焊接构架生产教案-上

精心整理精心整理精心整理课程名称焊接结构生产第一讲课时2教学目的学生了解本课程学习的主要内容和要求；2、掌握焊接结构的概念、特点和分类。教学重点1、本课程学习的重点内容和学习方法2、介绍焊接结构的概念并分析其特点教学难点1、焊接结构特点的分析讲解教学方法黑板板书，课堂提问，互动教学授课过程：相互认识，介绍教学方式和考核方式：考核：平时40％，包括作业、课堂纪律、课堂提问等；考试60％。学习的五个步骤：1、初步了解；2、重复为学习之母；3、开始使用；4、融会贯通；5、再次加强。教学的五大步骤：解释；示范；开始演练；纠正错误；重复演练。§0绪论（1）一、《焊接结构生产》是一门什么课程？《焊接结构生产》是中等职业学校焊接专业的一门主干课程，是一门实践性很强的专业课程。通过学习，我们要具备焊接生产的基础知识和基本技能，为今后从事焊接专业或相关专业的工作打下基础。二、本课程的教学内容和学习要求我们要学习的基本内容和要达到的能力要求有以下几个方面（学生参看课本目录）焊接会产生应力和变形，是影响焊接结构质量的重要因素，要求掌握焊接应力与变形的概念，产生的原因、分布的规律，知道减少应力和变形的方法、措施，能够对简单的焊接变形进行矫正；（第一章为重点）焊接接头是焊接结构的基本元素，通过学习焊接接头的组成、焊缝的种类和焊接接头的基本型式，掌握焊接接头的工作应力分布和接头设计要点，并了解脆性断裂与疲劳破坏的基本知识；（在第二章一、二、四节作详细介绍）在了解焊接结构的基础上，学习焊接结构生产过程的第一步，掌握常用的备料和成型加工方法，能根据产品图样和生产规律分析备料和成型加工的工艺，并能根据工况选用相应的焊接设备和工艺装备；（第三、四章划线、放样、下料、弯曲、成形的方法和设备）（第五、六章焊接结构装配和焊接工艺及其装备）理解其工艺过程，具备根据现场生产条件，选择工艺装备，分析和实施一般焊接结构装配，焊接工艺规程的能力；焊接结构工艺过程的制定，要进行工艺性分析和审查后方可执行，所以要求理解其工艺性审查目的、内容和基本步骤，（第七、八、九章）通过典型焊接工艺的举例，使我们能够对一般焊接结构进行工艺性分析和制订焊接工艺；（第十章）了解一般焊接生产车间的平面布置、生产组织的环节和安全生产、质量管理方面的基本知识。怎么学：（通过学习五个步骤讲解也可）理论联系实践，捕捉焊接结构的实际问题，学习分析、解决工程问题的基本方法；摸索总结焊接结构生产的共同特点和规律，亲自动手，结合实训，广泛参与多种焊接结构的生产实践。三、焊接结构的概念及其应用（绪论）（一）焊接的概念（提问回顾）焊接：通过加热或加压或两者并用，并且用或者不用填充材料，使工件达到原子间的结合的一种方法。焊接结构的概念焊接结构是将各种经过轧制的金属材料及铸、锻等坯料采用焊接方法制成能够承受一定载荷的金属结构。（三）焊接结构的广泛应用国民经济的各个领域：石油与化工机械、重型与矿山机械，冶金建筑；交通运输业；能源工业；国防工业；航空航天；海上平台、海底作业机械等。焊接结构用钢量，各国均已占钢材消费量的40～60％。四、焊接结构的特点：优点其他结构无法比拟的优点：1、焊接可方便地实现：（1）多种不同形状和不同厚度的钢材（或其他金属材料）的连接；（2）不同种类的金属材料（铸钢件、锻压件）的连接；（3）使焊接结构的材料分布合理，不同性能材料应用更恰当；举例：A大型齿轮轮缘（节约钢材）B半轴（简化工艺）2、是金属原子间的连接，刚度大、整体性好，外力作用不会产生过大的变形焊接接头的强度、刚度可达到与母材相近，能承受载荷；保证产品的气密性和水密性3、焊接结构的零件或部件可直接通过焊接方法连接，不需附加任何连接件4、与其他加工方法相比，焊接结构的生产一般不要大型、特殊和昂贵的设备，生产厂投资少，见效快5、焊接结构特别适用于几何尺寸大而形状复杂的产品，结构分解分别加工然后，以小拼大总体装配焊接成一个整体结构（船体、桁架、球形容器等）6、使用一些型材时。焊接结构比轧制经济五、焊接结构的不足和获得优质焊接结构的方法不足：1、焊缝的各类焊接缺陷如果修复不当或缺陷漏检，会产生过大应力集中，降低承载2、焊接结构是整体大刚度结构，如果裂纹扩展，将难以制止；对脆性断裂、疲劳、应力腐蚀和蠕变破坏较敏感3、有焊接残余应力和变形，将影响外观质量和外形尺寸，后续加工困难，强度影响4、焊接会改变材料性能，使焊接接头附近变为焊接不均匀体，包括有：几何不均匀体（截面改变和焊接变形）力学不均匀体（应力集中和焊接残余应力）化学不均匀体（成分不均匀）金属组织不均匀体（金相组织结构不均匀）5、高强度和特种材料，焊接性能差，易产生焊接裂纹等缺陷。问题：怎样获得优质焊接结构?获得优质焊接结构的方法：1、合理的结构设计；2、正确的材料选择；3、合适的焊接设备；4、正确的焊接工艺；5、良好的焊接技艺；6、必要的质量检测。课堂小结：1、本次课主要是了解本课程学习的主要内容和要求；分析焊接结构的概念、特点（包括优点和缺点），同时了解了获得优质焊接结构的方法。2、重点是掌握焊接结构的概念及其特点。课堂复习题：1、学习的五个步骤？2、焊接结构的优点（6个方面）和缺点（5个方面）？课后作业：1、焊接结构的优点和缺点有哪些？怎样获得优质的焊接结构？授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第二讲课时2教学目的学习掌握内应力、焊接应力、焊接变形的基本概念具体了解确定金属材料焊接应力和变形的工作假设教学重点内应力与焊接应力的概念和关联焊接变形的基本概念和形式教学难点抽象的概念和理论分析怎样形象地传达给学生，让学生从感性认识转化为充分理解教学方法黑板板书，课堂提问，互动教学授课过程：复习回顾：学习方法的重复。2、预习情况的提问。授新过程：§1第一章焊接应力与变形A结构件在焊接时，由于局部加热而造成温度分布不均匀，进而造成不均匀分布的塑性变形，最终导致焊件在焊后产生残余应力和残余变形。B本章内容简介及要点，学习时间的安排以及学习方法。§1－1焊接应力与变形的产生一、焊接应力与变形的基本概念：（一）内应力与焊接应力1、内应力：A概念：指结构上在没有外力作用的情况下，平衡于物体内部的应力。B特点：内应力在物体内部构成一平衡力系。C形成原因：由于物体内部成分不均匀、金相组织及温度变化等因素造成物体内部的不均匀变化而引起的应力。D存在环境：E分类：（1）根据内应力所涉及的范围，分为：宏观内应力、微观内应力和超微观内应力。宏观内应力：分布范围较大，范围与结构尺寸相当，相对于工件轴线有明显方向性；微观内应力：在一个或几个晶粒范围内平衡，相对于工件轴线没有明显的方向性；主要由于金相组织的变化所引起的；超微观内应力：范围大小用晶格尺寸来衡量。（2）按其产生的原因分为：温度应力、装配应力和残余应力。温度应力：又称：热应力或温差应力。由于构件受热不均匀而存在温度差异，各处的膨胀变形或收缩变形不一致，互相约束而产生的内应力。装配应力：多发生在结构装配或安装过程中。残余应力：由于结构受热不均匀所造成的应力达到材料的屈服极限，使局部区域产生塑性变形，当温度恢复原始均匀状态后，构件中仍然残存的部分内应力。2、焊接应力：A焊接应力：是在没有外力作用时的内应力，它在构件中自身平衡。B包括：焊接瞬时应力和焊接残余应力焊接瞬时应力：金属件在焊接过程中存在的温度应力；焊接残余应力：焊接终止时，构件冷却后保留下来的残余应力。（二）焊接变形：几个基本概念：变形：物体受外力作用，出现形状、尺寸的变化。弹性变形和塑性变形：在外力去除后，物体能恢复原来形状和尺寸的称弹性变形。自由变形和非自由变形：按物体变形的拘束条件来分。焊接变形：在焊接过程中，没有外力作用，也造成物体变形。1、自由变形、外观变形和内部变形：（1）自由变形：――自由变形率εT金属物体在无拘束条件下，由于某种原因使它的尺寸和形状发生变化。（2）外观变形（可见变形）：――可见变形率εe能够用肉眼直接观察到的变形。