焊接结构制造技术与装备
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基金项目:贵州理工学院教育教学改革研究课程思政专项课题(JGZD202102);贵州理工学院课程思政示范课程(教学名师㊁教学团队)项目㊂作者简介:李翔(1984-),男,湖北荆州人,博士,主要研究方向:金属材料相关专业的教学和科研㊂焊接专业课程焊接制造技术与装备课程思政教改探索李㊀翔㊀李㊀娟㊀龙㊀潇㊀龙绍檑(贵州理工学院材料与能源工程学院,贵州贵阳550003)摘㊀要:课程思政有效拓展了专业课程的深度及广度,是落实立德树人㊁三全育人任务的主要抓手㊂焊接技术与工程专业课程焊接制造技术与装备自2018年以来不断进行课程思政教学改革,逐渐丰富思政元素,努力推进课程思政协同育人㊂在教学实践中逐步明确了课程思政的重要意义,建设了课程思政资源库,并分析了课程学习数据,以期为焊接专业课程思政育人提供有益的参考及借鉴㊂关键词:焊接;课程思政;教学改革中图分类号:TB㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀doi:10.19311/ki.1672-3198.2023.23.0840㊀引言2016年以来,课程思政逐渐从上海推广至全国,走进专业课程教学,如今已成为专业课程教学改革的热点领域㊂梁小平等人在材料科学基础课程教学过程中,融入了工匠精神㊁科技创新㊁节能环保㊁哲学思维等思政元素,将专业知识与思政价值结合,落实立德树人的根本任务㊂李娜梳理了中国现当代文学课程的育人模式,分析了存在的问题,从外延与内涵二维度探讨了中国现当代文学课程思政的实践路径㊂张琦研究了地方院校新闻专业核心课程新闻采访与写作思政教学实践,其研究表明提高课程思政的质量应从学校层面进行制度保障,再由教师㊁学生共同促进提升教学质量㊂张占梅等人在水污染控制工程课程思政教学实践中,深入挖掘课程专业知识中蕴含的思政元素,培养学生的家国情怀㊁创新精神㊁实践能力及全球视野㊂许贺等人在环境仪器分析课程教学过程中融入社会主义核心价值观和习近平生态文明思想,较好的达到了课程思政的目的㊂徐志超等人在热处理工艺学课程教学过程中,从教学方法及教学内容入手,引入时事热点与先进技术,挖掘思政元素,在线上和线下实现课程思政教学㊂越来越多教育工作者将课程思政作为专业课程教学的主要内容,专业思政元素逐步多元化㊂焊接技术与工程专业是我校开设的一门工科专业,自2018年以来开始尝试将思政元素融入焊接专业课程教学过程中㊂从最初的部分专业课程开展课程思政,到现在门门课程思政,课程思政已成为焊接专业的重要内容㊂焊接制造技术与装备课程是焊接专业的一门专业课程,从2018年开始尝试课程思政㊂在5年的课程思政教学实践中,逐渐体会到课程思政的重要性,并初步完善了课程思政资源库㊂1㊀课程思政在专业课程中的重要性1.1㊀应用型高校专业课程教学特点随着社会经济的发展,中国工业化水平的提高,企业对有理论基础,有一定技能水平的应用型人才的需求越来越迫切㊂作为国家教育体系终端环节的高等教育,时代对其提出了改革的要求㊂为了适应社会需求,国家对高校办学进行了分类:包括研究型大学㊁应用型大学及技能型大学,三种高校类型共同构成了我国的高等教育体系㊂其中,研究型大学主要致力于高层次的人才培养与科技研发;应用型大学以本科教育为主,以应用型为办学定位;技能型大学主要培养高端技术技能型人才㊂贵州理工学院是一所致力于服务贵州省,肩负工业强省使命的地方性㊁应用型大学㊂为了适应应用型学校的办学要求,符合政产学研教育思路,培养学生的操作技能,在专业课程上设计了更多的实践课程,必然导致理论课程的学时减少㊂焊接制造技术与装备课程是焊接专业一门非常重要的专业课程,由于学时的限制,专业知识点的讲授存在时间紧任务重的问题,而课程思政又是专业课程授课时不可或缺的内容,如何分配好专业知识与课程思政的授课时间,课程思政与专业知识的融合,培养又红又专的焊接专业人才,都是在推进课程思政过程中需要解决的问题㊂1.2㊀思政课程与课程思政的辨析思政课程与课程思政从文字表