电弧焊基础教学大纲

PAGEPAGE14《电弧焊基础》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称电弧焊基础课程编号310040043课程性质专业选修课课程类别专业课开课单位材料成型教研室授课学期第六学期学分/学时2/32课内学时32理论授课28上机学时0课内实践0实验学时4课外学时0适用专业材料成型是否双语否先修课程工程力学、金属学与热处理、焊接冶金学后续课程焊接结构学、焊接质量检测、综合实验等二、课程简介《电弧焊基础》课程是焊接工艺与设备类专业的一门专业必修课，为理论性较强的一门课程。学生通过本课程的学习，熟悉电弧的概念和各种电子发射方式特点。初步具有设计焊接工艺和分析工件产生缺陷的原因及其防止办法的能力。了解金属焊接变形的简单机理,熟悉焊接加工方法的特点及焊接工件的生产工艺过程,具有初步设计良好结构工艺性焊接件的能力。本课程对焊接电弧的基本特征、常用焊接方法的基本原理、特点及应用。熟悉熔化极氩弧焊的基本概念,掌握等离子弧焊和钨极氩弧焊的原理及其特点,二氧化碳保护焊的的原理及特点，埋弧焊原理及特点等知识进行理论讲授及实验验证，阐明其原理、规律及控制途径，全面考核学生对知识的掌握和运用，培养学生了解电弧焊的基本概念、基本理论讨论问题，设计和选择焊接工艺及设备的能力，分析解决材料成型实际工程问题。提升学生的学习、分析问题和解决问题能力，引导学生树立和践行高度责任心与职业素质、良好安全生产意识的核心价值观和行为规范。是工科院校焊接类专业学生所必修的一门综合技术基础课。是研究焊接基础知识的一门学科。其任务是使学生了解常用焊接方法及其不同特点的基础知识。具有综合运用知识，分析焊接方法及工艺的初步能力，了解与本课程有关的新工艺、新技术及其发展趋势。为学习其它有关课程,并为以后从事机械设计和制造方面的工作奠定必要的焊接工艺基础。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识传授）1、阐释自由电子的产生、焊接电弧的特征、电弧受力及保护气体以及不同工况下的磁偏吹、引弧与稳弧之间的联系。（1）描述电弧的本质、特征；焊接电弧静特性，推断焊接电弧的产生及特点；（2）归纳电弧力及对熔滴过渡的影响、保护气体种类及应用场景；焊接引弧、稳弧措施。（3）分析焊接阴极清理原理、最小电压原理以及直流分量。2、应用焊接电弧基础知识，通过分析焊接熔滴过渡的形式和受力分析，探讨促进熔滴过渡，提高焊接质量和减少飞溅。3、将电弧焊不同焊接方法、工艺特点、使用性能等知识结合实际工程结构。课程目标2（能力培养）1、综合运用学科基础知识正确理解电弧焊的本质和规律，根据焊接场景不同，选择合适的焊接方法等，初步具备选用常用焊接方法的基本能力，培养焊接设计开发意识。2、评价焊接方法特点及应用场景，对比材料使用性能，结合实际工程特点，具备分析和选择焊接方法的基本能力，培养焊接工程师意识。课程目标3（素质培养）1、解析焊接工艺与设备的重要性，辩证理解实用性、安全性、工艺性与艺术性之间关系，传承高度责任心和职业素质的焊接工程师精神；2、领会电弧焊工艺的重要性，焊接设备使用性能与焊接设计关联，树立良好的安全生产意识，能够自觉按规章操作，领会精益求精的大国工匠精神。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-4：综合应用所学知识进行简答焊接问题解决方案的设计与改进。指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂焊接问题的表述，对复杂焊接问题的解决途径进行分析、对比并试图改进。2-问题分析课程目标2指标点1-4：综合应用所学知识进行复杂焊接问题解决方案的设计与改进。指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂焊接问题的表述，对复杂焊接问题的解决途径进行分析、对比并试图改进。1-工程知识2-问题分析课程目标3指标点3-1：学习焊接工艺和设备选用、调整原则和要求，了解影响焊接目标和技术方案的各种因素。3-设计/开发解决方案四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元焊接电弧基础（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）记忆“电子发射”、“电离”和“阴极斑点”等重要概念。（2）理解焊接电弧的特点，导电机构应用场景。（3）电弧产热及温度分布。（4）电弧受力与熔滴过渡（5）直流电弧与交流电弧，直流分量。2.重点和难点（1）电子发射与电离（2）最小电压原理（3）阴极清理现象，磁偏吹与防治3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的焊接电弧知识；（2）让学生运用课堂学习到的基础知识，根据不同的焊接材料，焊接环境，选择合适的焊接方法与工艺，加深对课程内容的理解。