《焊接结构》实验教学大纲

《焊接结构》实验教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134223404课程名称（中/英文）：焊接结构/WeldedStructure课程类别：专业必修课程课程性质：必修课程类型：课程实验总学分：2总学时：32实验/实践学时：6适用专业：焊接技术与工程适用对象：本科先修课程：冶金传输基础、工程力学、焊接冶金学开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程内容实验一平板焊接变形的测量与分析（1）平板收缩变形、挠曲变形及角变形的基本测量方法学习。（2）平板堆焊收缩变形、挠曲变形及角变形的产生原因和分布规律的分析。（3）不同厚度、不同线能量对收缩变形、挠曲变形及角变形大小的影响因素分析。实验二焊接加热及冷却过程中接头动态弯曲变形的测量与分析（1）观察焊接纵向和横向变形的形成过程和影响因素，了解和掌握焊接变形的测量方法和仪器设备使用。（2）理解沿板条纵向边缘敷焊时，焊接纵向弯曲变形的动态过程，并深入了解焊接过程中瞬时弯曲挠度的变化规律。（3）测定结构因素及焊接线能量对于焊接弯曲挠度的影响。实验三焊接残余应力的测量（1）学习采用应力释放法测量焊接残余应力的原理和方法，初步掌握测试操作技能。（2）理解对接接头中焊接残余应力的分布规律。（3）了解焊接工艺、方法对焊接残余应力分布的影响。2.对接培养的岗位能力能够选择合适的测量工具，针对不同的焊接结构进行分析，使用科学的方法对各种变形进行测量，对结构焊接的残余应力进行测量，分析各种测量方法的特点，为焊接结构的设计及焊接结构的检验提供依据。培养实际动手能力及对复杂工程的综合分析和设计能力。实验分组进行，让学生认识到在团队中发挥自己的优势、尊重他人的意见是取得成功的关键。同时，通过团队协作培养学生的集体荣誉感和归属感。实验过程中，严格按照操作规范，培养学生的安全意识，让他们始终将安全放在首位，严格遵守操作规程和安全规范，确保自己和他人的安全。鼓励学生参与科研项目和实践活动。三、实验教学目标1.通过实验了解平板收缩变形、挠曲变形及角变形的基本测量方法。了解焊接过程中瞬时弯曲挠度的变化规律。学习设备的操作操作过程，学会预置所有参数，严格按照程序操作，并且在实验中提高实验安全意识，以及对社会、健康、环境、安全、法律及文化的影响，并做出合理评价，理解应承担的责任。2.通过实验熟悉能够对平板堆焊收缩变形、挠曲变形及角变形的产生原因和分布规律进行分析。分析不同厚度、不同线能量对收缩变形、挠曲变形及角变形大小的影响因素。提高设计实验、收集、处理、分析与解释数据的能力，通过信息综合得到合理有效的结论并应用于工程实践。3.学会分析焊接结构在生产过程中的变形规律，及变形和残余应力对焊接结构的影响，提高对复杂工程的设计能力。4.了解焊接变形研究的国内外发展前景，提高多学科融合的思维能力，成为社会主义市场经济需要的高层次复合型人才。四、实验项目及学时安排序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1平板焊接变形的测量与分析2综合性必做52焊接加热及冷却过程中接头动态弯曲变形的测量与分析2综合性必做53焊接残余应力的测量2综合性必做5五、实验内容实验一平板焊接变形的测量与分析实验目的：（1）熟练操作常用的焊接设备，学会平板收缩变形、挠曲变形及角变形的基本测量方法。（2）能够对平板堆焊收缩变形、挠曲变形及角变形的产生原因和分布规律进行分析。（3）分析不同厚度、不同线能量对收缩变形、挠曲变形及角变形大小的影响因素。实验设备：电焊机、焊板焊条（酸性）、引伸仪、游标卡尺、钢板尺实验内容及步骤：（1）横向收缩变形的测量横向收缩变形采用引伸仪来测量。引伸仪结构见图1。1百分表2铰链3活动支腿4固定支腿5弹簧图1-1引伸仪结构示意图对应图4中A、B、C、F、G、H六条横线，把引伸仪的活动支腿3放在竖线L上的洋冲孔内，拉动引伸仪，是活动支腿4放在竖线P上对应的孔内，从百分表中读出焊前孔间距的原始数值B0，焊后测出间距数值B1。分别填入附表内，其差值即为焊接所引起的横向收缩变形值。由于上下表面收缩量不一样，取上下表面差值的平均值即为该位置的横向收缩变形值。（2）挠曲变形的测量挠曲变形的测量采用带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量。图1-2挠曲变形测量示意图如图2所示，1为带支腿的钢板尺，2为试件。使用游标卡尺分别测出焊前、焊后的高度h,分别记为h1、h2填入附表内，其差值即为焊接所引起的挠曲变形。对2mm板需测量图1中J、K、L、M、N、P、Q、R八条竖线上的挠曲变形。对6mm板需测量图2中J、L、M、N、P、R六条竖线上的挠曲变形。（3）角变形的测量与计算角变形的测量同样采用带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量，但需进行计算。如图3所示，可以分别计算出α1、α2。在h1、L1和h3、L2为定值时，只要测出h2、h4的值，就可以计算出α1、α2，也即可算出角度来。由于所用试件焊前不是绝对平整，焊前焊后均应测量，其差值即为焊接所引起的角变形。对2mm板要测量图4中A、B、C、D、E、F、G、H八条线上的角变形。对6mm板要测量图5中A、B、C、F、G、H六条线上的角变形。图1-3角变形的测量示意图试板尺寸：2mm×150mm×300mm（Q235钢）6mm×150mm×300mm（Q235钢）图1-46mm板测点分布6mm板：横向收缩、角变形以及挠曲变形均测。