接技术与工程
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本文是一篇关于材料科学与工程、材料成型及控制、焊接技术与工程的全面介绍，主要内容包括：
一、材料科学与工程
材料科学与工程是研究物质结构、性能及其工程应用的一门科学。

它主要研究材料在加工、设计、改型、加工工艺技术及其工程应用过程中的基本原理。

主要包括材料学、材料加工和材料专门性应用三个方面。

二、材料成型及控制
材料成型及控制是研究材料加工装备、设备、材料模具、材料成型技术及控制管理的一门学科。

它将材料成型技术及控制的理论和手段结合起来，开发出材料成型装备及设备，以满足材料加工的需要。

三、焊接技术与工程
焊接技术与工程是一门集焊接理论，技术，工艺，设备，焊接检测等内容于一体的技术学科。

它主要研究的是操作者在熔接过程等实际操作中所产生的熔接焊点结构，熔接参数及熔接工艺的理论，技术，工艺及设备技术。

它是从材料科学、加工技术，成型技术，焊接技术，成型工艺，焊接工艺，控制等方面研究熔接焊点及连接方式的性能，稳定性及其工程应用的一门技术学科。

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材料成型及控制工程焊接方向材料成型及控制工程焊接方向是现代制造业中不可或缺的一个重要技术。

随着工业发展和科技进步，各种材料的成型和控制工程焊接技术也在不断发展和完善。

本文将从焊接的定义、分类、应用领域、发展历程以及发展趋势等方面进行论述。

焊接是指将金属或其他热塑性材料相互连接的方法和过程。

根据焊接的方式和材料特点，焊接可以分为熔焊、压焊、摩擦焊、爆炸焊等多种分类方式。

其中，熔焊是最常见和常用的焊接方法，它通过加热使被连接的材料部分或全部熔化，并在冷却后形成稳定的连接。

在不同的应用领域中，焊接有着广泛的应用。

例如，在航空航天工业中，焊接被用于生产和修复航空器的结构件、涡轮发动机的涡轮叶片等；在汽车制造业中，焊接被广泛应用于汽车车身、车轮、底盘等部位的连接；在建筑工程中，焊接则用于连接和固定钢结构等。

可以说，焊接在现代制造业中扮演着重要的角色。

焊接技术的发展历程可以追溯到古代。

最早的焊接技术可以追溯到公元前3000年左右的青铜时代，当时人们已经掌握了银焊和铜焊等基本焊接方法。

经过几千年的发展和演变，焊接技术逐渐趋于成熟。

在18世纪末19世纪初，随着电力和电磁学的发展，电焊技术的出现进一步推动了焊接技术的进步。

随后，自动焊接、激光焊接、电子束焊接等高级焊接技术相继出现，为焊接领域的发展带来了巨大的推动力。

目前，焊接技术正朝着更高效、更环保、更智能的方向发展。

一方面，随着新材料的不断涌现，如高强度钢、铝合金、镍基高温合金等，对焊接技术的要求也越来越高；另一方面，随着智能制造和工业互联网的兴起，焊接设备和工艺控制系统也趋向自动化和智能化。

为了满足新材料和新工艺对焊接的需求，目前焊接领域正在进行一系列的研究和探索。

例如，国内外研究人员正在开发高能激光焊接、激光-电弧复合焊接、摩擦搅拌焊接等新型焊接技术，并尝试结合数值模拟、人工智能等方法进行焊接过程的优化和控制。

综上所述，材料成型及控制工程焊接方向是一个不断发展和进步的领域。