（3）内部变形（真正变形）：――内部变形率ε金属内部原子间的相对位移。2、焊接变形：焊接变形：焊接而引起焊件尺寸和形状的改变。瞬时变形：焊接过程中产生的变形。焊接残余变形：焊后残存于焊件中的变形。（三）确定金属材料焊接应力和变形的工作假设：1、焊接温度场假设：温度场：将焊接过程中的某一瞬间，焊接接头中各点的温度分布。假设：达到某一极限热状态后，温度场不再改变，这时温度场称为极限温度场。2、力学和物理性能的假定：（1）平截面假设：（2）金属性能的假设：（3）金属屈服点假设：（4）应力应变关系的假设：课堂小结：1、内应力和焊接应力：内应力：根据内应力所涉及的范围，分为：宏观内应力、微观内应力和超微观内应力。按其产生的原因分为：温度应力、装配应力和残余应力。焊接应力包括：焊接瞬时应力和焊接残余应力2、焊接变形：焊接而引起焊件尺寸和形状的改变为焊接变形。其中，焊接过程中产生的变形为瞬时变形；焊后残存于焊件中的变形为焊接残余变形。3、确定金属材料焊接应力和变形的五个工作假设。课后作业：Pg61题1在分析焊接应力与变形时有何假设？Pg61题2焊接过程中，按应力分布的范围可分为哪几种？按应力形成的原因分，应力可分为哪几种？授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第三讲课时2教学目的掌握受拘束杆件在热循环过程中的应力与变形掌握焊接应力与变形的产生的各种原因教学重点焊接应力和变形产生的原因教学难点1、受拘束杆件在热循环过程中的应力与变形的图示分析讲解2、焊接应力与变形的产生情形怎样简洁地让学生记住教学方法黑板板书，画图启发，课堂提问，互动教学授课过程：复习回顾：焊接过程中，按应力分布的范围可分为哪几种？按应力形成的原因分，应力可分为哪几种？什么是焊接变形和焊接残余变形？在分析焊接应力与变形时有何假设？授新过程：§1第一章焊接应力与变形§1－1焊接应力与变形的产生二、焊接应力和变形产生的原因1、受拘束杆件在热循环过程中的应力与变形：一般杆件（钢棒）在均匀加热和温度变化时，它的尺寸和形状要发生变化，分为四种状态。（1）自由状态下：加热－延伸；冷却－恢复；不存在内应力。（2）自由延伸－限制收缩的状态下：加热－自由延伸；冷却－收缩受到限制；钢棒内产生压应力。（3）限制延伸－自由收缩状态下：受热――不能自由延伸；产生压应力；冷却――自由收缩－钢棒缩短；不存在残余应力。（4）限制延伸－限制收缩状态下：加热――延伸受限制－产生压应力；冷却――收缩受限制－钢棒内产生拉应力（收缩应力）。四种情况要绘图讲解，说明压缩塑性变形和拉伸塑性变形产生残余现象的状况。加热过程中产生的压缩塑性变形是产生残余变形和应力的主要原因。图2－1钢棒加热时的变形情况2、焊接应力与变形的产生：焊接过程的加热是移动的热源，也不是沿焊件方向同时加热，且热量在焊件内的传播速度低于焊接速度，因此沿焊件长度方向上各个截面的温度都是不相同的。设有一块低碳钢平板条，沿中心线堆焊一条焊缝，其焊接应力和变形分析如下：（1）温度分布不均匀产生焊接应力与变形：A焊接加热时：板条沿焊缝长度产生伸长变形，在焊缝及其附近产生压缩应力；远离焊缝区的两侧产生拉应力。B焊接结束后：板条产生缩短的残余变形，同时在焊缝及其附近产生残余拉应力；远离焊缝的两侧产生残余压应力。（2）焊缝金属收缩引起焊接应力与变形：焊接结束后，焊缝由液态冷却凝固为固态的焊缝金属，由于体积收缩受阻，将会在焊缝中引起残余应力，同时由于焊缝金属的收缩也将引起整个焊接件的变形。同一条焊缝的先后冷却相互影响，也会导致焊接应力与变形的产生。另外，焊件的刚性和约束，以及焊缝尺寸、数量、焊缝在结构中的位置、材料物理性质、焊接工艺参数和焊接方法等，也将对焊接应力和变形的产生起到一定的影响作用。由此可知：（1）焊后焊件必然有焊接残余应力和焊接残余变形：对构件进行不均匀加热，加热过程中构件产生压缩塑性变形，冷却后，构件必然由残余应力和残余变形；（2）通常，焊接过程中焊件的变形方向与焊后焊件的变形方向相反；（3）焊接加热时，焊缝及其附近区域将产生压缩塑性变形，冷却时压缩塑性变形区要收缩；收缩充分，焊接残余应力小，收缩不充分，焊接残余应力大；（4）焊接过程中及焊接结束后，焊件中的应力分布都是不均匀的；焊接结束后，焊缝及其附近区域的残余应力通常是拉应力。课堂小结：1、一般杆件在热循环过程中的应力和变形分四种情况。加热过程中产生的压缩塑性变形是产生残余变形和应力的主要原因。2、焊接应力和变形由（1）温度分布不均匀（2）焊缝金属收缩（3）焊件的刚性和约束、焊缝尺寸、材料物理性能、焊接工艺方法等因数影响。课后作业：1、焊接应力和变形产生的主要原因是什么？试分析一下详细情况。课程名称焊接结构生产第四讲课时2教学目的掌握焊接变形的分类及产生的原因，分析了解影响焊接残余变形的因素。教学重点焊接变形产生的原因和影响焊接残余变形的因素教学难点怎样通过简单讲解，将复杂现象和其产生原因分析表达清晰；教学方法黑板板书，课堂提问，互动教学授课过程：复习回顾：一般杆件在热循环过程中的应力和变形情况怎样？有哪些因数影响焊接应力和变形？授新过程：§1第一章焊接应力与变形§1－2焊接变形（1）一、焊接变形的分类及其影响因素：（一）、焊接变形的分类及产生的原因：A分类：1、根据焊接变形对整个焊接结构的影响程度。焊接残余变形可分为两大类：局部变形和整体变形。2、按焊接变形的特征，焊接变形分为六种基本变形形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、错边变形和扭曲变形等。B产生原因：1、收缩变形：收缩变形：焊件尺寸比焊前缩短的现象。可分为：纵向和横向收缩变形。（1）纵向收缩变形；指焊后产生的沿焊缝轴线方向尺寸的收缩。是由于不均匀的加热、钢板自重等原因所引起。纵向收缩变形的影响因素：1）焊件的截面积越大，焊件的纵向收缩量越小2）焊缝的长度越长，焊件的纵向收缩量越大3）多层焊时每层焊缝所产生的压缩塑性变形比单层焊时小，单层焊和双层焊的塑性变形区对比a)单层焊b)双层焊4）焊件的原始温度提高，焊后纵向收缩量增大5）线膨胀系数大的材料，焊后纵向收缩量大（2）横向收缩变形：焊后产生的垂直焊缝轴线方向的收缩。一般对接接头的横向收缩随板厚的增加而增加；同样的板厚，坡口角度越大，横向收缩量越大。带间隙平板对接焊的横向收缩变形过程横向收缩变形的影响因素：1）横向收缩变形总是随焊接热输入增大而增加。2）装配间隙增加，横向收缩也增加，如图1-323）横向收缩量沿焊缝长度方向分布不均匀，一般焊缝的横向收缩沿焊接方向是由小到大，逐渐增大到一定程度后便趋于稳定。4）定位焊缝越长，装夹的拘束程度越大，横向收缩变形量就越小5）对接接头的横向收缩量是随焊缝金属量的增加而增加大的6）焊接方法对横向收缩量也有影响。7）角焊缝的横向收缩要比对接焊缝的横向收缩小得多。2、角变形：角变形：焊后由于焊缝的横向收缩使得两连接件间相对角度发生变化的变形。在焊接对接接头、T型接头、搭接接头等都可产生角变形。角变形的影响因素1）当热输入一定时，板厚越大，角变形越大，但当板厚大到一定程度时，角变形反而减小。2）板厚一定，热输入增大，角变形也增加，但热输入增大到一定程度时，角变形反而减小3）对接接头坡口截面不对称的焊缝，其角变形大；坡口角度越大，角变形越大4）多层焊比单层焊角变形大，焊接层数越多，角变形越大。5）多层多道焊比多层焊角变形大。6）焊接顺序也会影响角变形的大小，7）对于T形接头，可通过开坡口和减小焊脚尺寸来减小角变形。几种接头的角变形a)堆焊b)对接接头c)T形接头课堂小结：1、焊接变形分类：根据焊接变形对整个焊接结构的影响程度。焊接残余变形可分为两大类：局部变形和整体变形。按焊接变形的特征，焊接变形分为六种基本变形形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、错边变形和扭曲变形。