材料连接成形综合实验教学大纲

1、材料连接成形综合实验教学大纲第一部分一、 课程名称中文实验课程名称 材料连接成形综合实验英文实验课程名称 Complex Experiment on Welding Forming二、 课程编码课程性质（必修/选修） 必修三、 学时与学分 8/0.5四、 先修课程：材料成形原理 材料加工工程（材料成形工艺）五、 课程教学目的：1.通过相应的实验验证教材与课堂教学的内容，加深焊接成形工艺理论与方法的理解；2.通过对实验样品的制作和实验仪器与设备操作技能的训练，培养学生的动手能力和理论联系实际的作风；3.通过必做实验和选做创新实验相结合的方法，使实验由验证型向验证与分析研究综合型转变，培养学生的创

2、新能力。六、 适用学科及专业：材料成形与控制工程七、 基本教学内容与学时安排实验一、手工电弧焊焊缝扩散氢的测定实验 2小时 实验二、工业机器人运动编程及CO2自动焊实验 2小时 实验三、电阻点焊实验 2小时 实验四、激光加工工艺实验 2小时八、 教材及参考书材料成形原理、材料成形工艺九、 考核与评分方式（1）课前预习及现场准备情况（1520分）（2）认真程度，操作方法与熟练程度（3035分）（3）实验报告的质量（约50分）第二部分一、 本实验课的基本理论（1）氢与延迟裂纹之间的关系氢对焊接接头的影响极大。氢不仅能在焊缝中生成气孔，而且是产生冷裂纹的主要原因之一。氢致裂纹常带有延迟性，往往使焊件

3、在工作一段时间以后开裂，因而其危害性更大。氢也引起金属的微裂和发裂等。氢主要来自水和有机物。水可能以水汽的形式吸附在焊丝和工件的表面或混杂在保护气体内，也可以其它多种形式包含在金属表面的氧化膜、铁锈和焊接材料中。有机物可能是焊条药皮中的木屑、纤维素或淀粉等造气剂，也可能是沾染在工件或焊丝表面的油污。水和有机物在焊接高温下分解出氢，氢可以再以原子或质子的形式进入熔池，终于使焊缝金属或多或少地含有氢。因此，焊缝金属的含氢量受到许多因素的影响。如大气温度与湿度，保护气体的含水量，工件及焊丝的清洗质量，焊接材料的型号、烘焙温度、保温时间和存放条件，所用的焊接方法、工艺参数、焊接电流的种类和极性，以及焊

4、件的焊后热处理情况等，都能影响焊缝金属的含氢量。氢对于不同金属材料的危害性是不同的。在焊接中碳钢、低合金高强钢和中合金钢时，更容易产生氢致裂纹。一定的金属材料在一定条件下焊接，焊接接头最终是否发生裂纹，与整个焊接过程中溶入焊缝的氢量以及从液、固态金属中析出的氢量多少有关。焊缝金属中的总的含氢量可以用下式表示： H总=H扩+H残式中 H总焊缝金属中的总的含氢量mL/100g； H扩金属凝固后氢的扩散析出量mL/100g； H残残留在固态金属中的残余氢量mL/100g。显然，H扩和H残是氢致裂纹的主要根源，H扩随着固态金属的冷却不断地由金属内部扩散至表面而逸出，其扩散过程和扩散量的多少对裂纹的发生

5、和发展都有很大的影响。残余氢则以氢的固溶或氢化物的形式存在，对裂纹的产生也有一定的影响。由此，通过对在各种工艺条件下手工电弧焊接头进行扩散氢的测定，了解手工电弧焊时影响焊缝中扩散氢含量的因素；认识氢对焊接接头的危害性，掌握甘油法测定扩散氢含量的方法。（2）焊接自动化与熔化焊焊接自动化是制造业发展的趋势之一。全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域。CO2焊是广泛使用熔化焊接方法。二氧化碳气体保护电弧焊具有成本低、抗氢气孔能力强、适合薄板焊接、易进行全位置焊等优点，广泛应用于低碳钢和低合金钢等黑色金属材料的焊接二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡型式可能有滴状过渡、短

6、路过渡和潜弧射滴过渡三种。CO2气体保护焊的焊丝设计、制造和使用原则对焊丝的化学成分有特殊要求。1）焊丝必须有足够数量的脱氧元素。2）焊丝的含C量要低一般要求C0.11。3）应保证焊缝金属具有满意的力学性能和抗裂性能。1 焊接机器人的组成及原理2 焊接机器人的编程原理3 CO2焊接设备的组成及原理4 CO2焊接原理及工艺特点（3）电阻点焊原理及工艺两块以上金属薄板放置于两电极之间加压并通以焊接电流时，板料自身电阻R1、板料之间接触电阻R2、板料与电极之间接触电阻R3的串联等效电阻R产生电阻热，其热量使板料焊接中心区域的局部金属熔化。断开焊接电流，维持焊接电流，维持电极压力一定时间，金属冷却结晶

7、后形成点焊熔核，这种工艺过程称为电阻点焊，如图Q1所示。图Q-1 电阻点焊原理 及熔核示意图1 电阻点焊的控制原理及方法；2 电阻点焊的工艺参数及影响因素；3 电阻点焊机的组成原理；（4）激光加工原理1 激光与物质相互作用原理加热-相变强化；熔化-焊接，熔敷，成型等；汽化-冲击强化2 激光焊接原理3 激光器的组成原理三、实验项目设置与内容提要序号实验项目名称内容提要实验类型计划学时每组人数主要仪器设备所在实验室1焊缝金属中扩散氢的测定测量手工电弧焊焊缝中扩散氢的含量，了解焊接工艺对含氢量的影响综合性、设计性42-4测氢仪、集气管、交流电焊机、直流电焊机、烘箱、焊条材料学院实验教学中心2工业机器人运动编程及CO2自动焊了解六轴机器人的组成结构及性能参数，初步掌握Motorman机器人运动编程。了解CO2焊接方法。熟悉机器人“示教-再现”CO2焊工艺参数的选择与调整。设计性、综合性42-4焊接机器人，二氧化碳气体保护焊机急焊丝材料学院实验教学中心3电阻点焊学习电阻点焊原理和点焊工艺试验方法，掌握试样技能。初步研究电焊工艺参数对熔核成形质量的影响。综合性、设计性42-4电阻电焊机及耗材材料学院实验