述上看似乎仅是文字顺序的颠倒,看似区别不大,事实上思政课程与课程思政确实存在一定的联系,但从本质上来讲思政课程与课程思政完全又是两个完全不同的概念㊂高等学校思政课程主要由毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论㊁马克思主义基本原理概论㊁思想道德基础与法㊃252㊃律修养及中国近代史纲要4门课程组成,是每一位在校大学生的必修课㊂这4门课程能培养学生对于当前我国社会主义建设的道路自信㊁理论自信㊁制度自信㊁文化自信,让学生充分认识到中国特色社会主义建设的伟大成就,是落实 立德树人 ,践行国家德育育人的最重要内容,是显性的思政理论教学㊂而课程思政是现代的一种教育理念,它不是由一门或几门固定的课程组成,但其和思政课程之间也存在一定的联系,其德育育人的大方向是一致的,某种意义上说课程思政是思政课程的有益补充,是隐性的思政理论教学㊂1.3㊀焊接专业课程进行课程思政的难点焊接技术与工程专业是典型的工科专业,焊接专业在推广课程思政的过程中,与其他工科专业类似,都面临学生及教师认识或思维惯性等原因,导致课程思政不能深入等问题㊂从学生的层面来说,学生存在一定的功利化的思想,认为课程思政不是课程的考点,不需要认真学习,只需要学习课程的专业知识点应付考试即可㊂另外,课程思政贯穿在整个焊接专业教学过程中,门门课程有思政,难免导致课程思政的内容重复,没有新颖性,学生每天要学习相同或相似的思政内容,导致学习兴致不高㊂从教师层面上来说,一方面部分教师对课程思政的重要性认识不足,认为思政教育应该由思政课程㊁思政教师去完成,而不是专业课程教师来做,对课程思政有一定的排斥,导致没有投入足够的精力去设计思政的内容,思政元素与课程知识点之间的过渡很突兀,学生很难从专业知识的学习状态转换为思政元素的学习,没有达到润物细无声的学习效果㊂另一方面,教师多年的教学习惯影响了课程思政的教学㊂总体上来说,课程思政是近些年提出的教学理论,有些老师已养成专业课程只教授专业知识的习惯,在教学过程中,更注重焊接基本知识㊁焊接结构制造技术等的讲授,忽略了焊接结构制造过程中蕴含的工匠精神㊁中国改革开放后在焊接领域取得的巨大成就等思政元素的教学,最终影响了思政育人的效果㊂1.4㊀学生价值观引领的重要意义当今世界是一个全球化迅速发展的世界,每个国家都有其特色的价值观教育,但又相互影响㊁相互借鉴㊂如美国的价值观强调公民的责任教育和国民精神,日本注重国民的公共服务精神的培养,德国则着力培养以爱国主义为内核的民族精神教育㊂这些发达国家的价值观的外延有所不同,但价值教育的目标却又相似,即民族精神㊁国家主义精神的培养,实现社会的发展及和谐㊂2018年4月10日,习近平总书记在博鳌亚洲论坛发表主旨演讲时,掷地有声地指出: 中国开放的大门不会关闭,只会越开越大 ㊂在当前高速发展的世界,在信息技术发达的今天,面对改革开放的大潮,中国与世界各国的交流㊁交往㊁交融日益增多,西方价值观必然会冲击影响我国当代大学生价值观的塑造㊂另外,大学生思想活跃,容易接受新事物,其价值观尚未成形,具有可塑性强㊁接纳度广等优点,但又具有不稳定㊁易受影响等问题㊂可见,如何在全球化的大势下塑造大学生社会主义核心价值观,已成为时代交给大学教师的重要课题㊂2㊀课程思政资源库的建设焊接制造技术与装备课程主要讲述焊接结构的制造工艺流程及制造过程中使用的工艺装备知识㊂结合课程的专业知识点,主要建设了焊接人物资源库㊁工程案例资源库㊁焊接专业资源库和国家战略资源库等课程思政资源库,培养学生的工匠精神㊁奉献精神㊁专业认同感㊁质量意识等,课程思政资源库具体建设情况如下表1所示㊂表1㊀焊接制造技术与装备课程思政资源库资源库类型案例名称思政元素焊接人物资源库焊接技术领域普通的焊接工人焊接技术领域杰出校友焊接技术领域国家荣誉获得者焊接科研领域院士领军人物焊接工程领域国外名人精益求精,工匠精神扎根企业,争创佳绩刻苦钻研,无私奉献家国情怀,科技报国鞠躬尽瘁,死而后已工程案例资源库焊接领域重大国家工程焊接工程重大事故专业认同感,民族自豪感质量意识焊接专业资源库传统焊接焊接的机械化及智能化实事求是热爱科学,献身科学国家战略资源库社会主义核心价值观环境保护国家安全观学法㊁懂法㊁守法绿水青山就是金山银山居安思危,为国奋斗㊀㊀在课程教学过程中,教师会结合课程知识点逐步过渡到思政元素㊂同时,分配好思政与专业知识教学的时间㊂如在讲解钢材的放样㊁划线等工程制图相关知识点上时,穿插介绍法国著名的工程制图开山鼻祖-蒙日的传奇人生,讲述其效忠国家,为国家设计军事机密,在国家危亡关头鞠躬尽瘁,死而后已的伟大精神,培养学生 