2、影响收缩变形、角变形的因素。课后作业：焊接变形包括哪些基本形式？班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第五讲课时2教学目的掌握焊接变形产生的根本原因，分析了解影响弯曲变形、波浪变形和扭曲变形的因素及变形对焊接结构生产的影响。教学重点焊接变形产生的原因和影响弯曲变形、波浪变形和扭曲变形的因素教学难点怎样将复杂现象和其产生原因分析表达清晰；让学生理解问题的实质并学会自己分析。教学方法黑板板书，课堂提问，互动教学授课过程：复习回顾：焊接变形的种类有哪些？有哪些影响焊接收缩变形、角变形的因数？授新过程：§1第一章焊接应力与变形§1－2焊接变形（2）一、焊接变形的分类及其影响因素：（一）、焊接变形产生的原因：3、弯曲变形：常见于焊接梁、柱、管道等焊件。弯曲变形是由于焊缝的收缩沿板宽上分布不对称引起的。弯曲变形分为两种情况：焊缝纵向收缩和焊缝横向收缩所引起的弯曲变形。大小：以挠度f的数值来度量。挠度是焊后焊件的中性轴偏离原焊件中性轴的最大距离。挠度越大，即弯曲变形越大。（1）纵向收缩引起的弯曲变形：如图所示为不对称布置焊缝的纵向收缩所引起的弯曲变形。焊缝的纵向收缩引起的弯曲变形当焊缝位置对称或接近于截面中性轴，则弯曲变形就比较小。（2）横向收缩引起的弯曲变形：焊缝的横向收缩在结构上分布不对称时引起的焊缝横向收缩引起的弯曲变形4、波浪变形：又称失稳变形，常常发生在板厚小于6MM的薄板焊接过程中。主要原因：（1）薄板结构焊接时纵向和横向的压应力使薄板失去稳定而造成波浪形的变形；（2）角焊缝横向收缩引起的角变形造成的。5、错边变形：有长度方向和厚度方向的错边。引起的主要原因有：（1）装配不良；（2）组成焊件的两零件在装夹时程度不一致；（3）组成焊件的两零件的刚度不同或他们的热物理性质不同；（4）电弧偏离坡口中心等。6、扭曲变形：原因：装配质量不好；构件的零件形状不正确，强行装配；焊件在焊接位置搁置不当。焊接结构的任何变形都是这六种基本变形或以不同方式的组合。最基本的是收缩变形，由于收缩变形加上不同的影响因素，构成了其他五种基本变形形式。（二）、影响焊接残余变形的因素1、焊缝在结构中的位置：焊缝在结构中的位置不对称，是造成结构整体弯曲变形的主要原因。焊缝距离中性轴越远，焊接就越易产生弯曲变形。2、焊接结构的刚性：金属结构的刚性主要取决于结构的截面形状及其尺寸的大小。衡量焊接结构刚性大小的一个定量指标是：拘束度，拘束度有拉伸拘束度和弯曲拘束度两类。拘束度大，即刚性越大，焊接结构就越不易变形。（1）结构抵抗拉伸的刚性：主要决定于结构截面积的大小。截面积越大，拉伸拘束度越大，则抵抗拉伸的刚性就越大，变形就越小。（2）结构抵抗弯曲的刚性：主要看结构截面形状和尺寸大小。（3）结构抵抗扭曲的刚性：决定于结构尺寸大小和结构截面形状。封闭截面形式抗扭曲刚性比不封闭截面大。3、焊接结构的装配及焊接顺序：焊接结构的刚性是在装配、焊接过程中逐渐增大的。结构整体的刚性比它的零、部件刚性大。因此尽可能先装配称整体，再焊接，可减小焊接结构的变形。焊接顺序不合理也会引起变形。4、其他因素：（1）焊接材料的线膨胀系数；（2）焊接方法：一般气焊的焊后变形比电弧焊的焊后变形大；（3）焊接工艺参数：焊后变形随焊接电流的增大而增大，随焊接速度增大而减小；（4）焊接方向：一条焊缝按同一方向从头至尾焊接，其焊缝越长焊后变形越大；（5）焊接结构的自重和形状：自重较大或形状较长的焊件焊后变形较大；（6）焊缝装配间隙过大，坡口角度过大，会增加焊后的变形量。各种影响焊接残余变形的因素并不是孤立地其作用。（三）焊接变形对焊接结构生产的影响：1、焊接变形尺寸变化，装配困难影响焊接结构质量2、焊接变形矫正增加制造成本3、焊接变形接头性能降低结构性能质量课堂小结：1、弯曲变形、波浪变形、错边变形和扭曲变形的概念和成因。2、影响焊接残余变形的因素包括：焊缝在结构中的位置、焊接结构的刚性、焊接结构的装配及焊接顺序、焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数等。3、焊接变形对焊接结构生产的影响课后作业：影响焊接变形的因素有哪些？简述焊接变形对焊接结构生产的影响。班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第六讲课时2教学目的学习掌握控制焊接变形的设计和工艺措施和具体方法教学重点控制焊接变形的设计和工艺措施教学难点怎样在没有实物和工厂实践的情况下让学生理解基本方法，同时有一定的感性认识。教学方法黑板板书，课堂提问，互动教学授课过程：复习回顾：影响焊接残余变形的因素包括哪些？简述焊接变形对焊接结构生产的影响。授新过程：§1第一章焊接应力与变形§1－2焊接变形（3）二、预防控制焊接变形的措施：控制变形可从焊接结构的设计、生产阶段采用“积极”预防变形的工艺措施和焊接完成后选择适当的“消极”矫正措施。（一）、设计措施：1、选用合理的焊缝尺寸和形状：在保证结构有足够承载能力的前提下，尽量采用较小的焊缝尺寸。2、尽可能减少焊缝的数量：可采用压型结构代替肋板结构。3、合理安排焊缝位置：使焊缝对称于构件截面的中性轴，或使焊缝接近中性轴，可减少弯曲变形。相同承载能力的十字接头T形接头的坡口选择最小的焊缝尺寸选择合理的坡口形式合理安排焊缝位置防止焊接变形（二）、工艺措施：1、反变形：

预先把焊件人为地制成一个变形，使这个变形与焊后发生的变形方向相反，而数值相等，已达到防止产生残余变形的方法。2、刚性固定法：对角变形和波浪变形较有效。3、选择合理的装配焊接顺序：1）大而复杂的焊接结构，先将结构简单的部件单独进行焊接，再总装成整体。Ⅱ形梁的装配焊接方案2）焊缝应尽量靠近结构截面的中性轴，3）对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧，4）焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称施焊，5）长焊缝焊接时，可采用图中所示的方向和顺序进行焊接，以减小其焊后的收缩变形长焊缝的几种焊接顺序4、选用合理的焊接方法和规范：选用能量比较集中的焊接方法，如用CO2保护焊、等离子弧代替气焊和手工焊进行薄板焊接可减少变形量。5、散热法：又称强迫冷却法，是把焊接处的热量迅速散走，使焊缝附近的金属受热区域大大减小，以达到减少焊接变形的目的。6、留余量法：7、热平衡法：采用热平衡法防止焊接变形8、自重法：课堂小结：预防控制焊接变形的措施：1.设计措施（1）选择合理的焊缝形状和尺寸（2）减少焊缝的数量：（3）合理安排焊缝位置：2.工艺措施（1）留余量法：（2）反变形法：主要用于控制角变形和弯曲变形（3）刚性固定法：（4）选择合理的装配焊接顺序：（5）合理地选择焊接方法和焊接参数：（6）热平衡法：（7）散热法：（8）自重法课后作业：1、简述预防控制焊接变形的措施。班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第七讲课时2教学目的学习掌握矫正焊接变形的工艺措施和具体方法，了解焊接残余应力的分布。教学重点矫正焊接变形的工艺措施焊接残余应力分布情况教学难点焊接残余应力的分布教学方法黑板板书，课堂提问，互动教学授课过程：复习回顾：简述预防控制焊接变形的措施授新过程：§1第一章焊接应力与变形§1－2焊接变形（4）§1－3焊接应力（1）三、矫正焊接残余变形的基本方法：1.手工矫正法：主要用于矫正一些小型简单焊件的弯曲变形和薄板的波浪变形2.机械矫正法：适用于塑性较好的材料及形状简单的焊件，3.火焰加热矫正法：利用火焰对焊件进行局部加热，使焊件产生新的变形来抵消焊接变形（1）点状加热，（2）线状加热，（3）三角形加加热，火焰矫正变形的效果取决于三个因素：（1）加热方式（2）加热位置（3）加热温度和加热面积§1－3焊接应力一、焊接残余应力的分类1.