焊接方法与设备试卷（共7篇）
一．填空题。（每题1分，共10分）
1．熔化极电弧焊熔滴过渡形式主要有_______过渡、________过渡、________过渡和渣壁过渡。
2．无论是何种位置的焊接，电弧气体吹力总是_______熔滴过渡。3．引弧的方法有________和________两种。
4．焊条电弧焊的收尾方法有____________、______________和_____________________。5．引弧时，必须有较高的___________，才能使两极间高电阻的接触处被击穿。6．电阻焊按工艺特点可分为________、_________、_________和对焊四种类型。7．点焊通常采用________接头和________接头。
8．_____________、______________和等离子弧焊统称为高能密度焊。
9．超声波焊是利用超声波频率的________________能量，连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等的特殊焊接方法。
10．采用酸性焊条焊接低碳钢薄板时，应选择的电源及接法是________________。二．选择题。（每题1分，共10分）1．焊接电弧静特性曲线的形状类似（）。
A．U形
B．直线形
C．正弦曲线
D．L形 2．当填充金属材料一定时，（）的大小决定了焊缝的化学成分。
A．熔合比
B．焊缝厚度
C．焊缝余高
D．焊缝宽度 3．焊机铭牌上负载持续率是表明（）的。
A．焊机的极性
B．焊机的功率
C．焊接电流和时间的关系
D．焊机的使用时间 4．焊条的直径是以（）来表示的。
A．焊芯直径
B．焊条外径
C．药皮厚度
D．焊芯直径与药皮厚度之和 5．短路过渡的形成条件为（）。
A．电流较小，电弧电压较高
B．电流较大，电弧电压较高 C．电流较小，电弧电压较低
D．电流较大，电弧电压较低 6．CO2气体保护焊时，预热器应尽量装在（）。
A．靠近钢瓶出气口处
B．远离钢瓶出气口处
C．无论远近都行 7．在其他条件相同时，下列哪种方法会减弱气体保护效果（）。
A．反面保护
B．加挡板
C．扩大正面保护区
D．采用高速焊接
8．（）的优点之一，是可以焊接金属薄箔。
A．钨极氩弧焊
B．微束等离子弧焊
C．熔化极惰性气体保护焊
D．CO2气体保护焊 9．与熔焊方法相比，下面哪一项不是电阻焊的特点？（）A．焊接成本低
B．焊接生产率低
C．自动化程度高
D．力学性能低 10．与一般电弧焊相比，电渣焊不具有以下哪个特点？（）A．焊接接头的冲击韧性高
B．焊接生产率高
C．焊缝中气孔与夹渣少
D．焊缝金属化学成分易调整 三．判断题。（每题1分，共10分）
1．焊接电弧中，阴极斑点的温度总是高于阳极斑点的温度。
（）2．焊接时为使电弧更容易引燃和稳定燃烧，常在焊条中加入一些电离电位较高的物质。（）3．焊缝的成形系数越小越好。
（）4．酸性焊条都是交、直流两用焊条；碱性焊条则仅限采用直流电源。
（）5．焊机空载电压一般不超过100V，否则将对焊工产生危险。
（）6．等速送丝埋弧自动焊是利用电弧电压反馈来调节送丝速度的。
（）7．埋弧焊时，焊缝的化学成分与母材完全一致。
（）8．在电极与焊件之间建立的等离子弧叫转移弧。
（）9．超声波焊接是一种固-液态焊接。
（）10．点焊预加电极压力是为了使焊件在焊接处紧密接触，若压力不足，则接触电阻过大，导致焊件烧穿或将电极工作面烧损。
（）四．解释下列名词。（每题3分，共24分）1．焊接 2．最小电压原理 3．熔化系数 4．埋弧焊 5．熔池 6．MIG焊 7．MAG焊 8．等离子弧
五．简答题。（1、2、3、4每题8分，5题14分，共46分）
1．解释焊条电弧焊的工作原理及其特点？
2．电弧中有哪几种主要作用力？说明各种力对熔滴过渡的影响？ 3．埋弧焊时防止气孔和冷裂纹的主要措施有哪些？ 4．简述脉冲TIG焊和TIG点焊的特点？
5．CO2焊产生飞溅的原因以及CO2焊减少飞溅的措施有哪些？
B卷
一．填空题。（每题1分，共10分）
1．阴极电子发射的类型有热发射、___________、___________和_________________。2．焊趾处被融化的母材因填充金属不足而产生缺口的现象称为_________。
3．在电弧中，___________和_______________是电弧产生带电粒子的两个基本物理过程。4．焊条直径的选择应考虑___________、____________、___________和焊接层数等因素。5．低碳钢用焊条焊芯的含碳量应控制在________以下。
6．电阻焊是对组合后的工件施加一定的_______，利用电流通过接头的接触面产生______进行焊接的方法。
7．缝焊按滚轮电极的滚动和馈电方式不同，有连续缝焊、____________和____________三种形式。
8．感应钎焊母材的加热是通过它在变交磁场中产生的感应电流的____________来实现的。9．根据所用电极形状的不同，电渣焊可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、____________电渣焊和_____________电渣焊四种类型。
10．对于冷阴极，向电弧提供电子的主要方式是______________发射电子。二．选择题。（每题1分，共10分）
1．（）区对焊条或母材的加热和熔化起主要作用。
A．阴极
B．弧柱
C．阳极
D．阴极或阳极 2．两电极的电压越高，金属的逸出功越小，则场致发射作用（）。A．越大
B．越小
C．无影响
D．波动 3．降低碱性焊条的水分含量，主要是为了防止焊接过程中（）缺陷的产生。A．咬边
B．夹渣
C．气孔
D．未熔合 4．焊条电弧焊正常施焊时，电弧的静特性曲线为U形曲线的（）。
A．陡降段
B．缓降段
C．水平段
D．上升段 5．CO2焊的主要缺点是（）。