先天下之忧而忧,后天下之乐而乐 的家国情怀㊂在讲解焊接生产质量控制等知识点时,通过讲解焊接质量问题导致的重大事故案例,分析俄罗斯库尔斯克号核潜艇沉没的原因,加强学生质量意识,培养学生精益求精的工匠精神㊂3㊀课程学情分析本课程教学主要以课堂讲授㊁学生讨论㊁ 雨课堂 智慧软件答题等线上线下教学方法结合来完成课程教学内容㊂授课前一天会利用 雨课堂 智慧软件发布即将授课课程的重要知识点供学生预习,学生对相关知识有一个初步的认识㊂从实际效果看,通过预习能一定程度提高授课质量,但预习率整体呈下降趋势,课程前半程平均预习率为86.4%,后半程为79.0%,如图1所示㊂㊃352㊃。
头根部焊接,在接头根部和底部熔化并熔敷一层焊缝金属,然后沿螺旋形途径向孔的中心焊接,焊满第一层焊缝。
然后从孔的内壁周边继续焊接并重复上述过程,熔敷后续各层,直至将该孔填充到所需深度。
(2)立焊位置。
在所开孔的底边6点钟位置接头根部引弧,并由此向上焊接,使内层板的面与开孔板的边熔合。
在所开孔的顶部12点钟位置停弧,清除焊渣,然后在孔的对边重复上述过程。
清除焊渣后,类似地熔敷其他焊层,以填充该孔直至所需深度,焊接顺序如图2所示。
图2槽焊缝及塞焊缝立焊位置焊接顺序Fig.2Welding sequence for vertical position of slot weldand plug weld(3)仰焊位置。
其过程与平焊位置相同,但在熔敷每一连续焊道后应让焊渣冷却后并完全清除,直至将该孔填充到所需深度。
(4)当槽孔长度超过3倍的槽宽,或槽孔延伸至开孔板边缘时,按照仰焊位置的操作要求执行。
4结论槽焊缝是钢结构拼装接头中不可缺少的一种类型,其设计初衷就是组装方便简单,如果因施工人员对标准理解不深入,焊接技术不足,造成槽焊缝质量缺陷,耗费人力、物力等经济成本,影响工程进度,实乃得不偿失。
为此对槽焊缝焊接技术进行分析总结,针对性强。
实践证明,这些对提高槽焊缝返修一次合格率、保证返修焊缝质量成效明显。
不仅适用于槽焊缝返修焊缝,对行业内其他类型的焊缝返修以及槽焊缝的首次焊接工作也有一定的借鉴意义。
参考文献:[1]AWS D1.1-2000,Structural Welding Code-Steel[S].[2]AWS D1.6-1999,Structural Welding Code —Stainless Steel [S].[3]吴崇志.美国钢结构焊接规范塞焊和槽焊技术要求解析[J].焊接,2013(5):58-60.[4]邱葭菲,王瑞权.焊缝返修焊接工艺研究与实践[J].电焊机,2013,43(10):106-108.[5]刘云龙.焊工技师手册[M].北京:机械工业出版社,1998:13-35.本教材以焊接结构制造工艺过程为主线,全面论述焊接结构制造中的工艺规程编制、备料加工、装配焊接及装备、典型焊接结构的制造技术、质量控制与检测、焊接生产环保和安全等五大板块,共8章。
1、板材角接焊缝试件焊接位置
A、平焊位置(船形焊)
B、横焊位置(平角焊)
C、立焊位置(立角焊)
2、焊接工艺评定试件形式
A、板材对接焊缝试件
B、管材对接焊缝试件
C、板材角接焊缝试件
D、管与板角接焊缝试件
3、名词解释
生产过程:在任何工厂或车间里,通过人们的劳动,使原材料或半成品的形状和重量不断按照人们的意图发生改变的过程。
工艺过程:逐步改变工件状况的那一部分的生产过程。
工序:一个工人或一组工人,在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程.