按应力在焊件内的空间位置分：（1）一维空间应力：即单向（或单轴）应力（2）二维空间应力：即双向（或双轴）应力（3）三维空间应力：即三向（或三轴）应力2.按产生应力的原因分：（1）热应力：又叫温差应力。它是在焊接过程中，焊件内部温度有差异引起的应力。（2）相变应力：焊接过程中，局部金属发生相变，其体积增大或减小而引起的应力（3）塑变应力：金属局部发生拉伸或压缩塑性变形后引起的内应力。3.按应力存在的时间分：（1）焊接瞬时应力：焊接过程中，某一瞬时的焊接应力。（2）焊接残余应力：焊件焊完冷却后残留在焊件内的应力。二、焊接残余应力的分布纵向残余应力σx的分布作用方向平行于焊缝轴线的残余应力称为纵向残余应力。在焊接结构中，焊缝及其附近区域的纵向残余应力为拉应力，一般可达到材料的屈服点，随着离焊缝距离的增加，拉应力急剧下降并转为压应力。对接接头纵向残余应力在板边堆焊时的纵向不同长度焊缝纵截面上纵向残余应力σχ焊缝横截面上的分布情况残余应力与变形的分布a)短焊缝b)长焊缝2、横向残余应力σy的分布垂直于焊缝轴线的残余应力称为横向残余应力，我们将其分为两部分讨论：（1）焊缝及其附近塑性变形区的纵向收缩引起的横向残余应力σ′y纵向收缩引起的横向残余应力σyˊ的分布不同长度平板对接焊时σyˊ的分布a)短焊缝b)中长焊缝c)长焊缝（2）横向收缩所引起的横向残余应力σ″y：一条焊缝先焊的部分先冷却，后焊的部分后冷却，先冷却的部分又限制后冷却部分的横向收缩，这就引起了σ″y，不同方向焊接时σy″的分布总之，横向残余应力的两个组成部分同时存在，焊件中的横向残余应力σy是由σ′y和σ″y合成的。3、特殊情况下的残余应力分布（1）厚板中的焊接残余应力：除有纵向和横向残余应力外，在厚度方向还有较大的残余应力σz（2）在拘束状态下的焊接残余应力：（3）封闭焊缝中的残余应力：（4）焊接梁柱中的残余应力：（5）环形焊缝中的残余力：课堂小结：1、矫正焊接变形的方法；2、焊接残余应力的分类和分布。课后作业：1、矫正焊接变形的方法有哪些？班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第八讲课时2教学目的了解焊接残余应力对结构的影响，减小残余应力的措施。教学重点减小焊接残余应力的措施教学难点减小应力的措施教学方法黑板板书，课堂提问，互动教学授课过程：复习回顾：简述预防控制焊接变形的措施授新过程：§1第一章焊接应力与变形§1－3焊接应力（2）二、焊接残余应力对焊接结构的影响1.对焊接结构强度的影响：焊接残余应力的存在将明显降低脆性材料结构的静载强度。2.对构件加工尺寸精度的影响：为了保证加工精度，应对焊件先进行消除应力处理，再进行机械加工。3.对受压杆件稳定性的影响：若能使有效截面远离压杆中性轴，可以改善其稳定。为了保证焊接结构具有良好的使用性能，必须设法在焊接过程中减小焊接残余应力，有些重要结构，焊后还必须采取措施消除焊接残余应力。三、减小焊接残余应力的措施1.设计措施（1）尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸：（2）避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离：（3）采用刚度较小的接头形式：2.工艺措施（1）采用合理的装配焊接顺序和方向：a)应保证焊缝纵向和横向收缩均能比较自由，即先焊相互错开的短焊缝，后焊直通长焊缝，b)收缩量最大的焊缝应先焊：c)工作时受力最大的焊缝应先焊：d)平面交叉焊缝的焊接顺序：e)对接焊缝与角接焊缝交叉的结构：（2）预热法：（3）冷焊法：尽量采用小的焊接热输入，选用小直径焊条、小电流、快速焊及多层多道焊。（4）降低焊缝的拘束度：（5）加热“减应区”法：此法在铸铁补焊中应用最多，四、在下列情况中一般应考虑消除内应力1）在运输、安装、起动和运行中可能遇到低温，有发生脆性断裂危险的厚截面焊接结构。2）厚度超过一定限度的焊接压力容器。3)焊后机械加工量较大，不消除残余应力难以保证加工精度的结构。4）对尺寸稳定性要求较高的结构。5）有应力腐蚀危险的结构。课堂小结：1、焊接残余应力对焊接结构的影响；2、减小焊接残余应力的措施；3、一般应考虑消除内应力的情况。课后作业：1、减小焊接残余应力的措施有哪些？班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第九讲课时2教学目的学习消除焊接残余应力的方法，了解焊接残余应力的测定。教学重点消除焊接残余应力的方法教学难点消除焊接残余应力的方法教学方法黑板板书，课堂提问，互动教学授课过程：复习回顾：1、简述减小焊接残余应力的措施授新过程：§1第一章焊接应力与变形§1－3焊接应力（3）五、消除焊接残余应力的方法1．热处理法热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象来达到松驰焊接残余应力的目的，同时热处理还可以改善接头的性能。（1）整体热处理整体炉内热处理、整体腔内热处理整体加热热处理消除残余应力的效果取决于热处理温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围。保温时间根据板厚确定，一般按每毫米板厚1~2min计算，但最短不小于30min，最长不超过3h。碳钢及中、低合金钢：加热温度为580~680℃；铸铁：加热温度为600~650℃。（2）局部热处理局部热处理只能降低残余应力峰值，不能完全消除残余应力。加热方法有电阻炉加热、火焰加热、感应加热、远红外加热等，消除应力效果与加热区的范围、温度分布有关。2．加载法加载法就是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力，使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形，与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分，达到松驰应力的目的。（1）机械拉伸法（2）温差拉伸法（3）振动法六、焊接残余应力的测定目前，测定焊接残余应力的方法主要可归结为两类，即机械方法和物理方法。1．机械方法利用机械加工将试件切开或切去一部分，测定由此而释放的弹性应变来推算构件中原有的残余应力。包括切条法、钻孔法和套孔法。2．物理方法是非破坏性测定焊接残余应力的方法，常用的有磁性法、超声波法和X射线衍射法。（1）磁性法：是利用铁磁材料在磁场中磁化后的磁致伸缩效应来测量残余应力的。（2）X射线衍射法：是根据测定金属晶体晶格常数在应力的作用下发生变化来测定残余应力的无损测量方法。（3）超声波法：是根据超声波在有应力的试件和无应力的试件中传播速度的变化来测定残余应力的。课堂小结：1、消除焊接残余应力的方法；2、焊接残余应力的测定。课后作业：1、消除焊接残余应力的方法有哪些？班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十讲课时2教学目的1、回顾重点内容2、习题加深映象（习题课）教学重点通过习题练习加深映象，重复重要知识点教学难点避免抄袭，锻炼学生自己动手解决问题教学方法黑板板书授课过程：复习回顾：A、学习方法：本章学习三步曲：1、是什么(WHAT)？2、为什么(WHY)？3、怎么办(HOWTODO)？解决这三个方面的问题B、本章重要知识点回顾：本章重点为应力与变形。一、是什么？