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焊接工艺学
第一节（第1，第2课时）
绪论
教学目的：让学生对焊接技术从宏观上进行了解，了解焊接的分类，焊接结构的优缺点，并对现代焊接技术的应用及成就、展望进行讲解，激发学生投身焊接专业学习的热情。
教学方法：通过计算机幻灯展示焊接结构的实物，配合直观的幻灯片 对上述教学目的所涉及的内容逐一展示，结合提问互动，活跃课堂气氛，调动学生积极主动思考。课后布置少量作业，以督促学生在课后复习所讲授的内容，消化吸收所学知识。
教学内容：
一、焊接的概念和分类
金属结构的连接方法：
1、可拆卸连接，即拆卸时零件基本不破坏。
如螺栓、键、销的联结。（比如汽车变速箱齿轮与轴之间的键联结）
2、永久性连接，即拆卸就意味着零件的毁坏。如铆接、焊接等。（如天津火车站前方的解放桥即采用铆接结构）
焊接：就是将两种或两种以上同类或异种材料通过原子或分子 之间的结合和扩散连成一体的工艺过程。 焊接方法的分类：
1、熔焊：是在焊接过程中，将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。
2、压焊：是在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。如电阻对焊等。
3、钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料溶湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连续焊接的方法。如烙铁钎焊，火焰钎焊等。
金属焊接分类
二、焊接结构的优缺点
1、优点：与铆接结构、铸件、锻件相比，具备下列优点：（1）重量轻、节省金属。实践证明，焊接结构比铆接结构节省金属15%~20%；比铸件节省金属30%以上。比锻件也有不同程度的节省。（2）焊接结构比铆接结构、铸件强度高，接头密封性好。（3）焊接结构劳动量小，生产率高，加工及装配容易，可以多人同时作业。
（4）焊接时噪声小，劳动条件好。（5）容易实现机械化和自动化。
2、焊接的缺点：
（1）焊接容易引起变形和产生内应力，焊后有时要作校正处理。对重要构建还要进行焊后热处理，以改善焊缝组织和消除内应力。（2）某些焊接方法会产生强光或有害气体和烟尘，必须采取相应的劳动保护措施，以保护作业人员的健康。（3）先进的焊接方法的设备相当昂贵。
第2课时
三、焊接技术的现状和展望
焊接技术是现代工业高质量、高效率制造技术中不可缺少的一种加工技术。焊接制造工艺具有多学科综合技术的特点。 进入20世纪50年代后，新焊接方法以空前的速度发展。据有关资料介绍，全世界钢铁产量中约有50%左右是通过焊接加工由原材料变成成品的。目前，很多焊接作业已采用机械化、自动化、数控、人工智能等很多高新技术。据有关资料不完全统计，在一些工业发达国家焊接机械化的平均水平已达70%～80%，而我国只有20%～30%，绝大部分焊接作业离不开人工操作。
随着生产的发展和科学技术的进步，焊接已成为—门独立的学科，并广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门，在我国的国民经济发展中，尤其是制造业发展中，焊接技术是一种不可缺少的加工手段。
举实例：西气东输工程项目，全长约4300公里的输气管道，焊接接头的数量竟达35万个以上，整个管道上焊缝的长度至少1万5千公里。国家大剧院一共用了6700吨钢材，焊缝长达100公里，如果不算已经焊好的预制件，就现场焊缝加起来也有35公里长，需要100多名优秀的焊工，耗用87吨焊条。北京奥运会鸟巢用的钢材11万吨，焊缝长达320公里，所用的焊条20100吨，可以足足绕地球赤道三圈。离开焊接，简直无法想象如何完成这样的工程。
注：教学时采用PPT课件巨幅相片载入，此处仅作为提示。
