《焊接結構》實驗教學大綱

《焊接結構》實驗教學大綱一、課程基本情況課程代碼：101134223404課程名稱（中/英文）：焊接結構/WeldedStructure課程類別：專業(yè)必修課程課程性質：必修課程類型：課程實驗總學分：2總學時：32實驗/實踐學時：6適用專業(yè)：焊接技術與工程適用對象：本科先修課程：冶金傳輸基礎、工程力學、焊接冶金學開課學院：材料科學與工程學院二、課程簡介1.課程內容實驗一平板焊接變形的測量與分析（1）平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本測量方法學習。（2）平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產生原因和分布規(guī)律的分析。（3）不同厚度、不同線能量對收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響因素分析。實驗二焊接加熱及冷卻過程中接頭動態(tài)彎曲變形的測量與分析（1）觀察焊接縱向和橫向變形的形成過程和影響因素，了解和掌握焊接變形的測量方法和儀器設備使用。（2）理解沿板條縱向邊緣敷焊時，焊接縱向彎曲變形的動態(tài)過程，并深入了解焊接過程中瞬時彎曲撓度的變化規(guī)律。（3）測定結構因素及焊接線能量對于焊接彎曲撓度的影響。實驗三焊接殘余應力的測量（1）學習采用應力釋放法測量焊接殘余應力的原理和方法，初步掌握測試操作技能。（2）理解對接接頭中焊接殘余應力的分布規(guī)律。（3）了解焊接工藝、方法對焊接殘余應力分布的影響。2.對接培養(yǎng)的崗位能力能夠選擇合適的測量工具，針對不同的焊接結構進行分析，使用科學的方法對各種變形進行測量，對結構焊接的殘余應力進行測量，分析各種測量方法的特點，為焊接結構的設計及焊接結構的檢驗提供依據。培養(yǎng)實際動手能力及對復雜工程的綜合分析和設計能力。實驗分組進行，讓學生認識到在團隊中發(fā)揮自己的優(yōu)勢、尊重他人的意見是取得成功的關鍵。同時，通過團隊協(xié)作培養(yǎng)學生的集體榮譽感和歸屬感。實驗過程中，嚴格按照操作規(guī)范，培養(yǎng)學生的安全意識，讓他們始終將安全放在首位，嚴格遵守操作規(guī)程和安全規(guī)范，確保自己和他人的安全。鼓勵學生參與科研項目和實踐活動。三、實驗教學目標1.通過實驗了解平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本測量方法。了解焊接過程中瞬時彎曲撓度的變化規(guī)律。學習設備的操作操作過程，學會預置所有參數，嚴格按照程序操作，并且在實驗中提高實驗安全意識，以及對社會、健康、環(huán)境、安全、法律及文化的影響，并做出合理評價，理解應承擔的責任。2.通過實驗熟悉能夠對平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產生原因和分布規(guī)律進行分析。分析不同厚度、不同線能量對收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響因素。提高設計實驗、收集、處理、分析與解釋數據的能力，通過信息綜合得到合理有效的結論并應用于工程實踐。3.學會分析焊接結構在生產過程中的變形規(guī)律，及變形和殘余應力對焊接結構的影響，提高對復雜工程的設計能力。4.了解焊接變形研究的國內外發(fā)展前景，提高多學科融合的思維能力，成為社會主義市場經濟需要的高層次復合型人才。四、實驗項目及學時安排序號實驗項目名稱實驗學時實驗類型實驗要求每組人數備注1平板焊接變形的測量與分析2綜合性必做52焊接加熱及冷卻過程中接頭動態(tài)彎曲變形的測量與分析2綜合性必做53焊接殘余應力的測量2綜合性必做5五、實驗內容實驗一平板焊接變形的測量與分析實驗目的：（1）熟練操作常用的焊接設備，學會平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本測量方法。（2）能夠對平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產生原因和分布規(guī)律進行分析。