基本概念：应力和变形、焊接应力和焊接变形、焊接残余应力和焊接残余变形基本现象：焊后焊件必然有焊接残余应力和残余变形；焊接过程中焊件的变形方向与焊后焊件的变形方向相反；焊接残余变形和残余应力相互制约，相辅相成；焊接结束后，焊缝及其附近区域的残余应力通常为拉应力；焊接残余应力对焊件性能影响体现在：对结构刚度的影响、对静载强度的影响、对焊件加工精度和尺寸稳定性的影响；焊接变形可分为六种基本变形形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、错边变形和扭曲变形。二、为什么？1、焊接应力和变形产生的原因；2、焊接残余应力的分布；3、焊接变形残生的原因和影响因素；三、怎么办？控制焊接残余应力的措施消除残余应力的方法控制焊接变形的措施焊后矫正焊接变形的方法复习习题：一、填空（将正确答案填在横线上）结构件在焊接时，由于局部加热而造成，进而造成，最终导致焊件在焊后产生残余应力和残余变形。焊接结束后，焊接钢板的两侧一般产生，而焊缝及其附近区域，则产生了。焊接变形主要分为：、、、、、等几种。焊接应力包括和；焊接变形包括和。焊接残余应力是影响焊接部件、弯曲强度、和抗腐蚀性等性能的重要因素，同时也严重影响结构的和。焊件刚度增大时，焊后残余变形，残余应力。焊接变形的矫正方法，主要有和。疲劳断口在宏观上可分成三个区，分别称为、和。在拼板焊接时，为防止焊接应力，应先焊错开的焊缝，然后再焊焊缝。二、判断（在括号内对的画√，错的画×）1.焊接接头在焊接热循环过程中，形成拉伸应力应变，并随温度降低而降低。（）2.同样厚度的焊件，一次就填满焊缝时产生的纵向收缩量比多层焊大。（）3.非对称布置的焊缝，先焊焊缝多的一侧，后焊焊缝少的一侧。（）4.不同的焊接顺序焊后将产生不同的变形量，如焊缝不对称时，应先焊焊缝少的一侧，这样可以减少整个焊件的焊接变形量。（）5.铝比钢的热导率和线膨胀系数大，所以铝的横向收缩量也较大。（）6.角变形是由于坡口形状不对称，使纵向收缩在厚度方向上分布不均匀造成的。（）7.为减少焊接应力，在焊接过程中应该先焊收缩量比较小的焊缝。（）8.多层焊时利用锤击焊缝来减少焊接应力是行之有效的方法。第一层焊缝一定要锤击，这样才能避免根部产生裂纹。（）9.火焰矫正变形主要适用于铸铁件和淬硬倾向大的合金钢，对耐蚀要求高的不锈钢，也要尽量采用火焰矫正。（）10.焊件中的残余应力焊后必须彻底消除，否则剩余的应力将对整个焊接结构产生严重的影响。（）三、选择题（将正确答案的代号填入括号内）改变拘束距离和板厚，可以调节焊件拘束度的大小，当拘束距离越小，板厚越大时，则拘束度（）a.越小b.越大c.不变d.为零板条沿中心线加热后再冷却，板条中产生的应力是（）。a.拉应力b.中心受压两侧受拉c.压应力d.中心受拉两侧受压3.焊缝距焊件断面中性轴的距离越大，则（）变形越大。a.弯曲b.错边c.扭曲d.波浪4.为了减小焊件的焊接残余变形，选择合理的焊接顺序的原则之一是（）。a.对称焊b.先焊收缩量大的焊缝c.直通焊d.尽可能考虑焊缝能自由收缩5.焊件焊前预热的目的是（）。a.减缓加热速度b.降低最高温度c.减少温差，降低冷却速度d.减少在高温停留时间6.焊后高温回火的目的是（）。a.消除残余变形b.消除残余应力c.提高焊件的硬度d.细化晶粒7.焊接长焊缝时，当采用（）的焊接方法时，焊接变形最小。a.直通焊b.从两端向中间焊c.逐段跳焊d.从中间向两端逐步退焊8.板材对接焊缝的横向收缩与板厚有关。板厚越大，焊缝横向收缩量（）。a.越小b.不变c.越大d.为零9.在防止焊件变形时，刚性固定法是利用（）。a.刚度大，拘束力大，变形大的原理b.刚度大，拘束力小，变形小的原理c.刚度大，拘束力小，变形大的原理d.刚度大，拘束力大，变形小的原理10.薄板焊后矫正变形需要锤击时，应采用（）。a.木锤b.铁锤c.铝锤d.铜锤四、问答题控制焊接残余应力的措施有哪些？影响焊接变形的因素有哪些？控制焊接变形的措施有哪些？课堂小结：1、重点在于掌握学习方法和提高分析问题地能力；2、习题回顾强化所学知识。课后作业：1、完成课堂作业班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十一讲课时2教学目的1、了解焊接接头的基本形式2、学习电弧焊焊缝形式教学重点焊接接头的基本形式教学难点焊接接头的基本形式和焊缝形式之间的异同教学方法黑板板书。多提问，多引导，启发学习授课过程：第三章焊接接头的静载强度本章主要介绍焊接接头的作用和基本形式；焊接接头的工作应力分布状况及其静载强度计算；影响焊接接头的疲劳强度因素有提高疲劳强度的措施；焊接接头脆性断裂、影响脆性断裂的因素及防止措施。第一节焊接接头的类型一、焊接接头的基本形式1．电弧焊接头的基本形式（1）对接接头把同一平面上的两被焊工件相对焊接起来而形成的接头。这是一种比较理想的接头形式，受力状况好，应力集中小，材料消耗小。（2）角接接头是两被焊工件端面间构成大于30o、小于150o夹角的接头。多用于箱形构件上。（3）T形接头是把互相垂直的被焊工件用角焊缝连接起来的接头，可承受各种方向的力和力矩。（4）搭接接头是把两被焊工件部分地重叠在一起，以角焊缝连接，或加上塞焊缝、槽焊缝连接起来的接头。（5）端接接头是两被焊工件重叠放置或两被焊工件之间夹角不大于30o在端面进行连接的接头。电弧焊接头基本类型2．电阻焊接头的基本类型（1）对接接头（2）点焊接头（3）缝焊接头二、电弧焊焊缝的类型1．按工作特点分①承载焊缝②非承载焊缝③密封焊缝④定位焊缝2．按接头的结构特点分①对接焊缝②角焊缝③端接焊缝④塞焊缝⑤组合焊缝课堂小结：1、焊接接头的基本类型2、电弧焊焊缝形式；课后作业：1、焊接接头的基本类型有哪些?班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十二讲课时2教学目的1、掌握应力集中概念和产生原因2、了解电弧焊接头的工作应力分布教学重点应力集中概念和产生原因教学难点电弧焊接头的工作应力分布教学方法黑板板书。多提问，多引导，启发学习。工作应力简单分析基本思路，便于学生理解授课过程：复习回顾：1、简述焊接接头和焊缝地基本类型授新过程：第三章焊接接头的静载强度第二节常用焊接接头的工作应力分布一、应力集中1．应力集中概念在几何形状突变处或不连续处应力突然增大的现象称为应力集中。应力集中程度的大小，常以应力集中系数KT表示：KT=бmax/бm2．焊接接头中产生应力集中的原因（1）焊缝中的工艺缺陷如气孔、夹渣、裂纹和未焊透等。（2）焊接接头处几何形状的改变（3）不合理的接头形式和不合理的焊缝外形二、电弧焊接头的工作应力分布1．对接接头的工作应力分布对接接头的应力集中位于由焊缝向母材过渡的转角处，KT的大小取决于焊缝宽度c、余高h、焊趾处的θ角及转角半径r。在其它因素不变的情况下，余高h增加、焊缝宽度c减少、θ角增加、r减小等都会使KT增加。2．搭接接头的工作应力分布（1）正面角焊缝的工作应力分布图2-7，在角焊缝的根部A点和焊趾B点有较大的应力集中，B点的应力集中系数随角焊缝的斜边与水平边的夹角θ而变，减小θ、增大熔深及焊透根部等都可降低应力集中系数。搭接接头的正面角焊缝受偏心载荷时，在焊缝上会产生附加弯曲应力，导致弯曲变形，见图2-8。为了减少弯曲应力，两条正面角焊缝之间的距离l应不小于其板厚的4倍。（2）侧面角焊缝的工作应力分布在用侧面角焊缝连接的搭接接头中，其应力分布更加复杂。切应力沿焊缝长度上分布是不均匀的，它与焊缝尺寸、断面尺寸和外力作用点的位置等因素有关。外力作用如图2-9所示向左时，其沿侧面焊缝长度上切力分布见图2-9，因为搭接板材不是绝对刚体，在受力时本身产生弹性变形，所以形成两端切力大，中间切力小的分布状态。外力作用如图2-9所示向右时，两板各对应点的相对位移从左至右逐渐下降，因而焊缝传递的切力以左端为最高，向右逐渐减小。当侧面角焊缝长度超过某一长度时，焊缝中间部分的切力就会接近零，因此，采用过长的侧面角焊缝是不合理的。一般工艺规定侧面角焊缝长度不得大于50K。