安装:工件经一次装夹后完成的那一部分工艺过程。
工位:工件在加工设备中所占据的每一个位置。
工步:工序中在加工设备、工具和工艺规范均保持不变的情况下完成的工艺过程。
4、装配:将以加工制备好的各个分散的结构零件,采取适当的工艺方法按照施工
图组合在一起。
5、焊接:将组合好的构件,用规定的焊接方法,采取正确的焊接工艺参数进行焊
接加工,使之牢固连接成为一个整体,使得金属材料最终变成所要制作的结构产品。
6、矫正:使钢板或工件在外力的作用下产生与原来变形相反的塑性变形,以消除
弯曲、扭曲、皱折、表面不平等变形,从而获得正确的形状过程。
实质:将被拉长的纤维缩短或将被缩短的纤维拉长,以恢复原状或使其他部分的纤维也拉长或缩短,产生与局部纤维相同的变形,从而达到矫正的目的。
分冷矫和热矫
手工矫正原理:在凸起部位的四周,用大锤或手锤有次序地敲击捶打,并对称地向凸起中心靠拢,同时减少锤击力,直到矫平。
注意:当钢太薄或太厚时,不能用此法,且在同一部位的锤击次数不能太多,以免材料硬化而损伤材料的力学性能。
辊式中厚板矫平机工作原理:使板料通过矫平机的上下两列辊子之间,在辊子压力的作用下,受到多次反复弯曲,整个钢板得到均匀伸长,使多种原始曲率逐步趋向一致变为单一,并不断减小,最终得到矫平。
注意:为了提高矫平效果,可使辊间距离前后不等,前边辊间距离较小,使钢板产生较大的变形,以使弯曲均匀,而后边的辊间距离较大,使钢板的变形逐步减小和平直,这样一次通过就能达到矫平的目的。
矫平机的辊子直径、辊间距离和辊子数是影响矫平效果的主要因素。
7、火焰矫正:用气体火焰局部加热金属,利用金属材料热胀冷缩的特性,使金属产
生局部变形而达到矫正目的的一种方法。
8、放样:按设计图样在放羊平台上,将其局部或全部按1:1的比例画出结构部件
或零件的图形和平面展开尺寸。
划线:按1:1的比例,将待加工工件形状,尺寸及各种加工符号划在钢板或初加工的坯料上的加工工序。
号料:用放样所取得的样板或样杆,在原材料或经粗加工的坯料上划下料线,加工线、检查线及各种位置线的工艺过程。
二次号料:在加工过程中,工序间对工件或部件的又一次划线。
需要的情况:
A、有变形加工的零件,在变形加工之前不能确定其下料尺寸,如封头的制
作。
在成形之后,要去掉多余的毛边和加工余量,需要进行二次划线。
B、有要求钻孔的零件或构件,如连接孔、安装孔、装配孔等,位置及形状
要求较严格,需要在变形加工之后,装配-焊接之前,有的甚至之后,
才进行加工制作,为确定其准确的位置和保证其正确的孔形,此时,
也需要进行二次划线。
C、尺寸较大的构件,如桥式吊车主梁等长大构件,其长度尺寸要求很严,
在不是大批量机械化生产的情况下,往往是采取先下加长的荒料,待焊
接之后,在按要求的尺寸长度将多余的部分去掉,因而,也需要进行二
次划线。
区别:
A、二次号料是在成形的构件或部件上进行的,因此它受部件形
状、尺寸和位置的影响,任意性小,难度较大,要求有丰富的
实践经验和操作技术水平。
B、二次号料应先依据工件形状和技术要求来确定部件的基准点和
基准线,然后再行划线,以保证划线的准确性。
9、机械切割:剪切、冲切、锯切、联合冲剪
锯切:有齿、无齿、砂轮
10、常用的剪切设备及应用范围
剪板机:剪切较厚的钢板联合冲剪机:冲孔和剪切中小型材
圆盘剪断机:直:剪成条料或圆坯料斜直:剪成圆形坯料或圆孔斜:剪成任意曲线轮廓坯料型钢剪断机:大量专业化生产中
11、气体火焰切割原理:气割的实质是金属在氧中的燃烧过程,它利用可燃气体和