A．飞溅较大
B．生产率低
C．对氢敏感
D．有焊渣 6．熔化极气体保护焊时，电源外特性与送丝速度的配合关系不采用（）。
A．平外特性电源配等速送丝系统
B．下降外特性电源配变速送丝系统
C．陡降外特性电源配等速送丝系统
D．平外特性电源配变速送丝系统 7．下列气体中，不属于TIG焊用保护气的为（）。
A．Ar
B．He+ Ar
C．Ar+ CO
2D．He 8．在电极与喷嘴之间建立的等离子弧称为（）。
A．非转移弧
B．转移弧
C．混合弧
D．双弧 9．下面哪一项不是电阻热的影响因素？（）
A．两焊件间电阻
B．焊接电流
C．焊件与电极间气体介质
D．电极材料与形状 10．点焊过程三个阶段中，哪个阶段形成一个塑型金属环？（）
A．预加压力阶段
B．通电加热阶段
C．锻压阶段 三．判断题。（每题1分，共10分）
1．对于长和大的工件，常采用两边接地线方法来消除或减少磁偏吹。
（）2．使用交流电源时，由于极性的不断更换，所以焊接电弧的磁偏吹要比采用直流电源时严重得多。
（）3．电弧电压增加时，焊缝厚度和余高略有减小。
（）4．采用碱性焊条时，应该用短弧焊接。
（）5．焊条电弧焊护目玻璃的颜色有深浅之分，应根据焊接电压大小及焊接方法进行选用。（）6．在焊接低碳钢时，常用HJ431配H08A。
（）7．埋弧焊是对氢的敏感性较大的一种焊接方法，氢是埋弧焊时产生气孔和冷裂纹的主要原因。
（）8．扩散焊焊接时焊接温度高于母材熔化温度。
（）9．目前高压电子束焊只能做成固定式，不能做成移动式的。
（）10．点焊广泛用于汽车驾驶室、金属车厢腹板、压力容器产品的焊接。
（）四．解释下列名词。（每题3分，共24分）1．场致电离 2．微束等离子弧焊 3．TIG焊 4．MZ—1000型 5．焊条 6．焊瘤
7．焊丝的熔化速度 8．电弧稳定性
五．简答题。（1、2、3、4每题8分，5题14分，共46分）1．解释焊条电弧焊的工作原理及其特点？
2．电弧中有哪几种主要作用力？说明各种力对熔滴过渡的影响？
3．埋弧焊时防止气孔和冷裂纹的主要措施有哪些？ 4．简述脉冲TIG焊和TIG点焊的特点？
5．CO2焊产生飞溅的原因以及CO2焊减少飞溅的措施有哪些？
答案A卷 一．
1．短路
滴状
喷射 2．促进
3．划擦法
直击法
4．划圈收尾法
回焊收尾法
反复熄弧再引弧法 5．空载电压
6．点焊
缝焊
凸焊
7．搭接
折边
8．电子束焊
激光焊 9．机械振动 10．直流反接法 二． 1．A 2．A 3．C 4．A 5．C 6．A 7．D 8．B 9．B 10．A 三． 1． 2．√ 3．√ 4．× 5．√ 6．× 7．× 8．√ 9．× 10．√ 四．
1．焊接是指通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使两个分离的物体达到原子间结合的一种加工方法。
2．在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保证电弧的电场强度具有最小的数值，即在固定弧长上的电压最小。3．单位时间内通过单位电流强度时焊丝熔化的质量称为熔化系数。4．埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的熔化极电弧焊方法。
5．在母材上由熔化的填充金属与局部熔化的母材共同组成一个具有一定几何形状的液态金属区。
6．利用惰性气体Ar、He或Ar+He作为保护气体的熔化极气体保护电弧焊称为熔化极惰性
气体保护电弧焊，简称MIG焊。
7．熔化极活性气体保护电弧焊是采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如O2、CO2等作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊，简称MAN焊。
8．等离子弧是通过外部拘束使自由电弧的弧柱被强烈压缩所形成的电弧。五． 1．工作原理：焊条电弧焊是利用焊条与工件之间燃烧的电弧热熔化焊条端部和工件的局部，在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴过渡到工件已经局部熔化的金属中，并与之融合在一起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。特点：①操作灵活②可焊金属材料范围广③待焊接头装配要求低④熔敷速度低⑤依赖性强
2．重力、表面张力、电弧力、熔滴爆破力和电弧气体吹力
①重力：重力对熔滴过渡的影响随焊接位置的不同而不同。平焊时，熔滴上的重力促进熔滴过渡，而在立焊及仰焊位置则阻碍熔滴过渡。②表面张力：F=2πRσ，平焊时，表面张力阻碍熔滴过渡，因此只要是能使表面张力减小的措施都有利于平焊时的熔滴过渡。由F=2πRσ可知，使用小直径及表面张力系数小的焊丝就能达到这一目的。除平焊之外的其他位置焊接时，表面张力对熔滴过渡有利。若熔滴上含有少量活化物质或熔滴温度升高，都会减小表面张力系数，有利于细颗粒熔滴过渡。③电弧力：电弧力对熔滴过渡的作用不尽相同。电磁收缩力形成的轴向推力以及等离子流力可在熔化极电弧焊中促进熔滴过渡；斑点力总是阻碍熔滴过渡的作用力。④熔滴爆破力：它使熔滴过渡的同时产生飞溅。
⑤电弧的气体吹力：不论何种位置的焊接，电弧气体吹力总是促进熔滴过渡。3．防止气孔的措施：
①接头必须清理干净 ②按规定烘干焊剂
③焊剂必须过筛、吹灰、烘干
④调节焊剂覆盖层高度、疏通焊剂斗 ⑤焊丝必须清理，清理后应尽快使用 ⑥调整电压
防止冷裂纹的措施： ①合理选配焊接材料 ②选用合格焊丝
③适当降低焊速以及焊前预热和焊后缓冷 ④焊前适当预热或减小电流，降低焊速 ⑤调整焊接参数和改进坡口
⑥调整焊接参数和改变极性（直流）⑦合理安排焊接顺序 ⑧焊前预热和焊后缓冷 4．脉冲TIG焊特点：
①脉冲方式加热，适用于热敏感材料的焊接。