（3）联合角焊缝搭接接头工作应力分布如图2-10所示，在B—B截面上正应力的分布比较均匀，最大切应力τmax降低，所以在B—B截面两端点的应力集中得到改善。3．T形接头的工作应力分布T形接头在角焊缝的过渡处和根部都有很大的应力集中，如图2-5所示。（1）未开坡口的T形接头如图2-5a所示，焊缝根部应力集中很大，在焊趾截面B—B上应力分布也不均匀，B点的应力集中系数随角焊缝θ角减小而减小，也随焊脚尺寸增大而减小；但非承载焊缝在B点的KT随焊脚尺寸增大而增大。（2）开坡口并焊透的T形接头如图2-5b所示，这种接头的应力集中大大降低。可见，保证焊透是降低T形接头应力集中的重要措施之一。课堂小结：1、应力集中地概念，焊接接头应力集中产生的原因2、几种接头的工作应力分布；课后作业：1、什么是应力集中?焊接接头应力集中产生的原因有哪些?班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十三讲课时2教学目的1、掌握焊接接头设计要点2、了解常见不合理的接头设计及改进3、认识焊接接头静载强度计算教学重点焊接接头设计要点常见不合理的接头设计及改进教学难点认识焊接接头静载强度计算教学方法黑板板书。多提问，多引导，由学生多分析回答授课过程：复习回顾：1、简述应力集中的概念，焊接接头应力集中产生的原因授新过程：第三章焊接接头的静载强度第三节焊接接头的设计与静载强度计算一、焊接接头的设计1．焊接接头设计要点（1）应尽量使接头形式简单、结构连续，且不设在最大应力作用截面上。（2）要特别重视角焊缝的设计。（3）尽量避免在厚度方向传递力。（4）接头的设计要便于制造和检验。（5）一般不考虑残余应力对接头强度的影响。2．常见不合理的接头设计及改进Pg44-45见表2-3二、电弧焊接头静载强度计算1．焊接接头静载强度计算的几个假设2．电弧焊接头的静载强度计算静载强度计算方法，目前仍采用许用应力法，强度计算时许用应力均为焊缝的许用应力。焊缝的强度计算一般表达为：б≤[б′]或τ≤[τ′](1)对接接头的静载强度计算对接接头强度计算时，不考虑焊缝余高，焊缝长度取实际长度，计算厚度取两板中较薄者。全部焊透的对接接头如图3-17所示。其各种受力情况的计算公式如下：1）受拉时2）受压时3）受剪切时4）受板平面内弯矩5）受垂直板面弯矩（2）搭接接头静载强度计算受拉、压的搭接接头计算公式：1）正面焊缝2）侧面焊缝3）联合焊缝课堂小结：1、掌握焊接接头设计要点，常见不合理的接头设计及改进2、认识焊接接头静载强度计算课后作业：1、焊接接头设计要点是什么?班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十四讲课时2教学目的1、理解疲劳破坏的概念，了解影响因素，学习提高疲劳强度的措施2、理解脆性断裂的概念，了解影响因素和预防措施教学重点影响因素和相应的措施教学难点认识影响因素教学方法黑板板书。多提问，由学生多分析回答授课过程：复习回顾：1、简述焊接接头设计要点授新过程：第三章焊接接头的静载强度第四节焊接接头的疲劳破坏与脆性断裂一、疲劳破坏重复应力所引起的裂纹起始和缓慢扩展而产生的结构部件的损伤。焊接结构在交变应力或应变作用下，也会由于裂纹引发扩展而发生疲劳破坏。疲劳破坏一般从应力集中处开始，而焊接结构的疲劳破坏又往往从焊接接头处产生。1．影响焊接接头疲劳强度的因素（1）应力集中的影响（2）残余应力的影响（3）缺陷的影响2．提高焊接接头疲劳强度的措施（1）降低应力集中1）采用合理的结构形式，减少应力集中，以提高疲劳强度。2）尽量采用应力集中系数小的焊接接头，如对接接头。3）当采用角焊缝时，应采取综合措施来提高接头的疲劳强度。4）用表面机械加工方法消除焊缝及其附近的各种刻槽，通过降低应力集中程度来提高接头的疲劳强度。（2）调整残余应力场消除焊接接头应力集中处的残余拉应力或使该处产生残余压应力，都可以提高疲劳强度。1）整体处理。包括整体退火或超载预拉伸法。2）局部处理。采用局部加热或挤压可以调节残余应力场，在应力集中处产生残余压应力。（3）改善材料的力学性能。（4）特殊保护措施二、焊接结构的脆性断裂在应力不高于结构的设计应力和没有明显塑性变形的情况下发生，并瞬时扩展到结构整体的破坏方式。1．影响金属脆断的主要因素（1）应力状态的影响实验证明，许多材料处于单轴或双轴拉伸应力下，可呈塑性状态。当处于三轴拉伸应力时，因不易发生塑性变形而呈脆性。（2）温度的影响对于一定的加载方式，当温度降至某一临界值时，将出现塑性到脆性断裂的转变，这个温度称为脆性转变温度。脆性断裂通常发生在体心立方和密排六方点阵的金属和合金中，只有在特殊情况下，如应力腐蚀条件下才在面心立方点阵金属中发生。（3）加载速度的影响提高加载速度能促使材料脆性破坏，其作用相当于降低温度。（4）材料状态的影响1）厚度的影响①厚板在缺口处容易形成三轴应力，因为沿厚度方向的收缩和变形受到较大的限制，产生三轴应力使材料变脆。②冶金因素。厚板轧制次数少、终轧温度高，组织疏松，内外层均匀性差。2）晶粒度的影响。对于低碳钢和低合金钢来说，晶粒度越细，其转变温度越低。3）化学成分的影响。钢中C、N、O、H、S、P均增加钢的脆性。Mn等有助于减小钢地脆性。预防焊接结构脆性断裂的措施（1）正确选用材料；（2）采用合理地焊接结构设计。课堂小结：1、疲劳破坏的概念和影响因素，提高疲劳强度的措施2、脆性断裂的概念，影响因素和预防措施课后作业：1、影响疲劳破坏的因素和预防疲劳破坏的措施是什么?2、影响脆性断裂的因素和防止脆性断了的措施是什么?班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十五讲课时2教学目的1、了解焊接结构的类型2、梁、柱、桁架结构；焊接容器结构教学重点梁、柱、桁架结构，焊接容器结构的受力和结构特点教学难点各结构的受力特点教学方法黑板板书。提问、回答、分析、讲解授课过程：复习回顾：1、回顾焊接结构的特点2、思考焊接结构的类型授新过程：第二章焊接结构概述第一节焊接结构的基本构件一、梁、柱、桁架结构1．焊接梁的受力及结构特点焊接梁是由钢板或型钢焊接成形的实腹受弯构件，主要承受横向弯曲载荷的作用，根据主体结构工作条件的要求，焊接梁还可能同时承受弯曲和扭转或弯曲和轴向力等组合载荷的作用。工字梁：用于在一个主平面内承受弯矩作用的场合。箱形梁：用于在两个主平面内承受弯矩及附加轴向力作用。组成方法：板焊结构梁；型钢结构梁；钢板—型钢组合梁。变截面梁：通过改变翼缘板的宽度、厚度或腹板的高度、截面积来实现。梁的用途：在钢结构中梁是最主要的一种构件形式，是组成各种建筑钢结构的基础，同时又是机器结构中的重要组成部分。梁的设计：确定梁的高度，翼缘板的宽度和厚度，腹板的高度及厚度。2．焊接柱的受力及结构特点焊接柱是由钢板或型钢经焊接成形的受压构件，并将其所受到的载荷传递至基础。分类：按受力特点不同可分为轴心受压柱；偏心受压柱。按结构形式不同可分为实腹式柱；格构式柱组成方法：钢板拼焊；轧制型材焊接；钢板和型钢组合（1）柱头（2）柱脚（3）柱身柱的设计：在进行柱的设计时，除了满足强度和刚度的要求外，还应保证焊接柱具有整体和局部的稳定性，以达到其使用要求。首先应根据柱的工作条件选择合理的截面形式，其次是根据强度、稳定和刚度条件来确定截面的各部分尺寸。3．焊接桁架的受力及结构特点焊接桁架是指由直杆在节点处相互连接组成的承受横向弯曲的格构式结构。受力状态：节点承载——当载荷作用在桁架的各节点位置时，各杆件基本上只承受轴向心力的作用面形成轴心拉杆或轴心压杆。节点间承载——当载荷作用在节点之间位置时，这些杆件除承受轴向心力的作用外，还会承受横向弯曲的作用而形成拉弯杆件或压弯杆件。桁架的设计：设计的主要参数是跨度和高度，参数的确定必须以满足刚度的要求为先决条件。二、焊接容器结构焊接容器是由板材经成形加工，并焊接成能够承受内外压力的封闭性结构。1．