通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生能够运用所学知识解决焊接方法及设备问题；（3）通过不同焊接方法比较，融合实际焊接工程中不同焊接方法的特点，引入具体情况具体分析的思政教学内容，提高学生的辨别能力、分析能力、思考决策能力、解决复杂焊接的问题，培养学生职业规范，树立安全生产责任心，精益求精。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够理解焊接电弧基本特征，了解电离和电子发射的原理，，根据焊接实际要求进行焊接方法工艺选择，运用所学知识解决进行选择保护气体、焊接电弧引弧及稳弧。对于实际焊接问题学会具体情况具体分析，培养学生严谨的治学态度，对焊接工程师的职业素养有一定认知。5.支撑课程目标（1））讲授焊接电弧组成、最小电压原理、保护气体特点、引弧稳弧等内容，从工程角度阐释焊接工艺的地位（知识传授）。（2）以电弧基础知识为主线，讲授焊接电弧特征，探究电弧本质，培养学生设计开发意识、焊接工程意识（能力培养）。（3）分享电弧焊相关标准、文献、思政案例，拓宽学生专业视野，树立学生焊接结构设计的责任心与工程安全意识、精益求精的大国工匠精神（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第二单元电弧熔化现象（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）焊接母材熔化与焊缝成型的基本概念、产生原因、分布特征、影响因素。（2）焊接熔滴过渡的基本概念、产生原因、分布特征、影响因素。2.重点和难点（1）焊接参数对焊焊缝成型的影响以及原因。（2）焊接缺陷的分布特征、影响后果、产生原因和消除措施。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）以图像和动画形式向学生展示熔滴过渡不同类型，使学生理解焊接工艺参数对熔滴过渡与焊缝成型的影响；4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够基本理解熔滴过渡与母材成型的特征，理解母材与焊缝成型形状影响。对于实际工程问题，能够判断焊接工艺与焊接接头的基本情况，制定合理的焊接工艺参数与坡口形式，具备一定的焊接工程设计能力。培养学生面对复杂问题时，抓住关键，化繁为简，抓住主要矛盾的能力，体现责任心与安全性。5.支撑课程目标（1）讲授焊接缺陷的基本概念、产生原因、分布特征、影响因素，从工程角度阐释焊接缺陷的危害与防止（知识传授）。（2）讲授焊接缺陷与焊缝成型、焊接工艺的相互关系，培养学生焊接工艺设计的基本能力，培养设计开发意识与工程意识（能力培养）。（3）讲授焊接缺陷的危害，拓展焊接新工艺新方法，传承高度责任心和树立良好的安全生产意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第三单元钨极氩弧焊（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）钨极氩弧焊的特征、优势劣势、影响因素、应用场景。（2）钨极的形状、夹角、材料对于焊接质量的影响。（3）钨极氩弧焊设备。2.重点和难点（1）钨极氩弧焊焊接方法、工艺及其影响因素。（2）钨极材料。（3）TIG焊接条件。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用融合问题分析的创新方法，结合生活生产中常见的钨极氩弧焊，培养学生快速确认问题，总结问题发生的共性，发现问题根本矛盾所在的能力；（3）通过课堂讨论的方法，结合钨极氩弧焊实例，引入电弧电子发射理论，提高学生在未来焊接设计中的安全理念以及负责任态度，培养学生的安全思维。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够掌握钨极氩弧焊的影响因素与产生机制；根据实际焊接环境和焊接对象分析焊接工艺的合理性，选择合理的钨极材料，尺寸和夹角。对于实际钨极氩弧焊问题，能够判断焊接方法，对焊接设备选择和焊接工艺的合理性进行判断。培养学生焊接工程师的安全思维。5.支撑课程目标（1）讲授钨极氩弧焊电弧的形态特征、产生原因、影响因素（知识传授）。（2）讲授钨极氩弧焊和焊接工艺因素的综合分析方法，分享焊接案例，培养钨极氩弧焊工艺设计能力，树立学生工程意识（能力培养）。（3）讲授钨极氩弧焊的工艺措施与设计方法，在过程中探索工程中的应用案例，传承高度责任心和树立良好的安全生产意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第四单元等离子弧焊（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）等离子弧焊的特征、优势劣势、影响因素、应用场景。