②热输入少，电弧能量集中、焊接热影响区小，利于薄板焊接。③可精确控制热输入及熔池尺寸，适于全位置焊和单面焊双面成形。
④脉冲电流对熔池的搅拌作用有利于细化晶粒、消除气孔，提高接头性能。
TIG点焊的特点： 优点
①可从一面进行焊接，方便灵活，对无法从两面焊接的构件尤其适合。②更易于焊接厚度相差悬殊的焊件。③需施加的压力小，无须加压装置。④设备费用低，耗电少。缺点
①焊接速度不如电阻点焊高。②焊接费用较高。5．产生原因：
①短路过渡引起，是CO2焊产生飞溅的主要原因 ②气体爆破引起
③电极斑点压力引起，主要取决于电弧的极性 减少飞溅的措施：
①短路过渡时限制金属液桥爆断能量
Ⅰ．在焊接回路中串接附加电感。电感越大，短路电流增长速度越低。通常，焊接回路内的电感值在0～0.2mH范围内变化时，对短路电流上升速度的影响最明显。
Ⅱ．波形控制法和STT控制法。波形控制法即在短路过渡过程中的不同时刻向焊接电弧施加电流负脉冲，以改变电弧的瞬时功率，从而减小飞溅。而STT控制法即STT电源能有效地控制短路时的熔滴过渡，电弧柔和，飞溅小，烟尘量少，电弧辐射低，焊缝成形好。
②正确选择焊接参数
Ⅰ．焊接电流与电弧电压。在短路过渡区飞溅率较小，细滴过渡区飞溅率也较小，而混合过渡区飞溅率最大。因此在选择焊接电流时应尽可能避开飞溅率高的混合过渡区，电弧电压则与焊接电流匹配。
Ⅱ．焊接伸出长度。一般焊丝伸出长度越长，飞溅率越高。
Ⅲ．焊枪角度。焊枪垂直时飞溅量最少，倾斜角度越大，飞溅越多。③细滴过渡时在CO2中加入Ar气
在CO2气体中加入Ar气后，改变了纯CO2气体的物理性质，随着Ar气比例的增大，飞溅率减小。
④采用低飞溅率焊丝
Ⅰ．超低碳焊丝。在短路过渡或细滴过渡的CO2焊中，采用超低碳的合金钢焊丝，能够减少由CO2气体引起的飞溅。
Ⅱ．药芯焊丝。由于熔滴及熔池表面有熔渣覆盖，并且药芯成分中有稳弧剂，因此电弧稳定，飞溅少。通常药芯焊丝CO2焊的飞溅率约为实芯焊丝的1/3．
Ⅲ．活化处理焊丝。在焊丝的表面涂有极薄的活化涂料，能提高焊丝金属发射电子的能力，从而改善CO2电弧的特性，使飞溅大大减少。
答案B卷 一．
1．场致发射
光发射
离子碰撞发射 2．咬边
3．气体电离
阴极发射电子
4．焊件厚度
接头类型
焊接位置 5．0.08% 6．压力
电阻热
7．断续缝焊
步进缝焊 8．电阻热 9．熔嘴
管极 10．场致 二． 1．B 2．A 3．C 4．C 5．A 6．D 7．C 8．A 9．C 10．B 三． 1． 2．× 3．× 4．√ 5．× 6．√ 7．√ 8．× 9．√ 10．√ 四．
1．带电粒子从电场中获得能量，通过碰撞而产生电离的过程称为电场作用下的电离，即场致电离。
2．焊接电流在30A以下的熔透型等离子弧焊通常称为微束等离子弧焊。3．钨极惰性气体保护电弧焊是指使用纯钨或钨合金作电极的非熔化极惰性气体保护焊方法，简称TIG焊。
4．M—埋弧、Z—自动焊机、1000—额定焊接电流为1000A 5．焊条就是带有药皮的供焊条电弧焊使用的熔化电极，焊条有焊芯和药皮两部分组成。
6．熔焊时，熔化的金属流到焊缝以外未熔化的母材上而形成金属瘤的现象称为焊瘤。7．焊丝的熔化速度即在单位时间内焊丝的熔化长度。
8．电弧焊过程中，当电弧电压和焊接电流为某一定值时，电弧可在长时间内连续且稳定燃烧的性能称为电弧的稳定性。五． 1．工作原理：焊条电弧焊是利用焊条与工件之间燃烧的电弧热熔化焊条端部和工件的局部，在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴过渡到工件已经局部熔化的金属中，并与之融合在一起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。特点：①操作灵活②可焊金属材料范围广③待焊接头装配要求低④熔敷速度低⑤依赖性强
2．重力、表面张力、电弧力、熔滴爆破力和电弧气体吹力
①重力：重力对熔滴过渡的影响随焊接位置的不同而不同。平焊时，熔滴上的重力促进熔滴过渡，而在立焊及仰焊位置则阻碍熔滴过渡。②表面张力：F=2πRσ，平焊时，表面张力阻碍熔滴过渡，因此只要是能使表面张力减小的措施都有利于平焊时的熔滴过渡。由F=2πRσ可知，使用小直径及表面张力系数小的焊丝就能达到这一目的。除平焊之外的其他位置焊接时，表面张力对熔滴过渡有利。若熔滴上含有少量活化物质或熔滴温度升高，都会减小表面张力系数，有利于细颗粒熔滴过渡。③电弧力：电弧力对熔滴过渡的作用不尽相同。电磁收缩力形成的轴向推力以及等离子流力可在熔化极电弧焊中促进熔滴过渡；斑点力总是阻碍熔滴过渡的作用力。④熔滴爆破力：它使熔滴过渡的同时产生飞溅。
⑤电弧的气体吹力：不论何种位置的焊接，电弧气体吹力总是促进熔滴过渡。3．防止气孔的措施：
①接头必须清理干净 ②按规定烘干焊剂
③焊剂必须过筛、吹灰、烘干
④调节焊剂覆盖层高度、疏通焊剂斗 ⑤焊丝必须清理，清理后应尽快使用 ⑥调整电压
防止冷裂纹的措施： ①合理选配焊接材料 ②选用合格焊丝
③适当降低焊速以及焊前预热和焊后缓冷 ④焊前适当预热或减小电流，降低焊速 ⑤调整焊接参数和改进坡口
⑥调整焊接参数和改变极性（直流）⑦合理安排焊接顺序 ⑧焊前预热和焊后缓冷 4．脉冲TIG焊特点：
①脉冲方式加热，适用于热敏感材料的焊接。
②热输入少，电弧能量集中、焊接热影响区小，利于薄板焊接。③可精确控制热输入及熔池尺寸，适于全位置焊和单面焊双面成形。
④脉冲电流对熔池的搅拌作用有利于细化晶粒、消除气孔，提高接头性能。
TIG点焊的特点： 优点
①可从一面进行焊接，方便灵活，对无法从两面焊接的构件尤其适合。②更易于焊接厚度相差悬殊的焊件。③需施加的压力小，无须加压装置。④设备费用低，耗电少。缺点
①焊接速度不如电阻点焊高。②焊接费用较高。5．产生原因：
①短路过渡引起，是CO2焊产生飞溅的主要原因 ②气体爆破引起
③电极斑点压力引起，主要取决于电弧的极性 减少飞溅的措施：
①短路过渡时限制金属液桥爆断能量