提问：同学们举一些你知道的或见过的焊接结构实例。
结合汽车服务及日常生活在焊接方面的补充举例，说明焊接无处不在！突出其重要性！激发学生学习热情。
焊接技术的发展趋势
发展高效、自动化、智能化、节能、环保型的焊接，并适应21世纪新型工程材料发展趋势的焊接工艺、设备和耗材。
四、焊接工作者的使命和责任
进入二十一世纪后，焊接作为制造业中的一个重要组成部分得到了迅速的发展，这给我国焊接产业带来了前所未有的发展机遇，也为广大电焊工职业的从业者提供了施展才华的舞台和机会。发展国家制造焊接结构的钢材占钢总产量的约70%。焊接量越来越大，焊接技术要求越来越严格，我们即将从事焊接事业的人必须加倍努力，刻苦
钻研焊接理论和实际操作技术，才能成为合格的专业人才，学一技之长，谋一生之业！
“电焊工”职业在国外的发展状况是专业化程度提高，而操作日趋简便化、自动化、一体化，这是与国外电焊技术高度发展相对应的。国外普遍采用自动电焊设备，其自动化程度及控制精度高，焊接质量稳定。这就要求电焊工不但要掌握电焊方面的基础知识和专业技能，还要能使用和操作各类先进、精密的电焊设备和控制、检测仪器。因此，电焊工往往要经过较长时间系统和全面的培训、教育，才能胜任电焊岗位的工作。 难解的“焊工情结”。西气东输一个项目工程以每天150元的高薪张榜招聘高级焊工。一家民企老板感叹：“8000元月薪招聘高级焊工！”江苏省昆山市一些企业甚至喊价28万元年薪聘高级焊工。
某市焊接协会最近调查发现，在汽车、锅炉、造船等制造业中，普遍缺乏专业焊工或现有焊工的素质满足不了生产发展和技术创新的新需求，有的已严重影响新产品的开发、产品质量和生产任务的完成。而根据一些省市劳动部门的有关调查和分析预测以及人才交流市场反映的信息表明，在技能型人才的需求与招聘中，焊接工人特别是高级以上的焊接人才是缺口最大的工种之一。
作业：《焊接工艺学》课本第三页第一、第二题。第二节（第3，第4课时）
教学目的：让学生气焊与气割的基本原理、使用条件及特点系统了解，对二者所用材料充分认识，对气焊、气割的安全操作规程全面了解，通过PPT展示让学生直观认识气焊及气割设备的构造。
教学方法：通过计算机PPT幻灯展示让学生直观了解上述教学目的所涉 及的内容。课后布置少量作业，以督促学生在课后复习所讲授的内容，消化吸收所学知识。
第一节
气焊与气割概述
一、气焊基本原理、特点及应用：
1、气焊原理：气焊是利用可燃气体和助燃气体通过焊炬按一定比例混合，熔化被焊金属和填充焊丝，使其形成牢固焊接接头。
2、气焊的特点及应用
气焊设备简单，成本低，操作方便，在无电力供应的地区可以方便地进行焊接，但由于气焊热量分散，热影响区及变形大，因此气焊接头质量不如焊条电弧焊容易保证。
目前，气焊主要应用于非铁金属及铸铁的焊接和修复，碳钢薄板及小直径管道的焊接。气焊火焰还可以用于钎焊、火焰矫正等。
二、气割基本原理、条件、特点及应用
1、气割原理：
气割是利用气体火焰热能，将工件切割处预热到燃烧温度后，喷出高速切割氧气流，使其燃烧并放出热量，从而实现切割的方法。气割过程包括预热、燃烧、吹渣三个阶段。其实质是铁在纯氧中的燃烧过程，而不是熔化过程。
2、气割条件：
金属进行氧气切割需符合下列条件：
（1）金属材料在纯氧中的燃点应低于其熔点，否则金属材料在未燃烧前就熔化了，不能实现切割。
（2）金属氧化物的熔点必须低于金属的熔点，这样的氧化物才能以液体状态从切口处被吹除。
（3）金属材料在切割氧中燃烧时应是放热反应，如是吸热反应，下层金属得不到预热，气割无法继续下去。
（4）金属材料的导热性应小，导热太快，会使金属切口温度很难达到燃点。
（5）金属材料中含阻碍气割过程的元素（如碳、铬、硅等）和易淬硬的杂质（如钨、钼等）应少，以保证气割正常进行及不产生裂纹等缺陷。符合上述条件的金属材料有低碳钢、中碳钢和低合金钢。铸铁、不锈钢、铝、铜及其合金因不符合气割条件，均只能采用等离子切割、激光切割等其它方法。
3、气割的特点及应用