焊接容器的分类（1）按用途反应容器、换热容器、分离容器和储存容器（2）按设计压力低压容器、中压容器、高压容器、超高压容器（3）按设计温度低温容器、中温容器、高温容器（4）按壳体结构整体式、组合式2．容器的工作条件就焊接容器工作条件而言，主要包括载荷、温度和介质三项内容。温度指容器处于高温、常温或低温的工件温度条件；介质包括容器内部的储存介质和外部的环境介质；载荷静载如内压、外压、温差应力及自重等；疲劳载荷如水压试验、调试和检修等载荷的波动变化。3．典型的焊接容器简介①2200m3C3H6存储球罐与圆筒形容器相比具有如下优点：球形容器几何形状对称，受力均匀；在相同壁厚条件下球形容器承载能力最强；在相同容积条件下球形容器的表面积最小。另外，占地面积小，基础工程简单，建造费用低。缺点：下料、冲压、拼装尺寸要求严格，矫形比较困难且加工费用高。②压水堆压力容器壳体压力壳是放置堆芯及构件并防止放射性物质外泄的高压容器。壳体主要由锻造筒体、锻造球形封头、顶盖和不同直径的接管组成。整个压力壳筒体没有纵缝，部件通过环焊缝连接成整体。这不仅减少了焊接工作量，还降低了容器服役期的检查工作量。缺点是需要装备大型的冶炼、锻压和热处理设备。课堂小结：1、梁、柱、桁架结构的受力和结构特点2、焊接容器结构的受力和结构特点课后作业：1、简述梁、柱、桁架结构和焊接容器结构的受力和结构特点。班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十六讲课时2教学目的1、机械零部件焊接结构的受力和结构特点2、薄板焊接结构的受力和结构特点教学重点机械零部件焊接结构的受力和结构特点教学难点各结构的受力特点教学方法黑板板书。提问、回答、分析、讲解授课过程：复习回顾：1、焊接结构包括哪些类型2、回顾梁、柱、桁架结构，焊接容器结构的受力和结构特点授新过程：第二章焊接结构概述第一节焊接结构的基本构件三、机械零部件焊接结构1．切削机床的焊接床身床身以往是采用铸造结构，为提高机床工作性能，减轻结构重量，缩短生产周期和降低成本，逐渐改用焊接结构。尤其单件小批生产的大型和重型机床，采用焊接结构的经济效益非常明显。焊接床身在设计时应注意解决如下问题：①刚度问题；②尺寸稳定性问题；③减振性能问题；④经济效益问题2．压力机机身压力机加工的零件精度要求比切削加工件低，但在运行过程中会产生很大的作用力要由机身承受，因此压力机机身除保证必要的刚度要求外，还要求具有较高的强度。焊接机身主要承受动载荷的作用，因此生产过程中应尽可能降低关键部位的应力集中，以免产生疲劳破坏。焊接完成后，要经过热处理消除残余应力。3．减速器箱体焊接结构减速箱是安装各传动轴的基体，为克服各传动轴传递转矩时产生的反作用力，保证正常工作时各传动轴的相对位置不变，要求箱体有足够的刚度。4．轮的焊接结构轮可分为工作和基体两部分：工作部分是直接与外界接触并实现轮的功能的部分；基体部分对工作部分起支承和传递动力的作用，由轮缘、辐板和轮毂组成。焊接轮的优点：①焊接钢部件的强度和刚度能够满足工作条件的要求；②在进行设计时根据轮类部件在工作时的受力状态还可采用异种钢焊接方法，达到降低成本、节约钢材的目的。四、薄板焊接结构这类结构多属于受力较小或不受载荷作用的壳体。设计薄板结构时，主要考虑的问题是稳定性和焊接变形。采用箱形结构可以有效的提高薄板结构的整体稳定性；提高薄板局部稳定性的方法有：增加板厚、设置加强筋或将薄板制成瓦棱状。在制造工艺上若无特殊要求，常采用接触点焊的方法，既能提高生产率，又能有效地控制焊接变形。五、船舶焊接结构：现代船舶的船体已采用全焊接结构，这对减轻船体自重、缩短船舶的建造周期和改善航运性能具有重要的作用。特点：结构复杂、零件多、刚性大，易因应力集中而产生裂纹；应用的钢种多，焊接工作量大。为提高船体结构生产效率和质量，现代船体结构的制造多采用分段制造法。课堂小结：1、机械零部件焊接结构的受力和结构特点2、薄板焊接结构的受力和结构特点课后作业：1、简述机械零部件焊接结构受力和结构特点。班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十七讲课时2教学目的1、焊接生产的工艺过程的概念2、焊接生产的工艺过程的内容教学重点焊接生产的工艺过程的内容教学难点理解工艺过程的内容教学方法黑板板书。提问、回答、分析、讲解授课过程：复习回顾：1、焊接结构的生产过程概述及提问思考工艺过程的内容授新过程：第二章焊接结构概述第二节焊接结构的生产工艺过程焊接生产的工艺过程：是根据产品的技术要求、形状和尺寸的差异而有所不同，并且工厂中现有的设备条件和生产技术管理水平对产品工艺过程的制订也有一定的影响。但从总体上分析，按照工艺过程中各工序的内容以及相互之间的关系，都有着大致相同的生产步骤，即分为生产组织与准备、备料加工、装配——焊接、质量检验等几部分。一、生产组织与准备包括技术准备和物质准备两方面内容。作用：提高焊接产品的生产效率和质量，保证生产过程的顺利进行。内容：技术准备：A研究将要生产的产品清单；B研究和审查产品施工图纸和技术条件，了解产品的结构特点；C进行工艺分析，制定焊接结构生产工艺流程，确定技术措施，选择合理的工艺方法；D进行必要的工艺试验和工艺评定；E制定出工艺文件及质量保证文件。物质准备：A订购原材料、焊接材料及其他辅助材料B对生产种的焊接工艺装备、其他生产设备和工夹量具进行购置、设计、制造或维修。二、备料加工包括原材料准备、材料预处理、基本元件加工三方面。焊接结构零件多是以金属轧制材料为坯料，在装配前必须按照工艺要求对制造焊接结构的材料进行一系列的加工。金属材料的预处理A包括：验收、储存、矫正、除锈、表面保护处理和预落料等工序。B目的：为基本元件的加工提供合格的原材料，获得优良焊接产品和稳定的焊接生产过程。基本元件加工包括：划线（号料）、切割（下料）、边缘加工、冷热成型加工、焊前坡口清理等工序。约占焊接结构生产全部工作量的40％～60%。三、装配与焊接装配――是将加工好的零件，采用适当加工方法，按照产品图样的要求组装成产品结构的工艺过程。焊接――将已装配好的结构，用规定的焊接方法和焊接工艺，使零件牢固连接成一个整体的工艺过程。装配与焊接工艺是焊接结构生产过程的核心。四、结构质量检验焊接结构质量保证工作是贯穿于设计、选材、制造全过程中的一个系统工程。包括整体结构质量和焊缝质量。整体结构质量是指产品的几何尺寸、形状和性能；焊缝质量则与结构的强度和安全使用有关。五、焊接结构安全评定焊接结构安全评定是焊接结构与安全评定两门学科相结合的产物。强度评定：静载荷强度计算、动载荷强度计算、结构试验及刚度评定等；断裂评定：防脆断、防疲劳，以及环境介质对脆断和疲劳的影响等。安全评定的意义：确保结构的使用安全；在考虑经济效益的基础上给出适当的安全裕度。实际应用安全评定技术时应考虑以下三点：1．设计中的安全评定2．结构运行中的安全评定3．失效分析中的安全评定课堂小结：焊接结构生产工艺过程包括四个步骤：生产准备――材料加工――装配和焊接――质量检验与安全评定。（课堂记忆、重复提问）课后作业：1、简述焊接结构生产主要工艺过程的内容。班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十八讲课时2教学目的1、钢材矫正的概念和原理2、钢材矫正的具体方法教学重点钢材矫正的方法教学难点手工矫正、机械矫正、火焰矫正、高频热点矫正教学方法黑板板书。提问、回答、分析、讲解授课过程：复习回顾：1、简述焊接结构的生产工艺过程的内容授新过程：第四章焊接结构备料及成形加工第一节钢材的矫正定义：钢材的预处理：是把钢材、型钢、管子等材料在下料装焊之前进行抛丸清理、喷保护漆、烘干等的处理工序。矫正：是使材料在加工之前保持一种良好的平直状态，以利于零件的加工。其中对钢板要进行矫平，对型材要进行矫正和矫直，统称为矫正。