Ⅰ．在焊接回路中串接附加电感。电感越大，短路电流增长速度越低。通常，焊接回路内的电感值在0～0.2mH范围内变化时，对短路电流上升速度的影响最明显。
Ⅱ．波形控制法和STT控制法。波形控制法即在短路过渡过程中的不同时刻向焊接电弧施加电流负脉冲，以改变电弧的瞬时功率，从而减小飞溅。而STT控制法即STT电源能有效地控制短路时的熔滴过渡，电弧柔和，飞溅小，烟尘量少，电弧辐射低，焊缝成形好。
②正确选择焊接参数
Ⅰ．焊接电流与电弧电压。在短路过渡区飞溅率较小，细滴过渡区飞溅率也较小，而混合过渡区飞溅率最大。因此在选择焊接电流时应尽可能避开飞溅率高的混合过渡区，电弧电压则与焊接电流匹配。
Ⅱ．焊接伸出长度。一般焊丝伸出长度越长，飞溅率越高。
Ⅲ．焊枪角度。焊枪垂直时飞溅量最少，倾斜角度越大，飞溅越多。③细滴过渡时在CO2中加入Ar气
在CO2气体中加入Ar气后，改变了纯CO2气体的物理性质，随着Ar气比例的增大，飞溅率减小。
④采用低飞溅率焊丝
Ⅰ．超低碳焊丝。在短路过渡或细滴过渡的CO2焊中，采用超低碳的合金钢焊丝，能够减少由CO2气体引起的飞溅。
Ⅱ．药芯焊丝。由于熔滴及熔池表面有熔渣覆盖，并且药芯成分中有稳弧剂，因此电弧稳定，飞溅少。通常药芯焊丝CO2焊的飞溅率约为实芯焊丝的1/3．
1课程改革的背景及意义
《焊接方法与设备》是焊接专业的一门核心专业课程,是培养焊接高技能人才所必须的“焊接操作”与“焊接工艺制定与实施”两个首要岗位能力的关键课程,是培养学生数量掌握焊接技术操作的主要平台[2,3]。
传统的《焊接方法与设备》课程注重知识的系统性[4],以传授理论知识为主,更多的时间是教师在教室讲授各种焊接方法的原理及理论,学生缺乏焊接设备的感性认识,导致学完盖门课程后学生即没见过实际的焊接设备、更不会进行操作。通过对往届毕业生和用人单位的调查发现,学生在走上工作岗位后需要单位花费大量的时间和精力进行强化培训才能操作相应的焊接设备,可以说当前的焊接专业学生的培养与社会需求存在一定的脱节。
为适应当前高职教育的客观需要,克服传统教学内容及教学模式中出现的诸多不适,培养出更多合格的高技能应用型焊接专业人才,本项目对《焊接方法与设备》课程进行改革与尝试,调整教学内容,优化课程结构,选择合适的教学模式,增加课程的趣味性,增强学生的学习主动性和学习兴趣,提高教学效果。
2课程改革的方法
2.1教学内容的选取
参照国家职业技能鉴定标准,基于焊接岗位和工作过程对知识、能力和素质的要求,遵循理论联系实际的原则,合理选取课程内容,结合典型的焊接生产实例,增强课程的实践性和应用性,同时结合新材料、新结构对焊接提出的新的更高的要求,增加焊接新材料、新工艺的内容。例如,按照传统的教学内容,电弧焊的基础知识这部分比较晦涩难懂,在教师要花费大量时间和精力进行讲解时学生普遍听不懂、没兴趣,而现在通过课程内容的适当选取,在不允许整体要求的情况下只需要学生结合焊接认识实习能理解几个术语及现象对焊接质量的影响即可。除此之外,因为焊接专业有专门介绍压力焊的课程,因此在该课程中就相应删除了该部分内容。结合相关其他课程,在整个教学过程中重点介绍采用电弧焊方法进行焊接时的工艺制定及其实施,让学生带着任务和问题进行实训周的实习,做到理论与实践相结合。
2.2教学模式与方法的改革
在教学过程中,突破传统的以教师为主体的传授知识型的教学模式转化为以学生为主体的教学模式,采取多种形式的互动式教学,实现“教、学、做”一体的教学模式,充分发挥学生的自主性和创造性,在实训现场教师边讲授边演示、学生边学习边练习。在上理论课时,采用多媒体教学,大量引入实物、实例、实际操作过程,让学生对焊接方法及设备产生较为直观的感受,提高学生的学习兴趣和积极性。
针对焊接专业的学生,我院专门配置了包括焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、惰性气体保护焊、等离子弧切割、气焊与气割、电阻焊、埋弧焊等焊接设备,能满足学生的日常教学和实训需要。
2.3课程考核方法的改革
打破传统的平时成绩和期末成绩各占50%的课程考核形式,考核方式采用单项考核与综合考核项结合的方式,其中平时成绩(出勤率、课堂提问、参与讨论)占10%、期末考试占50%、过程考核(按照要求进行产品焊接工艺编制并操作实施的能力)占40%。
3改革效果
通过《焊接方法与设备》课程改革项目近两个学期的实践,获得了不错的效果。通过问卷调查发现,同学们普遍认为以下几方面的效果最为明显:(1)学习目标更为明确;(2)喜欢理论联系实践的教学模式;(3)通过直观的感受焊接设备及焊接过程,能更好的理解理论知识;(4)过程性的考核方法能把相关课程有机结合在一起,便于知识的综合掌握。
结束语
通过对《焊接方法与设备》课程的改革与实践,学生不仅能学习到枯燥的理论知识,还能锻炼动手能力、提高自己的综合素养。通过问卷调查和考核结果发现,该门课程改革后增强了学生的学习兴趣,提高了教学效果,有利于教学质量的进一步提升。
在后续的教学过程中,将不断探索,继续完善课程标准、改进教学方法,进一步提升教学效果。
摘要：在当前就业形势下,传统的教学模式已很难适应时代发展的需求,为了满足企业对焊接专业人才质量的不断增长的要求。所以,必须探索新型教育教学方法,以期提高毕业生人才质量和就业能力。主要分析了《焊接方法与设备》课程改革的背景及意义,提出课程改革的方法。该课程改革的方法经过实践,取得了不错的效果,为进一步深化改革提供了基础。
关键词：焊接方法与设备,课程改革,实践
参考文献
[1]马天凤,韩艳艳.浅谈焊接方法与设备的教学改革.河南机电高等专科学校学报[J].2010,18(2):82-84.
[2]万春锋.《焊接方法与设备》课程项目化教学的改革与实践[J].职业时空,2014(10):64-66.
[3]杨坤玉.基于工作过程的焊接方法与设备课程学习领域涉及[J].机械职业教育,2012(2):57-59.