2mm板：只测角变形及挠曲变形。对2mm、6mm板按下表中的两种规范各焊一块。表1-1焊接规范板厚焊接电流2mm钢90A110A6mm钢170A190A2~4mm铝合金120A200A实验二焊接加热及冷却过程中接头动态弯曲变形的测量与分析实验目的：（1）观察清楚焊接纵向和横向变形的形成过程和影响因素，了解和掌握焊接变形的测量方法和仪器设备使用。（2）理解沿板条纵向边缘敷焊时，焊接纵向弯曲变形的动态过程，并深入了解焊接过程中瞬时弯曲挠度的变化规律。（3）测定结构因素及焊接线能量对于焊接弯曲挠度的影响。实验设备：直流(或交流)电焊机、板条夹持装置(自制)、试验台(自制)、百分表、钳形电流表图2-1试验台示意图实验内容及步骤：（1）将400*100*10mm试板固定到试验台上（见图1）（2）选定测量点接测量用的磁力百分表。（3）调整百分表指针，使其指示在刻度范围的中间位置（“5”左右位置）（4）在试板上进行敷焊，记录挠度变化过程（焊接开始后每隔5秒读一次数，停弧后每隔10秒读一次，直到挠度f直基本不变为止）（5）记录内容：焊接电流（A）、电压（V）、挠度（f）（6）改变电流大小，重做，记录。实验三焊接残余应力的测量实验目的：（1）学会采用应力释放法测量焊接残余应力的原理和方法，初步掌握测试操作技能。（2）理解对接接头中焊接残余应力的分布规律。（3）了解焊接工艺、方法对焊接残余应力分布的影响。实验设备：电焊机、钻孔装置、静态电阻应变仪、万用表、测量残余应力的应变花、钳式电流表实验内容及步骤：1.实验准备（1）用砂布打磨试板上待测部位表面，然后用丙酮除去试板表面油污。（2）对待用的应变片进行外观检查；用数字万用表测量其阻值，要求每片应变花上的三个应变片的阻值差≤±0.1Ω。（3）定出钻孔和贴片的位置。（4）将应变片待贴面用除油污，再滴上少许502胶水，涂匀，稍晾片刻后将应变片贴于试件待测点位置。（5）用数字万用表检查应变片的粘贴质量，要求应变花的引线与试板间的绝缘电阻≥200Ω。2.应变测量（1）将试件上各应变花分组接入电阻应变仪回路。（2）调节电阻应变仪，将各应变花的初始应变读数εA、εB、εC均调至0值。（3）将钻孔装置通过放大镜与测点粗对中；再用502胶水将其底座固定在试件上；而后精确对中测试点；再将放大镜换为钻具进行钻孔，钻孔深度h应大于2mm，钻速≤400转/min。（4）停钻后每隔3min记录一次εA、εB、εC值，直到相邻两次读数相差1με或相同时，以最末两次读数的平均值作为实验数据，进行记录。（5）更换测试点，重复实验步骤3～4。六、实验报告格式实验名称实验目的实验原理（三）实验设备（四）实验内容及步骤（五）结果与分析（六）问题讨论七、考核方式（一）实验成绩的构成实验成绩占本门课程总成绩20%，参考实验考勤、实验操作及实验报告成绩综合给定。（二）评分标准1.实验成绩以百分制或五级制（优、良、中、及格、不及格）填报，按比例记入该课程成绩中。2.多个实验项目的要最后填报平均成绩。3.按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考查，实验操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。4.实验评分应包括三个方面：（1）实验预习及实验纪律占20%：（2）实验操作占40%：（3）实验报告40%；评分等级：评定成绩分优、良、中、及格和不及格五个等级。优：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下，也可以以百分制给出两个实验的综合成绩。实验成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）实验预习及实验纪律（20%）实验前能够按照实验要求，提前预习，掌握实验内容，掌握实验安全操作规程，遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，较好的掌握实验内容、掌握实验安全操作规程，遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，了解实验内容、实验安全操作规程，较遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，基本了解实验内容、实验安全操作规程，较遵守实验纪律实验前未能按照实验要求，未提前预习，不了解实验内容、未能掌握实验安全操作规程实验操作（40%）能够根据实验目的，独立设计优化实验步骤，独立或合作完成实验操作，且操作规范；准确记录实验现象，并对实验现象进行综合的分析讨论，得出合理的实验结果能够根据实验目的，独立设计实验步骤，独立或合作完成实验操作，操作较为规范；记录实验现象较为准确，并对实验现象进行综合的分析讨论，得出较为合理的实验结果能够根据实验目的，设计实验步骤，独立或合作完成实验操作，操作基本规范；记录实验现象，并对实验现象进行分析讨论，得出实验结果能够根据实验目的，设计出基本的实验步骤，基本能完成实验操作，操作基本规范；记录实验现象，并对实验现象进行初步分析讨论，得出实验结果不能根据实验目的，设计出相应的实验步骤，不能完成实验操作或操作不规范；不能记录实验现象，不能对实验现象进行分析讨论，不能得出实验结果实验报告（40%）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据较为合理，数据处理正确，图表基本规范。能够较好的完成实验报告中提出的