（3）分析不同厚度、不同線能量對收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響因素。實驗設備：電焊機、焊板焊條（酸性）、引伸儀、游標卡尺、鋼板尺實驗內容及步驟：（1）橫向收縮變形的測量橫向收縮變形采用引伸儀來測量。引伸儀結構見圖1。1百分表2鉸鏈3活動支腿4固定支腿5彈簧圖1-1引伸儀結構示意圖對應圖4中A、B、C、F、G、H六條橫線，把引伸儀的活動支腿3放在豎線L上的洋沖孔內，拉動引伸儀，是活動支腿4放在豎線P上對應的孔內，從百分表中讀出焊前孔間距的原始數值B0，焊后測出間距數值B1。分別填入附表內，其差值即為焊接所引起的橫向收縮變形值。由于上下表面收縮量不一樣，取上下表面差值的平均值即為該位置的橫向收縮變形值。（2）撓曲變形的測量撓曲變形的測量采用帶支腿的鋼板尺和游標卡尺來測量。圖1-2撓曲變形測量示意圖如圖2所示，1為帶支腿的鋼板尺，2為試件。使用游標卡尺分別測出焊前、焊后的高度h,分別記為h1、h2填入附表內，其差值即為焊接所引起的撓曲變形。對2mm板需測量圖1中J、K、L、M、N、P、Q、R八條豎線上的撓曲變形。對6mm板需測量圖2中J、L、M、N、P、R六條豎線上的撓曲變形。（3）角變形的測量與計算角變形的測量同樣采用帶支腿的鋼板尺和游標卡尺來測量，但需進行計算。如圖3所示，可以分別計算出α1、α2。在h1、L1和h3、L2為定值時，只要測出h2、h4的值，就可以計算出α1、α2，也即可算出角度來。由于所用試件焊前不是絕對平整，焊前焊后均應測量，其差值即為焊接所引起的角變形。對2mm板要測量圖4中A、B、C、D、E、F、G、H八條線上的角變形。對6mm板要測量圖5中A、B、C、F、G、H六條線上的角變形。圖1-3角變形的測量示意圖試板尺寸：2mm×150mm×300mm（Q235鋼）6mm×150mm×300mm（Q235鋼）圖1-46mm板測點分布6mm板：橫向收縮、角變形以及撓曲變形均測。2mm板：只測角變形及撓曲變形。對2mm、6mm板按下表中的兩種規(guī)范各焊一塊。表1-1焊接規(guī)范板厚焊接電流2mm鋼90A110A6mm鋼170A190A2~4mm鋁合金120A200A實驗二焊接加熱及冷卻過程中接頭動態(tài)彎曲變形的測量與分析實驗目的：（1）觀察清楚焊接縱向和橫向變形的形成過程和影響因素，了解和掌握焊接變形的測量方法和儀器設備使用。（2）理解沿板條縱向邊緣敷焊時，焊接縱向彎曲變形的動態(tài)過程，并深入了解焊接過程中瞬時彎曲撓度的變化規(guī)律。（3）測定結構因素及焊接線能量對于焊接彎曲撓度的影響。實驗設備：直流(或交流)電焊機、板條夾持裝置(自制)、試驗臺(自制)、百分表、鉗形電流表圖2-1試驗臺示意圖實驗內容及步驟：（1）將400*100*10mm試板固定到試驗臺上（見圖1）（2）選定測量點接測量用的磁力百分表。（3）調整百分表指針，使其指示在刻度范圍的中間位置（“5”左右位置）（4）在試板上進行敷焊，記錄撓度變化過程（焊接開始后每隔5秒讀一次數，停弧后每隔10秒讀一次，直到撓度f直基本不變?yōu)橹梗?）記錄內容：焊接電流（A）、電壓（V）、撓度（f）（6）改變電流大小，重做，記錄。實驗三焊接殘余應力的測量實驗目的：（1）學會采用應力釋放法測量焊接殘余應力的原理和方法，初步掌握測試操作技能。（2）理解對接接頭中焊接殘余應力的分布規(guī)律。（3）了解焊接工藝、方法對焊接殘余應力分布的影響。實驗設備：電焊機、鉆孔裝置、靜態(tài)電阻應變儀、萬用表、測量殘余應力的應變花、鉗式電流表實驗內容及步驟：1.實驗準備（1）用砂布打磨試板上待測部位表面，然后用丙酮除去試板表面油污。（2）對待用的應變片進行外觀檢查；用數字萬用表測量其阻值，要求每片應變花上的三個應變片的阻值差≤±0.1Ω。（3）定出鉆孔和貼片的位置。（4）將應變片待貼面用除油污，再滴上少許502膠水，涂勻，稍晾片刻后將應變片貼于試件待測點位置。（5）用數字萬用表檢查應變片的粘貼質量，要求應變花的引線與試板間的絕緣電阻≥200Ω。2.應變測量（1）將試件上各應變花分組接入電阻應變儀回路。（2）調節(jié)電阻應變儀，將各應變花的初始應變讀數εA、εB、εC均調至0值。（3）將鉆孔裝置通過放大鏡與測點粗對中；再用502膠水將其底座固定在試件上；而后精確對中測試點；再將放大鏡換為鉆具進行鉆孔，鉆孔深度h應大于2mm，鉆速≤400轉/min。