《機電設備故障診斷與維修》（王仲）527-2 教案 第8課 認識焊接修復技術(shù)

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課題認識焊接修復技術(shù)課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：（1）理解常見焊接技術(shù)的焊接工藝（2）能夠用焊接修復技術(shù)修復破損零件素質(zhì)目標：感受焊接修復技術(shù)的實用性，培養(yǎng)學生勤于思考的習慣，幫助學生樹立創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，培養(yǎng)精益求精的工匠精神教學重難點教學重點：焊接修復技術(shù)的選用，常見焊接修復技術(shù)的工藝過程教學難點：常見焊接修復技術(shù)的工藝過程教學方法案例分析法、問答法、討論法、講授法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計第1節(jié)課：→→→傳授新知（35min）第2節(jié)課：→任務實施（20min）→實操練習（15min）→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學過程主要教學內(nèi)容及步驟設計意圖第一節(jié)課課前任務【教師】布置課前任務，和學生負責人取得聯(lián)系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務請大家了解焊接修復技術(shù)的種類?！緦W生】完成課前任務通過課前任務，使學生了解本次課的主要內(nèi)容，增加學生的學習興趣考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】班干部報請假人員及原因培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況問題導入

（8min）【教師】介紹焊接修復技術(shù)，并提出相關問題焊接修復技術(shù)是利用焊接方法修復失效零件的技術(shù)，該技術(shù)可用于恢復零件尺寸和形狀，也可使零件表面獲得特殊性能。焊接修復技術(shù)應用廣泛，具有焊修質(zhì)量好、效率高、成本低、操作簡便、便于現(xiàn)場施工等特點。雖然焊接修復技術(shù)還有一些技術(shù)缺陷，但隨著技術(shù)的進步，它的缺點大部分都已被克服。常見的焊接修復技術(shù)都有哪些？【學生】聆聽、思考、回答通過問題導入的方法，引導學生主動思考，激發(fā)學生的學習興趣傳授新知

（35min）【教師】講解堆焊和補焊的相關內(nèi)容一、堆焊堆焊是為了增大零件尺寸、恢復零件或使其表面有特殊性能的熔敷金屬而進行的焊接。堆焊可以修復各種軸類、軋輥類零件，以及工具、模具等。堆焊修復技術(shù)在工程機械、冶金、農(nóng)機、石油化工等行業(yè)應用十分廣泛。?【教師】開展主題討論：結(jié)合教材，請同學們討論、總結(jié)堆焊的分類及其特點?【學生】結(jié)合教材及課程資源，分組討論?【教師】巡回指導，查看各小組討論情況【教師】總結(jié)堆焊的分類【學生】聆聽、思考、記錄1．堆焊的分類根據(jù)使用目的的不同，堆焊主要分為以下四類。1）耐磨堆焊耐磨堆焊可減輕焊件表面的磨粒磨損、腐蝕、沖擊或氣蝕。2）包層堆焊包層堆焊是在碳鋼或者合金鋼母材上堆焊一定厚度的填充金屬，可使焊件表面具有耐腐蝕性。3）隔離層堆焊隔離層堆焊是指在焊接異種材料，或有特殊要求時，為了保證接頭的質(zhì)量和性能，預先在母材表面或接頭的坡口上熔敷一定成分的金屬層（又稱隔離層）。4）增厚堆焊增厚堆焊可在焊件表面、接頭邊緣，為了恢復或達到構(gòu)件所要求尺寸而添加金屬。2．堆焊的方法?【多媒體】PPT圖表展示堆焊的方法及其使用設備和對應的特點，教師結(jié)合PPT講授常用的堆焊方法有氧-乙炔焰堆焊、電弧堆焊、等離子弧堆焊、埋弧自動堆焊等。堆焊方法使用設備特點氧-乙炔焰堆焊使用焊絲和焊劑，常用合金鑄鐵及鎳基、銅基的實心焊絲；設備有乙炔瓶、氧氣瓶、解壓器、焊炬和輔助工具等成本低，操作較復雜，多用于修復批量不大的零件；火焰溫度較低，稀釋率小，單層堆焊厚度可小于1mm，堆焊層表面光滑電弧堆焊使用堆焊焊條；設備有焊條電弧焊機、焊鉗及輔助工具等用于小型或復雜形狀零件的堆焊修復和現(xiàn)場修復；操作靈活，成本低等離子弧堆焊使用合金粉末或焊絲作為填充金屬；設備成本高溫度高，熱量集中，稀釋率低，熔敷率高，堆焊零件變形小，外形美觀；易于實現(xiàn)機械化和自動化埋弧自動堆焊使用焊絲和焊劑；設備為埋弧堆焊機，其具有送絲機構(gòu)，隨焊機托板沿零件軸向移動用于具有大平面和簡單圓形表面零件的堆焊修復；具有堆縫光潔，結(jié)合強度高，修復層性能好，效率高，應用廣泛等優(yōu)點3．