氧气混合燃烧的火焰产生的热量预热被切割金属的表面,并使其程活化状态,然后送进高纯度、高速度的切割氧流,是金属在氧气中剧烈燃烧生成金属氧化熔渣,并放出大量的热量,借助这些燃烧热和高温熔渣的热传导,不断加热切口金属,直至工件底部,同时借助告诉氧流把燃烧生成的氧化物熔渣吹除,在由被切割工件与割炬相对移动型材切缝。
12、减小回弹的措施:
A、增加工件刚性
B、提高材料塑性
C、修正模具
D、加压矫正法
E、拉弯法
F、缩小模具间隙
13、卷板机的工作原理:
A、对称式三辊卷板机工作原理:弯曲时将钢板放入上下辊之间,上辊向
下移动将钢板压紧并使之弯曲,使钢板达到塑性变形状态,在驱动两下
辊旋转,并借助于钢板与辊子之间的摩擦力是钢板左右移动,同时上辊
也随之转动,这样,就是钢板连续通过垂直平面,受到相同的弯曲,产
生相同的变形,钢板成为曲率相同的弧形板,一次行程之后,再将上辊
下压一定距离,又驱动下辊,是钢板进一步受到弯曲。
上辊几次下压,
酒将钢板弯卷到需要的曲率半径。
(两端剩余直边)
B、下辊2,侧辊3上移并压紧,驱动下辊2旋转,上辊1和侧辊3也随之
旋转,(一端剩余直边)
C、下辊2,侧辊3上移并压紧,驱动上辊1旋转,下辊2,侧辊3随之旋
转,可在一次进料中完成材料的卷制。
(无剩余直边)
14、管子弯曲变形的大小取决于相对弯曲半径和相对壁厚,对弯曲半径和相对壁厚越小则变形越严重,当达到极限状态时,弯管过程将会破坏,外侧壁因过度拉伸减薄而破裂,内侧壁在很大的压缩作用下丧失稳定而起皱。
15、装配的基本条件:定位、夹紧、测量
16、常用的定位器:挡铁和支撑钉(平面定位)定位销(基准孔定位)
定位槽(矩形截面零件定位) V形铁(圆柱体和圆锥体定位)
定位样板(不规则曲面零件和组件定位)
17、零件的定位方法
A、划线定位
B、样板定位
C、定位元件定位
D、胎卡具定位
18、装配-焊接顺序基本类型
A、整装整焊:先将全部零件按图样要求装配起来,然后转入焊接工序。
B、分部件装配:将结构件分解成若干个部件,先由零件装配焊接成部件,然后再装配由部件装配焊接成结构件。
C、随装随焊:先将若干个零件组装起来,随之焊接相应的焊缝,然后再装配若干个零件,在进行焊接,直至全部零件装完并焊完,成为符合要求的构件。
19、装配工艺方法及特点
A、互换法:零件完全可以互换,装配过程简单,生产率高,对装配工人的技术水平要求不高,便于组织流水作业,但要求零件的加工精度较高。
B、选配法:装配时需挑选合适的零件进行装配,以保证规定的装配精度要求,对零件的加工工艺要求放宽,便于零件加工,但装配要由工人挑选,增加了装配工时和装配难度。
C、修配法:装配过程中修去该零件上多余的部分材料,使装配精度满足技术要求。
此法零件的制作精度可放得宽,但增加了手工装配的工作量,而且装配质量取决于工人的技术水平。
20、装配夹具的组成:
A、力源装置
B、中间传力机构
C、夹紧元件
21、夹紧力:力的方向、作用点和大小
22、夹紧力的作用点:
A、形成力偶,易使工件翻转而被破坏定位
B、薄板零件,刚性小的梁,夹紧力最好指向定位支撑件
23、双座式焊接变位机工作原理:回转机构带动工作台的焊速回转,同时U形架以所需的焊接速度绕水平轴转动,以达到使焊件上的焊缝置于有利于施焊位置。
24、推拉式翻转机与悬臂式自动焊工作原理:液压缸推动工作台通过杠杆机构将焊件翻转到预定位置,以进行焊接。
25、伸缩臂式焊接操作机工作原理:焊接小车安装在伸缩臂的一端,伸缩臂通过滑鞍安装在立柱上,并可沿滑鞍左右伸缩。
滑鞍安装在立柱上,可沿立柱升降。
立柱通过底座安装在可沿轨道行驶的台车上。
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