（4）停鉆后每隔3min記錄一次εA、εB、εC值，直到相鄰兩次讀數相差1με或相同時，以最末兩次讀數的平均值作為實驗數據，進行記錄。（5）更換測試點，重復實驗步驟3～4。六、實驗報告格式實驗名稱實驗目的實驗原理（三）實驗設備（四）實驗內容及步驟（五）結果與分析（六）問題討論七、考核方式（一）實驗成績的構成實驗成績占本門課程總成績20%，參考實驗考勤、實驗操作及實驗報告成績綜合給定。（二）評分標準1.實驗成績以百分制或五級制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）填報，按比例記入該課程成績中。2.多個實驗項目的要最后填報平均成績。3.按照實驗指導書的具體要求，根據每個學生實驗前的預習準備，實驗過程的考查，實驗操作情況及實驗報告的質量，綜合給出實驗成績。4.實驗評分應包括三個方面：（1）實驗預習及實驗紀律占20%：（2）實驗操作占40%：（3）實驗報告40%；評分等級：評定成績分優(yōu)、良、中、及格和不及格五個等級。優(yōu)：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下，也可以以百分制給出兩個實驗的綜合成績。實驗成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）實驗預習及實驗紀律（20%）實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，掌握實驗內容，掌握實驗安全操作規(guī)程，遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，較好的掌握實驗內容、掌握實驗安全操作規(guī)程，遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，了解實驗內容、實驗安全操作規(guī)程，較遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，基本了解實驗內容、實驗安全操作規(guī)程，較遵守實驗紀律實驗前未能按照實驗要求，未提前預習，不了解實驗內容、未能掌握實驗安全操作規(guī)程實驗操作（40%）能夠根據實驗目的，獨立設計優(yōu)化實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，且操作規(guī)范；準確記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行綜合的分析討論，得出合理的實驗結果能夠根據實驗目的，獨立設計實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，操作較為規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象較為準確，并對實驗現(xiàn)象進行綜合的分析討論，得出較為合理的實驗結果能夠根據實驗目的，設計實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，操作基本規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行分析討論，得出實驗結果能夠根據實驗目的，設計出基本的實驗步驟，基本能完成實驗操作，操作基本規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行初步分析討論，得出實驗結果不能根據實驗目的，設計出相應的實驗步驟，不能完成實驗操作或操作不規(guī)范；不能記錄實驗現(xiàn)象，不能對實驗現(xiàn)象進行分析討論，不能得出實驗結果實驗報告（40%）實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數據合理，數據處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數據較為合理，數據處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠較好的完成實驗報告中提出的