堆焊合金為了滿足零件性能方面的要求，堆焊修復首先要選用合適的堆焊合金。堆焊合金種類很多，一般可結(jié)合零件的失效形式，選擇成本低、焊接性能好的堆焊合金。常用的堆焊合金有鐵基堆焊合金、鈷基堆焊合金、鎳基堆焊合金、銅基堆焊合金和碳化鎢堆焊合金。選擇堆焊合金時，應主要考慮使用要求和經(jīng)濟性兩個方面，具體選擇步驟如下。①分析工作條件，確定失效類型及其對堆焊層的要求。②按一般規(guī)律選擇幾種可行的堆焊合金和堆焊方法。③分析堆焊合金與基材的相容性，同時要考慮熱引力和裂紋傾向的大小，初步制訂堆焊工藝。④進行堆焊試驗。⑤根據(jù)使用壽命和成本進行評價，確定堆焊材料和堆焊方法的最佳組合方案。⑥制訂嚴密的堆焊工藝。4．堆焊的一般工藝【教師】PPT圖文講授堆焊的一般工藝【學生】觀看、聆聽、思考、記錄堆焊的一般工藝步驟如下。①焊前準備。進行堆焊層母材表面處理，將表面鐵銹等所有污物去除干凈，確定表面處理干凈；對焊體內(nèi)表面進行滲透探傷，有缺陷的要進行處理。②焊條烘干。焊接時焊條應放在保溫筒內(nèi)，保溫筒隨時帶電保溫，保持干燥。焊條在空氣中暴露時間不大于4h。③預熱。采用履帶、保溫棉保溫，將履帶均勻布置在焊體上并用保溫棉完全包裹起來，盡可能保證加熱均勻。④堆焊。堆焊時采用直流反接，焊條與焊件表面盡量保持垂直狀態(tài)，運條要快且直。室外工作應有擋風措施。⑤檢測。在堆焊完過渡層、堆焊完蓋面層、環(huán)縫組對前和打壓后各進行一次整體滲透探傷。若有缺陷，則須按要求返修。?【互動】教師介紹完堆焊的一般工藝后，采用“你問我答”的形式，加深鞏固學生對堆焊工藝的理解掌握程度【學生】自行掃碼觀看配套微課，如遇問題可詢問老師二、補焊補焊是指為修補鍛件、機械加工件、鑄件等的缺陷而進行的焊接。1．鋼制零件的補焊鋼制零件的補焊一般應用電弧焊。低碳鋼零件焊接性良好；中、高碳鋼零件焊接性差，容易在不同區(qū)域產(chǎn)生熱裂紋、冷裂紋和氫致裂紋。為了防止中、高碳鋼零件在補焊過程中產(chǎn)生裂紋，可以采取以下措施。①零件焊前預熱，中碳鋼一般為150～250℃，高碳鋼為250～350℃。②盡可能選用低氫焊條，以增強焊縫的抗裂性。③采用多層焊，使結(jié)晶粒細化，改善性能。④焊后熱處理，以消除殘余應力。一般中、高碳鋼焊后先采取緩冷措施，再進行高溫回火，推薦溫度為600～650℃。2．鑄鐵零件的補焊鑄鐵零件在機電設備中所占比例較大，而且很多是重要的基礎件。由于這些零件體積大、結(jié)構(gòu)復雜、加工制造周期長，所以損壞后常需補焊修復。鑄鐵零件在補焊時，有以下特點。①鑄鐵的含碳量高，焊接性能差。焊接時，由于零件吸熱、冷卻速度快，在焊縫處易產(chǎn)生白口組織，其硬度高，難以切削加工，而且易產(chǎn)生裂紋。②由于鑄鐵件結(jié)構(gòu)復雜，補焊時會產(chǎn)生較大的焊接應力，容易引起零件變形，薄弱部位產(chǎn)生裂紋。③鑄鐵件由于易受腐蝕，補焊很困難。?【多媒體】PPT圖表展示鑄鐵零件的補焊方法，詳表見教材，教師詳細介紹不同補焊方法的工藝過程及特點。常用鑄鐵零件的補焊方法較多，如灰鑄鐵件的補焊可選用電弧焊冷焊法，球墨鑄鐵的補焊可選用氣焊熱焊法。補焊方法特點氣焊熱焊法焊前預熱至600℃左右，在400℃以上施焊，焊后在650～700℃保溫緩冷。采用鑄鐵填充料，焊件應力小，不易裂，可加工冷焊法焊前不預熱，只用焊炬烘烤坡口四周或加熱減應區(qū)，焊后緩冷。采用鑄鐵填充料，焊后不易裂，可加工，但減應區(qū)選擇不當有開裂危險電弧焊熱焊法采用鑄鐵心焊條，溫度控制同氣焊熱焊法，焊后不易裂，可加工半熱焊法采用鋼心石墨型焊條，預熱至400℃，焊后緩冷，強度與母材近似，但加工性不穩(wěn)定冷焊法采用非鐵組織焊條，焊前不預熱，要嚴格執(zhí)行冷焊工藝要點，焊后性能因焊條而異釬焊用氣焊火焰加熱，銅合金作釬料，母材不熔化，焊后不易裂，加工性好，強度因釬料而異【資料卡】鑄鐵零件補焊時的焊條可分為鑄鐵冷焊焊條和鑄鐵熱焊焊條。焊前零件不預熱或預熱溫度低于200℃時，應使用鑄鐵冷焊焊條；反之，則使用鑄鐵熱焊焊條?！疽曇巴卣埂库F焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將放置釬料的待焊件加熱到高于釬料熔點而低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的過程，詳情見教材。