【关键词】焊接工艺与设备 教学改革 科技论文
【基金项目】本文内容由常熟理工学院教学改革项目（JXJ2014003）资助。
【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0229-02
1952年，哈尔滨工业大学建立了我国最早的焊接专业（本科）。随后天津大学，清华大学，交通大学分别开设焊接专业。20世纪80年代后期，一些学校纷纷新设或从部分热加工类专业改办焊接专业，以适应当时人才的社会需求[1]。焊接工艺与设备这门课程属于焊接专业或方向的专业必修课程，对于学生专业知识的培养具有非常重要的作用。焊接工艺与设备这门课程教学工作应该密切联系专业，联系实际，而不应该是纸上谈兵。另外，在缓解学生学业压力，减少学生课时，增加学生学习的内容下，花大力气和精力改革教学内容和手段，探索新的培养模式及方法，让学生在较少学时下学到更多的专业知识，培养学生的创新精神，以适应新型人才培养的需要，已成为专业教师迫切需要钻研的一个方向[1-2]。
1.焊接工艺与设备教学模式简单
目前高校焊接工艺与设备这门课程采用的教材多数是王宗杰教授主编的“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《熔焊方法及设备》，此书内容全面详实，对于学生是非常好的教材。我校材料成型及控制专业目前主要是焊接方向。所开设的《焊接工艺与设备》课程主要通过教材自带的配套教案，经过讲解，让学生了解焊接工艺及设备一些基本的理论，再通过具体的焊接方法进行学习。这种单一的教学方式使学生容易上手，但不能跟实际相结合，学生也不会主动去思考，时间一长，很快就会忘记所学内容，专业知识也就无法提高。学生课堂注意力也不集中，学习兴趣不高，教学效果一般。
2.教学内容的设置
《焊接工艺与设备》课程总学时48学时，其中理论授课44学时，实验4学时。该门课程教学时数较少，需要加大学时，合理安排教学内容。在仅有的学时里，增加专业针对性，让学生结合自己所学专业进行学习。从提升学生的学习兴趣以及提高学生对焊接专业的认识着手，只有充分的调动学生的积极性，才能达到更好的教学效果[2-3]。将一些难于理解的知识点转化为实际生活中的常见事例来讲解，例如讲到焊接电弧引弧方法，它就像是人体在做心电图，忽上忽下，让学生更容易理解。讲到焊缝形状，各种接头形状和尺寸如人的指甲盖形状，非常容易让人记忆。因而能更好地带动学生去思考和理解相關的概念，同时还可以运用更多的现代多媒体教学手段，如现场播放熔滴过渡视频以及机器人视频，让学生对照书本和视频，有直观的理解。提升学习兴趣，弥补理论枯燥所带来的部分问题，给学生以更加实用和更加直观的展示。
3.科技论文的应用
在创新的教学中，一定要让学生参与进来，调动他们的积极性。在课堂上培养学生的创新意识非常重要。目前大学生每年毕业人数以数百万计，很多大学生毕业之后没有创新意识或创新意识非常薄弱。不敢向权威挑战，失去自己的判断力，那是非常可悲的。很多用人单位会重视学生的专业知识，更重视学生的创新精神和自我学习能力。
在焊接工艺与设备课堂教学中，每部分内容讲完，将相关的科技论文拿出来让学生讨论，让学生去设计实验，理清思路，对于学生的思考和创新能力的培养非常管用。比如在讲电弧力的时候，先让学生独立思考，如何测量电弧力，设计相应的实验，学生们自由讨论实验方案，看是否可行，然后把相关发表的测试电弧力的经典论文拿出来和学生分享，让学生自己去对比，自己的实验方案和发表论文里的实验方案的差别在哪里，自己的实验方案有何优缺点。在对比的同时让学生有深入的思考，培养学生的严谨精神，开拓学生的思维能力，激发学生的创新欲望。
结语
结合我校本科院校建设模式，焊接工艺与设备课程教学已经有了一些经验，但也存在很多的不足。必须紧密联系专业背景，紧跟最新学科发展前沿，不断激发学生自主学习的热情，开启学生的专业智慧，才能出色的完成教学任务。
参考文献：
[1]史耀武.我国高等焊接专业人才培养状况与培养模式的发展.焊接. 2002，12（5）：5-9.
[2]陈志强.《熔焊原理》的教学思考. 装备制造技术. 2010（4）：184-185.
[3]李瑞红，张邦文.《复合材料加工工艺与设备》教学改革探索. 教育教学论坛. 2014，49（12）：140-141.
作者简介：
物电系 电子信息科学与技术 姓名 周伟 学号 20091042146
一、电烙铁
1、常用电烙铁的种类和功率
常用电烙铁分内热式和外热式2种。内热式电烙铁的烙铁头在电热丝的外面，这种电烙铁加热快且重量轻。外热式电烙铁的烙铁头是插在电热丝里面，它加热虽然较慢，但相对讲比较牢固。
电烙铁直接用220V交流电源加热。电源线和外壳之间应是绝缘的，电源线和外壳之间的电阻应是大于200M欧姆.电子爱好者通常使用30W、35W、40W、45W、50W的烙铁。功率较大的电烙铁，其电热丝电阻较小。欧姆定律导出公式：R=U/I=U/I*U/U=U^2/P
２、烙铁使用的注意事项
（１）新买的烙铁在使用之前必须先给它蘸上一层锡（给烙铁通电，然后在烙铁加热到一定的时候就用锡条靠近烙铁头），使用久了的烙铁将烙铁头部锉亮，然后通电加热升温，并将烙铁头蘸上一点松香，待松香冒烟时在上锡，使在烙铁头表面先镀上一层锡。
（２）电烙铁通电后温度高达250摄氏度以上，不用时应放在烙铁架上，但较长时间不用时应切断电源，防止高温“烧死”烙铁头（被氧化）。要防止电烙铁烫坏其他元器件，尤其是电源线，若其绝缘层被烙铁烧坏而不注意便容易引发安全事故。
（３）不要把电烙铁猛力敲打，以免震断电烙铁内部电热丝或引线而产生故障。
（４）电烙铁使用一段时间后，可能在烙铁头部留有锡垢，在烙铁加热的条件下，我们可以用湿布轻檫。如有出现凹坑或氧化块，应用细纹锉刀修复或者直接更换烙铁头。
二、焊接技术
这里讲的焊接技术是指电子电路制作中常用的金属导体与焊锡之间的熔合。焊锡是用熔点约为183度的铅锡合金。市售焊锡常制成条状或丝状，有的焊锡还含有松香，使用起来更为方便。
1、握持电烙铁的方法
通常握持电烙铁的方法有握笔法和握拳法两种。
（1）、握笔法。适用于轻巧型的烙铁如30W的内热式。它的烙铁头是直的，头端锉成一个斜面或圆锥状的，适宜焊接面积较小的焊盘。
（2）、握拳法。适用于功率较大的烙铁，我们做电子制作的一般不使用大功率的烙铁（这里不介绍）。
2、在印刷电路板上焊接引线的几种方法。
印刷电路板分单面和双面2种。在它上面的通孔，一般是非金属化的，但为了使元器件焊接在电路板上更牢固可靠，现在电子产品的印刷电路板的通孔大都采取金属化。将引线焊接在普通单面板上的方法：
（1）、直通剪头。引线直接穿过通孔，焊接时使适量的熔化焊锡在焊盘上方均匀地包围沾锡的引线，形成一个圆锥体模样，待其冷却凝固后，把多余部分的引线剪去。