一、钢材的矫正：（一）、钢材变形的原因：1、钢材在轧制过程中产生的变形；（1）钢材在轧制过程中可能产生残余应力而引起变形：热轧厚板，由于金属的良好塑性和较大的横向刚度，延伸较多的部分克服了相邻延伸较少部分的作用，产生板材的不均匀伸长；热轧薄板，薄板冷却较快，延伸程度不同的部分相互作用，延伸得较多的部分在压缩应力作用下容易失去稳定而使钢板产生波浪变形；薄板冷轧也会由于压延不一致出现变形。（2）钢板在运输、吊放、储存的过程中由于受力不当也会造成各种变形。2、钢板在加工过程中产生的变形：（1）整张钢板切割成零件时，轧制时造成的内应力得到部分释放而引起变形；（2）氧－乙炔气割时的局部受热也会造成零件的各种形式的变形。3、结构装配焊接过程中产生的变形：采用焊接连接时，随结构形式尺寸、厚板和焊接方法的不同，焊接的部件和产品都会程度不同地产生凹凸不平、弯曲、扭曲和波浪变形等。（二）、矫正原理：假设钢材在其厚度方向是由多层纤维组成的，因各种原因，各层纤维可能产生不均匀变形，产生金属纤维长短不一，从而造成变形。为消除这些变形有两种策略，一、使短金属纤维拉长，二、使长金属纤维缩短，最终使钢材厚度方向上地纤维趋于一致。（三）、矫正的方法：分类：（1）、按钢材的加热温度不同，分为：冷矫正和热矫正（加热温度通常700～900C）。（2）、按作用外力的性质不同，分为：手工矫正、机械矫正、火焰矫正与高频热点矫正。具体方法简要介绍：1、手工矫正：概念：手工矫正主要是用锤子或其他工具对钢材变形的有关区域施加外力，使短纤维部分伸长，从而达到矫正的目的。2、机械矫正：概念：机械矫正是利用各种专用或通用的机械设备，使材料产生变形而对钢材进行矫正的方法。3、火焰矫正：概念：火焰矫正是在工件凸起的部位局部加热，加热区的金属膨胀受到周围冷金属的阻碍而产生压应力，在一定的温度下，此应力超过材料的屈服极限使材料产生压缩塑性变形。4、高频热点矫正：概念：高频热点矫正是感应加热法在生产中的一种应用，是变形矫正的新工艺。是利用交变磁场产生内热源，使金属局部加热产生的热塑压缩变形。课堂小结：1、两个概念：钢材的预处理和矫正。2、钢材变形的原因：钢材（1）在轧制过程中、（2）在加工过程中、（3）结构装配焊接过程中产生的变形。3、矫正的方法：按钢材的加热温度不同，分为：冷矫正和热矫正（加热温度通常700～900C）。按作用外力的性质不同，分为：手工矫正、机械矫正、火焰矫正与高频热点矫正课后作业：1、简述钢材矫正的原理和方法班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第十九讲课时2教学目的1、学习划线概念及方法2、掌握放样及放样方法，了解放样程序教学重点划线和放样的概念和方法教学难点放样的方法和程序教学方法提问、回答、分析、讲解，以问题为中心引导学生看书复习回顾：1、钢材矫正的方法有哪些？2、钢材的预处理的目的是什么？有哪些方法？授新过程：第四章焊接结构备料及成形加工第二节划线、放样与下料一、划线：

划线：按构件设计图纸的图形和尺寸将零件形状按1：1的比例划在待下料的材料上，以便对零件进行下料加工的工序。划法：样板划线和草图划线两种。注意事项：熟悉结构的图样和制造工艺；检查钢材表面划线前将材料垫平、放稳；划线时标注各道工序用线；弯曲零件时，考虑材料的轧制纤维方向；钢板两边不垂直时要去边；划线的毛坯，应注明产品的图号、件号和钢号，以免混淆；合理安排用料。划线工具：划线平台、划针、划规、长划规、角尺、样冲、曲线尺等。工程常用划线方法：1、直线的划法：（1）直线小于1M，用划针或石笔紧靠钢直尺；（2）直线小于8M，用弹粉线的方式划线；（3）直线大于8M，用0.5～1.5MM的钢丝，两端拉紧并用两垫块垫托，然后用90度角尺靠紧钢丝一侧，在下端定出数点，再用粉线以至少三点弹成直线。2、圆的等分划线：常用在法兰排孔划线。圆的4等分、5等分、6等分和7等分的近似画法。3、大圆弧的划法：（可不作介绍）放样大型圆弧时，地规和盘尺都不能适用，只能采用近似几何作图或计算作图法来完成放样工作。4、垂直基准线的划法：作垂直线的方法有：作图法和计算法。二、放样：放样：根据构件的图样，按1：1的比例（或一定比例）在放样台（或平台）上画出所需要图形的过程。（一）、放样方法：

放样方法：是指将零件的形状最终划到平面钢板上的方法。主要有实尺放样、展开放样和光学放样等。1、实尺放样：根据图样的形状和尺寸，用基本的作图方法，以产品的实际大小划到放样台的工作。2、展开放样：把各种立体的零件表面摊平的几何作图过程。3、光学放样：用光学手段（如摄影），将缩小的图样投影在钢板上，然后依据投影线进行划线。（二）、放样程序：放样程序一般包括结构处理、划基本线型和展开三个部分。1、结构处理：又称结构放样，是根据图样进行工艺处理的过程。2、划基本线型：是在结构处理的基础上，确定放样基准和划出工件的结构轮廓。3、展开：是对不能直接划线的立体零件进行展开处理，将零件摊开在平面上。（三）、实尺放样过程举例：实尺放样的具体过程：1、识读施工图：

（1）弄清产品的用途与一般技术要求；（2）了解产品的外部尺寸、质量、材质和加工数量等概况；与本厂加工能力比较，确定或熟悉产品制造工艺；（3）弄清各部分投影关系和尺寸要求，确定可变动和不可变动的部位及尺寸。2、结构放样：（1）连接部位的处理；（2）大尺寸构件的处理。3、划基本线型：（1）确定放样画线基准；（2）画出构件基本线型。4、展开放样：（1）计算弯曲展开长；（2）可展曲面的展开放样：5、样板制作：即下料样板。样板一般用0.5～2mm的薄钢板制作。制作时应考虑工艺余量和放样误差。课堂小结：1、划线概念和划线工具的了解，要求掌握工程常用划线方法2、放样的概念，放样方法有：实尺放样、展开放样和光学放样等；放样程序一般包括结构处理、划基本线型和展开三个部分。

课后作业：1、简述划线和放样的概念和方法班级项目焊接51焊接52焊接53焊专31三一焊41授课日期课堂记录课后小结授课总结课程名称焊接结构生产第二十讲课时2教学目的1、理解下料的概念和方法2、钢板的边缘加工的认识教学重点热切割和机械切割的方法教学难点各种下料方法的理解教学方法提问、回答、分析、讲解，以问题为中心引导学生看书复习回顾：1、放样的方法有哪些？放样程序包括哪些部分？授新过程：第四章焊接结构备料及成形加工第二节划线、放样与下料三、下料：

下料：是将零件或毛坯从原料上分离下来的工序。下料方法有：机械切割和热切割。（一）、热切割：热切割包括：氧炔焰切割（俗称氧气切割、气割、火焰切割）、等离子弧切割、电弧切割和激光切割等。1、氧气切割：A概念：氧气切割：是利用气体火焰将金属材料预热到能在氧气中燃烧的温度后，通过切割氧气将金属剧烈氧化成氧化物，并从切口中吹掉，从而形成切口达到分离材料的目的。B过程：氧气切割的过程由四个步骤组成：（1）预热；（2）氧化；（3）吹渣；（4）前进。C使用场合：气割主要用于切割低碳钢和低合金钢。铸铁、不锈钢等材料，必须采取特殊的工艺措施才能用氧气切割；铜、铝等有色金属，必须用其他的切割方法切割，如机械切割、等离子弧切割等。D气割设备：气切割设备分为：手工切割和半自动、全自动切割设备两种手工切割设备包括割矩、乙炔发生器、氧气瓶、减压器等。自动化切割设备有光电跟踪切割机和数控切割机。2、等离子弧切割：A概念：等离子弧切割：是以高温高速的等离子弧为热源，将被切金属熔化及蒸发，同时高压气流将熔化金属吹掉，而形成狭窄切口的切割过程。B特点：（1）应用广泛；（2）切割速度快；（3）切口质量好；（二）机械切割：机械切割最常用的是剪切。剪切是利用上下刀刃的相对运动切断材料的加工方法。1、剪切的工作原理及剪切断面材料在剪切面上形成四个明显的特征区域。2、常用剪切设备：（1）平口剪床；（2）斜口剪床；（3）圆盘剪床；（4）振动剪床：（5）龙门剪床；（6）数控直角剪床。3、冲裁：A概念：冲裁是利用模具