釬焊焊縫強度低，一般只用于強度要求不高的零件裂紋和斷裂的修復，并且需要設計和選擇合理的接頭形式來增加強度?！緦W生】聆聽、思考、理解、記錄通過主題討論，加深學生對不同堆焊特點的理解，掌握堆焊的要點通過“你問我答”趣味活動，學生容易掌握，活躍課堂氣氛圖表展示更為直觀，學生容易接受理解第二節(jié)課任務導入（5min）【教師】現(xiàn)場展示焊接專用設備、堆焊焊條、機加工設備、熱處理設備、受損軋輥，并對其進行簡單介紹，然后布置任務“堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥”請同學們運用所學知識，在實訓室利用相關設備完成堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥任務。【學生】聆聽、記錄使用任務驅(qū)動法教學，通過展示實訓平臺，讓學生對實訓設備有所了解任務實施（20min）【教師】介紹堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥的步驟一、實施方案1．組織形式每6～8位同學組成一組，以組為單位采用堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥。2．作業(yè)準備焊接專用設備、堆焊焊條、機加工設備、熱處理設備、受損軋輥等。二、操作步驟【示范】教師邊講實操步驟，邊示范重點操作1．前處理1）無損探傷堆焊修復前要用專用檢測設備對受損軋輥進行無損探傷（詳情見教材），以確定零件受損部位及破壞形式。2）焊前處理首先，對受損軋輥表面進行粗車加工，去除軋輥表面的疲勞層及裂紋缺陷。其次，清洗除油、去除氧化鐵皮等。最后，修磨破損區(qū)域，注意不得有氣孔、夾渣、裂紋等，以使后續(xù)形成的堆焊層具有較強的結(jié)合力。3）零件預熱因為受損軋輥的輥徑大、剛性大、冷卻速度快，容易產(chǎn)生焊接裂紋，所以需要在焊接前對其預熱。預熱時應均勻加熱，預熱溫度由軋輥和堆焊材料決定。4）焊條烘干選擇好合適的焊條后，還需要對焊條進行烘干，以防后續(xù)焊接時焊層干裂和零件變形。2．堆焊修復將前處理過的軋輥放在焊接設備上進行堆焊修復，連續(xù)堆焊3～5層。堆焊時應不中斷，保持軋輥在水平位置，并使堆焊區(qū)域尺寸大于原設計圖樣要求。3．后處理堆焊后要對軋輥進行后處理，以改善其金屬組織。首先，應控制緩冷速度，使其與加熱速度大致相同，冷卻至100℃時保溫一定時間，冷卻至50℃以下可不再控制冷速；其次，對軋輥進行回火處理，以消除殘余應力；最后，利用修整打磨設備和工具修整堆焊后的軋輥，直至焊接修復區(qū)零件特征尺寸達到原設計圖紙要求?！緦W生】學習相關操作步驟，如遇問題可詢問老師【教師】巡堂輔導，及時解決學生遇到的問題通過教師示范操作，讓學生了解實操過程及實操過程中的注意事項，將所學知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學生的實操能力實操練習（15min）【教師】展示“堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥”的效果，介紹實操應注意事項，并要求學生以小組為單位進行實操觀看效果、聆聽要求、實操堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥【教師】安排每組做得最快、最好的學生輔導其他學生進行操作，并解答學生遇到的問題?【任務評價】開展任務評價活動，并將評價結(jié)果填入任務評價表，詳表見教材?【教師】點評各組實操情況，并打分?【學生】組間互評、組內(nèi)自評，并打分通過實操練習堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥，使學生鞏固所學知識，并以學生為主體，針對學生接受能力的差異性，讓優(yōu)秀學生帶動其他學生掌握知識課堂小結(jié)

（3min）【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點本節(jié)課學習了焊接修復技術(shù)的分類，堆焊和補焊的一般工藝過程，并且實操采用堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥，鞏固了堆焊的工藝過程和操作要點，學以致用。希望大家在課下多加學習，鞏固所學知識，能夠進行簡單的