（2）、直接埋头。穿过通孔的引线只露出适当长度，熔化的焊锡把引线头埋在焊点里面。这种焊点近似半球形，虽然美观，但要特别注意防止虚焊。
3防止焊接不良
焊接技术是一项无线电爱好者必须掌握的基本技术，需要多多练习才能熟练掌握。
1、选用合适的焊锡，应选用焊接电子元件用的低熔点焊锡丝。
2、助焊剂，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作为助焊剂。
3、电烙铁使用前要上锡，具体方法是：将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。
4、焊接方法，把焊盘和元件的引脚用细砂纸打磨干净，涂上助焊剂。用烙铁头沾取适量焊锡，接触焊点，待焊点上的焊锡全部熔化并浸没元件引线头后，电烙铁头沿着元器件的引脚轻轻往上一挑，离开焊点。
5、焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。
6、焊点应呈正弦波峰形状，表面应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。
7、焊接完成后，要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净，以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。
8、集成电路应最后焊接，电烙铁要可靠接地，或断电后利用余热焊接。或者使用集成电路专用插座，焊好插座后再把集成电路插上去。
9、电烙铁应放在烙铁架上。
三焊接技巧也是关键
在维修制作过程中，焊接工作是必不可少的。它不但要求将元件固定在电路板上，而且要求焊点必须牢固、圆滑，所以焊接技术的好坏直接影响到电子制作的成功与否，因此焊接技术是每一个电子制作爱好者必须掌握的基本功，现在将焊接的要点介绍一下：
1.电烙铁的选择
电烙铁的功率应由焊接点的大小决定，焊点的面积大，焊点的散热速度也快，所以选用的电烙铁功率也应该大些。一般电烙铁的功率有20W 25W 30W 35W 50W 等等。选用30W左右的功率比较合适。
电烙铁经过长时间使用后，烙铁头部会生成一层氧化物，这时它就不容易吃锡，这时可以用锉刀锉掉氧化层，将烙铁通电后等烙铁头部微热时插入松香，涂上焊锡即可继续使用，新买来的电烙铁也必须先上锡然后才能使用。
2.焊锡和助焊剂
选用低熔点的焊锡丝和没有腐蚀性的助焊剂，比如松香，不宜采用工业焊锡和有腐蚀性的酸性焊油，最好采用含有松香的焊锡丝，使用起来非常方便。
3． 焊接方法
元件必须清洁和镀锡，电子元件在保存中，由于空气氧化的作用，元件引脚上附有一层氧化膜，同时还有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一层焊锡（俗称搪锡），然后再进行焊接。经过上述处理后元件容易焊牢，不容易出现虚焊现象。焊接的温度和焊接的时间
焊接时应使电烙铁的温度高于焊锡的温度，但也不能太高，以烙铁头接触松香刚刚冒烟为好。焊接时间太短，焊点的温度过低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，反之焊接时间过长，焊锡容易流淌，并且容易使元件过热损坏元件。
焊接点的上锡数量
焊接点上的焊锡数量不能太少，太少了焊接不牢，机械强度也太差。而太多容易造成外观一大堆而内部未接通。焊锡应该刚好将焊接点上的元件引脚全部浸没，轮廓隐约可见为好。注意烙铁和焊接点的位置
初学者在焊接时，一般将电烙铁在焊接处来回移动或者用力挤压，这种方法是错误的。正确的方法是用电烙铁的搪锡面去接触焊接点，这样传热面积大，焊接速度快。
4.焊接后的检查
焊接结束后必须检查有无漏焊、虚焊以及由于焊锡流淌造成的元件短路。虚焊较难发现，可用镊子夹住元件引脚轻轻拉动，如发现摇动应立即补焊
电烙铁的基本使用方法
电烙铁是电子焊接中最常用的工具，作用是将电能转换成热能对焊接点部位进行加热焊接，其是否成功很大一部分是看对它的操控怎么样了，因此某种角度上来说电烙铁的使用依靠的是一种手法感觉。
一般来说，电烙铁的功率越大，热量越大，烙铁头的温度也就越高。一般的晶体管、集成电路电子元器件焊接选用20W的内热式电烙铁足够了，功率过大容易烧坏元件，因为二极管、三极管结点温度超过 200℃就会烧坏。但以搭棚焊为主的胆机制作中，电烙铁功率要大些，可在35W-45W中选择，甚至可以更大。
值得注意的是，线路焊接时，时间不能太长也不能太短，时间过长也容易损坏，而时间太短焊锡则不能充分融化，造成焊点不光滑不牢固，还可能产生虚焊，一般来说最恰当的时间必须在1.5s～4s内完成。
焊锡是一种易熔金属，最常用的一般是焊锡丝。焊锡的作用是使元件引脚与印刷电路板的连接点连接在一起，焊锡的选择对焊接质量有很大的影响。现在最常用的一般是含松香焊锡丝,但细分起来也颇有讲究，其中真正不掺水份的含银焊锡丝当然是上等品了。
摘要：在化工设备的安装过程中，大量设备需要利用焊接方法进行连接。考虑到化工设备运行条件恶劣，大部分压力容器不仅对气密性和承压能力有要求，而且其承载介质各异，有些介质具有很强的腐蚀性和毒性。所以在化工设备的安装过程中，对于焊接技术的要求具有重要意义，它不仅关乎企业的产品的质量，更关系到企业的生产安全。本文从材料焊接性与焊接方法、焊接准备工作、焊接质量控制三方面对焊接过程中常见的缺陷进行分析，提出相应的预防和改善措施。关键词：化工设备 焊接 质量控制
一、材料焊接性及焊接方法
材料的焊接性又称为可焊性，是指在一定条件下材料获得优质焊接接头的难易程度。不同材料的焊接性有所不同。对于焊接性良好的材料，可以采用一般的焊接方法；焊接性一般的材料，需要采用特殊的焊接方法。低碳钢一般选用手工电弧焊方法就能够获得较好的效果。随着钢中碳含量的升高，各种焊接缺陷也逐渐增多，其中最主要的焊接缺陷是裂纹、气孔、夹渣和接头脆性等。
中碳钢在焊接过程中，选择合适级别的低氢焊条，可以有效预防焊接缺陷的发生和发展。对于大型铸件，还应防止发生未焊透的缺陷，未焊透的部位强度低，应力易集中形成裂纹根源，故在焊接过程中应减小电流，控制焊条熔化时间，使熔化金属和母材有足够的时间相互熔合。而在合金钢的焊接过程中，应注意防止焊缝淬火变脆，缩短焊接时间，防止焊缝的合金化。对于焊接性不明的材料，应在焊接之前对材料与焊条进行焊接性实验，根据实验结果采用适当的焊接方法，保证能够适合用于焊接场合。