气割的效率高、成本低、设备简单，切割厚度可以达到300毫米以上，并且能够在各种位置进行切割和在钢板上切割各种外形复杂的零件。因此，气割广泛地用于钢板下料、开焊接坡口等。第二节
气焊与气割用材料
一、氧气
氧气本身并不燃烧，但具有强烈的助燃作用。在高压或高温下的氧气与油脂等易燃物接触时，能引起强烈燃烧和爆炸，因此在使用氧气时，切不可使氧气瓶阀、减压器、焊炬、割炬及氧气胶管等沾上油脂。
二、乙炔：是由电石和水相互作用得到的一种无色、带有臭味的碳氢化合物，分子式C2H2.乙炔是可燃性气体，与氧气混合燃烧的火焰温度高达3000——3300℃。它是一种具有爆炸性的危险气体，在一定压力和温度下很容易发生爆炸，因此使用乙炔时必须注意安全。乙炔与铜或银长期接触后会生成爆炸性的化合物，所以不能让乙炔接触纯铜或使用含铜超过70%的铜合金与乙炔接触！
三、液化石油气：是油田开发或炼油厂裂化石油的副产品，主要成分是丙烷、丁烷等碳氢化合物。常温常压下为气态，加压到0.8~1.5MPa，则以液态形式存在，便于装入瓶中储存或运输。
四、汽油：汽油是液体燃料，与氧气混合燃烧的火焰温度高达3000——3300℃。与乙炔＼液化石油气相比成本可节省５０％以上，并且焊接、切割的质量好。具有独特的优势。
五、焊丝：焊丝是气焊时起填充作用的金属丝。常用焊丝有碳钢焊丝＼低合金钢焊丝＼不锈钢焊丝、铸铁焊丝、铜及铜合金焊丝、铝及铝合金焊丝等。使用前必须清除其表面的油污和锈迹。
六、焊剂：是焊接时的辅助熔剂。其作用是与熔池内的金属氧化物相互作用生成熔渣，覆盖在熔池表面，减少有害气体侵入，改善焊缝质量。
第4课时
第三节 气焊与气割设备及工具：
气焊、气割设备及工具主要有氧气瓶、乙炔瓶、减压器、氧气管、焊炬、割炬等。
一、氧气瓶：采用合金钢经热挤压制成。瓶体外表涂有蓝色油漆，并用黑色油漆标注“氧气”字样。国内常用氧气瓶的容积为４０Ｌ。在１５ＭＰａ压力下可储存６０００Ｌ氧气。
安全使用规则：
（１）严禁氧气瓶与油脂接触。不允许用沾有油污的手或手套搬用或开启瓶阀，以免发生事故。
（２）夏季使用氧气瓶应遮阳防暴晒，以免瓶子内气体膨胀超压而爆炸。
（３）氧气瓶应远离易燃易爆品，不要靠近明火或热源，其安全距离应在１０米以上，与乙炔瓶的距离应不小于３米。
二、乙炔瓶：
乙炔瓶是由低合金钢经轧制焊接而成的，是一种储存和运输乙炔的容器。其瓶体外表涂为白色，并标注红色“乙炔”、”不可近火”字样。乙炔瓶内活门的开启、关闭应使用方孔套筒扳手，当扳手逆时针转动时，活门向上移动而开启瓶阀，反之则关闭瓶阀。
安全操作规则：
（１）乙炔瓶应直立放置，不准倒卧，以防止瓶内丙酮随乙炔流出而发生危险。
（２）乙炔瓶体的表面温度不得超过４０℃。因为温度过高会降低丙酮对乙炔的溶解度，使瓶内乙炔压力急剧增高。
（３）乙炔瓶应避免撞击和振动，以免瓶内填料下沉而形成空洞。（４）使用前必须仔细检查乙炔减压器与乙炔瓶的瓶阀连接是否可靠，应确保连接处紧密。严禁在漏气情况下使用，否则乙炔与空气混合，极易发生爆炸。
（５）存放乙炔瓶的地方，要求通风良好。乙炔瓶与明火的距离要求大于１０米。
（６）乙炔瓶内的乙炔不可全部用完，当高压表的读数为零，低压表的读数微微０.０１～０.０３ＭＰａ时，应立即关闭瓶阀。
三、减压器：是将气瓶内的高压气体降为工作时的低压气体（氧气工作压力一般为0.1～０.４ＭＰａ；乙炔工作压力不超过0.15ＭＰａ）的调节装置，同时也能起到稳压的作用。
四、焊炬：焊炬的作用是使可燃气体与氧按需要比例在焊炬中混合均匀，并由一定孔径的焊嘴喷出，进行燃烧以形成一定能率和性质稳定的焊接火焰。焊炬又称焊枪。根据可燃气体进入混合式的方式的不同，可以分为射吸式焊炬和等压式焊炬两种。等压式焊炬使用的氧气和乙炔压力相近，乙炔压力较高，不易回火，但不能用于乙炔瓶输出的低压乙炔，所以，目前常用的是射吸式焊炬。
六、气割机（图解）
作业：《焊接工艺学》课本第16页第一、第二、第三题。