在化工设备焊接过程中，应注意焊接结构的设计问题，结构不当容易使焊件产生裂纹。好的焊接设备结构设计可以有效减少焊接后的残余应力和变形，对于承重件和压力容器，应选择塑性好的焊接材料、避免焊缝交叉重叠、合理安排焊接顺序，必要时采取焊后退火的方法消除内应力。在实际焊接的过程中，经常会遇到焊接工具无法到达的焊点，即不可焊结构，因此在化工设备安装之前，一定要核对图纸与实际操作环境，对不可焊结构进行改善。
二、设备焊接的准备工作
化工设备由于其结构的特殊性，许多焊接工作都需要在现场作业，且设备体积庞大，给运输和安装工作带来不利影响。在焊接工作进行之前，要让有关人员从思想上重视设备的焊接工作，保证焊接过程的严肃性，制定严密的技术检查方案和充足的施工备案。对于结构复杂的设备，在施工之前应编制施工方案，经过技术部门许可后可以操作。
焊接之前对焊接电源及辅助设备进行充足准备，焊接设备进行必要的维护以保障设备的正常使用，在操作过程中使用的电流、电压、温度等仪表进行校正，确保示数的准确。如施工现场电流波动大不适合焊接，应该架设专用电路以保证供电质量。
焊接工艺评定是对拟进行的焊接工艺进行的实验过程及结果评价，它为正式焊接提供了准确的评价依据。在焊接前，由施工单位向监理部门提交书面审查文件，在文件中应明确包含工程名称和地点、施工负责人名单、焊工名单、采用的焊接工艺评定标准、质检标准、焊接设备、检验设备等情况。审查通过后，操作人员必须严格按照工艺文件操作。
焊接材料的准备工作可以提高焊接效率，提高焊接质量。填充材料必须与设计结构的材料一致，所购买的焊材必须具有出厂合格证明及检验报告，如果需要更改焊材，应通知设计人员，经过重新检验后方可进行操作。焊材在保存过程中应按照型号整齐堆放，保存库房通风、干燥良好，在使用之前按照工艺指导进行烘干和保温，不得使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。
三、焊接质量控制
对化工设备焊接工程的质量检验，既可以减少焊接缺陷的产生，同时也能够有效降低焊接成本，提高焊接效率。在检验过程中，应从焊接的人员、设备、材料、工艺方法和施工环境五方面严格管理。
焊接人员：相对于自动焊接，手工电弧焊对于操作人员的依赖程度很大，焊接质量跟焊工的水平和工作态度密不可分，同样各种自动和半自动焊接也需要焊工进行设置参数、调整焊接接头等工作。对焊接人员应进行必要的教育以提高责任心，定期进行岗位培训提高操作水平，生产过程中严格进行自检和专人检查焊接质量。
焊接设备：焊接设备的可靠性影响了焊接的质量。企业应设置专人定期对焊接设备进行维护保养，操作之前进行试用。定期校准设备仪表，保证设备计量准确。建立设备档案，对设备的使用和维护有据可依，同时设立使用人员责任制，做到维护及时、定期检验。
焊接材料：焊接材料的质量是保证安装工程质量的基础。在购买焊材时，选择质量好、信誉高的企业订货，焊接材料在使用之前应进行质量检验，对重要的参数性能要进行复查。建立焊材管理制度，专人专管，保证焊材在储存中的品质。更为重要的是管理人员应对出库的焊材流向进行追踪控制，防止焊接缺陷扩大化。
焊接方法：合理的设备和材料需要正确的焊接方法才能起到应有的作用。在施工过程中必须按照国家技术规定评定焊接工艺，再根据焊接工艺选择经验丰富的技术人员编制工艺文件，加强施工现场的监管，对于容易发生事故的结构要有预案以减少事故损失。
焊接环境：化工设备焊接经常在室外进行，会受到外部环境条件的影响，因此环境对焊接质量也会产生重要影响。当外部环境风力较大、适度较大、温度过低或雨雪天气时，应停止施工或采取必要的防止措施后才能进行焊接。
四、结论
本文结合实际生产，从三方面分析了化工设备焊接所产生的问题。综上所述，在设备的焊接过程中，相关人员应尽职尽责，从焊接工程的准备阶段到焊接的质量控制，都应严格按照工艺和相关规范执行，把好质量关，向化工企业上交一份满意的答卷。
参考文献
[1]付建军，张泽存.化工设备安装中焊接质量控制[J].项目管理,2004（26）
[2]夏尚，谭婧.浅谈化工设备焊接技术[J].企业导报,2013（3）
公司领导：
随着考普莱·中国冲压零件的日益增多，大多数冲压件对于整车厂来说仅仅是半成品，其后续需要将单个冲压件与外购件（螺母、螺柱等）等焊装在一起，形成总成件交付客户。目前考普莱·中国生产的冲压件需运输到英国考普莱焊装后才能交付客户，增加了生产成本。为了使国内生产的零件能够直接交付客户、减少中间环节、降低生产成本，新增焊装设备显得尤为重要。我司目前的在制品需焊装零件汇总如下：
从市场部获悉，上表中涉及的L538MY项目客户捷豹路虎已于2015年6月份进入整车量产；X761项目将于2016年1月份进入量产；L538C项目将于2016年2月份进入量产。表中涉及的产量为从2015年10月份到2016年3月份的订单，随着客户的整车量产，市场部预测2016年的订单量将会远远大于今年订单量。
下表根据市场部从英国考普莱获取部分产品报价分析单中得出：
（注：上表中只涉及焊装工序相关内容，并未考虑冲压工序）
根据前期市场调研，结合我司2015年实际生产需求与生产周期，制定焊接项目初期方案：
变频逆变交直流点凸焊机DNTB-150型号3台，CNC变频逆变交直流点凸专用焊机（用于产品GJ32-613A98，焊装时需将垫片的配套模具运至国内工厂）1台；M6螺母输送机3台，M8螺母输送机1台，M10螺母输送机1台，M6螺柱输送机2台；配套治具20套。（随着后续产能的提高，将逐步增加焊装设备数量。）
焊装件配套试验设备：体式显微镜、等离子切割机、砂轮切割机、镶嵌成型机、磨抛机、通风柜、酸、扭力扳手、钳台桌等。焊装及检测设备报价评估：经过前期与广东普电、上海豪精等焊接设备厂家的交流，其中设备部分： 变频逆变交直流点凸焊机报价约为12万元/台；数控变频逆变交直流点凸专用焊机报价约为20万元/台；输送机报价约为6万元/台：合计约为98万元。工装治具部分：
L538MY项目工装治具约为1万元/套；X761项目工装治具约为2万元/套；L538C项目工资装治具1.8万元/套：合计约为29万元。检测试验部分约为25万元。
预计焊装设备及检测设备总投资额约为150万元
目前考普莱·中国的L538MY及X761项目已进入平稳生产，L538C项目也在陆续进入生产，所以后续对冲压件的焊装生产也显得迫在眉睫。相对于冲压，焊装设备投入资金少，回报快，且如果考普莱·中国要成为捷豹路虎的一级供应商，焊装工序必须实现本厂化。上述方案是否可行？请领导批示！
考普莱工程部
2015年11月20日
考普莱生产车间
新增焊装设备可行性报告
编制：考普莱工程部
审核：
审批： ±
1.1 焊接结构要求控制变形 (一般是指塑
性好, 刚性小的薄壁焊接结构) 时, 可选用刚性固定法焊接、反变形法焊接和逆向分段焊接法等。
1.2 焊接结构要求控制应力 (一般是指空
淬倾向大, 塑性差的焊接材料, 合金钢管对接焊、缸体补焊等) 时, 可选用预热焊接、焊后回火焊接、锤击焊缝法焊接等。
1.3 焊接若以减少变形为主, 则尽可能使
各条焊缝的变形限制到最小值或其变形方向相反、相互抵消, 可选用对称焊、逐步退焊、分中对称焊、跳焊等。
1.4 焊接若以降低应力为主, 则尽可能使
各条焊接焊缝能自由收缩或受阻碍较小, 应先焊收缩量大的焊缝, 焊缝方向指向自由端, 焊后回火等。
1.5 焊接限制波浪变形, 以刚性固定法焊接较好;
限制角变形焊接和弯曲变形焊接, 以反变形法焊接或刚性固定法焊接联合使用。原则是:刚性小的焊件采用弹性反变形, 刚性大的焊件则以塑性反变形较好。
1.6 焊接纵向或横向收缩, 一般采用下料时预留长度来补偿其缩短量。
大厚度焊件焊接时, 焊缝存在的应力是沿空间三个方向作用的。三个方向的应力会显著降低焊缝金属的强度和冲击韧性, 导致裂纹。因此, 焊接厚壁管时要采取措施降低焊接残余应力, 通常采用的办法是焊前预热、对称焊和多层多道焊。
2 焊接应力的消除方法主要有:
2.1 利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力。
焊接残余应力产生的根本原因是由于焊缝在冷却过程中的收缩, 因此, 焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域, 使金属展开, 能有效地减少焊接残余应力。据测定, 利用锤击法可使残余应力减少1/2~1/4。锤击焊缝时, 构件温度应当维持在100~150℃之间, 或在400℃以上, 避免在200~300℃之间进行, 因为此时金属正处于蓝脆阶段, 若锤击焊缝容易造成断裂。
多层焊时, 除第一层和最后一层焊缝外, 每层都要锤击。第一层不锤击是为了避免产生根部裂纹;最后一层通常焊得很薄, 主要是为了消除由于锤击而引起的冷作硬化。
2.2 利用振动法来消除焊接残余应力。
构件承受变载荷应力达到一定数值, 经过多次循环加载后, 结构中的残余应力逐渐降低, 即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。振动法的优点是设备简单、成本低, 时间比较短, 没有高温回火时的氧化问题, 已在生产上得到一定应用。
2.3 利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力。
焊接时, 加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位, 使之与焊接区同时膨胀和同时收缩, 就能减小焊接应力, 这种方法称为“加热减应区法”, 加热的部位就称之为“减应区”。利用“加热减应区法”减小焊接应力, 关键在于正确选择“减应区”的部位, 总的原则是选择那些阻碍焊接区自由膨胀和伸缩的部位。必须注意, 焊接区本身绝不能作为减应区的部位, 因为那时焊接应力非但不减小, 相反还会增加。实际操作时, 检验减应区的部位是否选择正确, 可用气体火焰在该处加热一下, 若焊接缝隙处张开, 则表示选择正确。
2.4 利用降低结构局部刚来控制焊接残余应力。
构件的刚度增加时, 焊后的残余应力将显著加大。因此, 在条件许可时, 焊前采取一定的工艺措施, 将焊接区域的局部刚度降低, 能有效地降低焊接残余应力。例如, 一圆形封头补焊时, 需加一塞块。因封头较厚又是封闭焊缝, 所以焊接应力很大, 焊后在焊缝中经常发现裂纹。今在靠近焊缝处开两圈缓和槽, 降低了接头处的局部刚度, 使焊接应力大为降低, 有效地防止了裂纹。
2.5 利用预热法来控制焊接残余应力。
构件本体上温差越大, 焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热, 能减小温差和减慢冷却速度, 两者均能减小焊接残余应力。预热法经常用于减小合金钢 (奥氏体不锈钢除外) 、厚板、刚度大的构件焊接时产生的应力。若构件整体预热有困难时, 可采用局部预热, 即在焊缝及其两侧不少于80mm处进行加热。因为加热区太窄, 会造成新的温差应力。
2.6 利用高温回火来消除焊接残余应力。
由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点, 而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时, 应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力, 则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度, 所以一般所取的回火温度接近于这个温度。
2.6.1 整体高温回火。
将整个构件放在炉中加热到一定温度, 然后保温一段时间再冷却。通过整体高温回火可以将构件中80%~90%的残余应力消除掉, 这是生产中应用最广泛、效果最好的一种消除残余应力的方法。回火时间随构件厚度而定, 钢按每毫米壁厚l~2min计算, 但不宜低于30min, 不必高于3h, 因为残余应力的消除效果随时间迅速降低, 所以过长的处理时间是不必要的。
2.6.2 局部高温回火。
只对焊缝及其局部区域进行加热消除残余应力。消除应力的效果不如整体高温回火, 此方法设备简单, 常用于比较简单的、刚度较小的构件, 如长筒形容器、管道接头、长构件的对接接头等焊接残余应力的消除。
2.7 利用温差拉伸法来消除焊接残余应力。
温差拉伸法消除焊接残余应力的基本原理与机械拉伸法相同, 主要差别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。温差拉伸法是在焊缝两侧各用一个宽度适当的氧乙炔焰焊炬进行加热, 在焊炬后面一定距离, 用一根带有排孔的水管进行喷水冷却。氧乙炔焰和喷水管以相同速度向前移动。这就形成了一个两侧温度高 (峰值约为200℃) 、焊接区温度低 (约为100℃) 的温度差。两侧金属受热膨胀对温度较低的区域进行拉伸, 这样就可消除部分残余应力。据测定, 消除残余应力的效果可达50%~70%。
2.8 爆炸法。
通过布置在焊缝附近的炸药带, 引爆产生的冲击波与焊接残余应力的交互作用, 使金属产生适量的塑性变形, 从而消除焊接残余应力的方法, 叫焊接残余应力爆炸法。
责任编辑:孙兆杰
摘要：针对如何选用降低焊接应力, 减少焊接变形原则及焊接应力的消除方法进行论述。
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