（2）等离子弧的分类，特征，优缺点。（3）等离子弧焊设备。2.重点和难点（1）等离子弧焊焊接方法、工艺及其影响因素。（2）双弧现象。（3）产生压缩弧的三种原因。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用融合问题分析的创新方法，结合生活生产中常见的等离子弧焊，培养学生快速确认问题，总结问题发生的共性，发现问题根本矛盾所在的能力；（3）通过课堂讨论的方法，结合等离子弧焊实例，引入电弧压缩理论，提高学生在未来焊接设计中的安全理念以及负责任态度，培养学生的安全思维。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够掌握等离子弧的影响因素与产生机制；根据实际焊接环境和焊接对象分析焊接工艺的合理性，选择合理的喷嘴尺寸和工艺。对于实际等离子弧焊问题，能够判断焊接方法，对焊接设备选择和焊接工艺的合理性进行判断。培养学生焊接工程师的安全思维。5.支撑课程目标（1）讲授等离子弧的形态特征、产生原因、影响因素（知识传授）。（2）讲授等离子弧焊和焊接工艺因素的综合分析方法，分享焊接案例，培养等离子弧焊工艺设计能力，树立学生工程意识（能力培养）。（3）讲授等离子弧焊的工艺措施与设计方法，在过程中探索工程中的应用案例，传承高度责任心和树立良好的安全生产意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第五单元CO2保护焊（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）CO2保护焊的特征、优势劣势、影响因素、应用场景。（2）CO2保护焊的分类，特征，优缺点。（3）CO2保护焊设备，保护气体。2.重点和难点（1）焊接飞溅。（2）等速送丝调节系统。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用融合问题分析的创新方法，结合生活生产中常见的CO2保护焊，培养学生快速确认问题，总结问题发生的共性，发现问题根本矛盾所在的能力；（3）通过课堂讨论的方法，结合CO2保护焊实例，讲解短路过渡，减少焊接飞溅，提高学生在未来焊接设计中的安全理念以及负责任态度，培养学生的安全思维。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够掌握CO2保护焊焊接缺陷的影响因素与产生机制；根据实际焊接环境和焊接对象分析焊接工艺的合理性，选择合理的焊接设备和工艺。对于实际CO2保护焊问题，能够判断焊接方法，对焊接设备选择和焊接工艺的合理性进行判断。培养学生焊接工程师的安全思维。5.支撑课程目标（1）讲授CO2保护焊的形态特征、产生原因、影响因素（知识传授）。（2）讲授CO2保护焊和焊接工艺因素，讲授等速送丝调节机制，培养CO2保护焊工艺设计能力，树立学生工程意识（能力培养）。（3）讲授CO2保护焊的工艺措施与设计方法，在过程中探索工程中的应用案例，传承高度责任心和树立良好的安全生产意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第六单元熔化极氩弧焊（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）熔化极氩弧焊的特征、优势劣势、影响因素、应用场景。（2）熔化极氩弧焊的分类，特征，优缺点。（3）熔化极氩弧焊设备，保护气体。2.重点和难点（1）脉冲焊接。（2）射滴过渡、射流过渡。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用融合问题分析的创新方法，结合生活生产中常见的熔化极氩弧焊，培养学生快速确认问题，总结问题发生的共性，发现问题根本矛盾所在的能力；（3）通过课堂讨论的方法，结合熔化极氩弧焊实例，讲解射滴过渡、射流过渡，提高学生在未来焊接设计中的安全理念以及负责任态度，培养学生的安全思维。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够掌握熔化极氩弧焊接缺陷的影响因素与产生机制；根据实际焊接环境和焊接对象分析焊接工艺的合理性，选择合理的焊接设备和工艺。对于实际熔化极氩弧焊问题，能够判断焊接方法，对焊接设备选择和焊接工艺的合理性进行判断。培养学生焊接工程师的安全思维。5.支撑课程目标（1）讲授熔化极氩弧焊的形态特征、产生原因、影响因素（知识传授）。（2）讲授熔化极氩弧焊和焊接工艺因素，讲授等速送丝调节机制，培养熔化极氩弧焊工艺设计能力，树立学生工程意识（能力培养）。（3）讲授熔化极氩弧焊的工艺措施与设计方法，在过程中探索工程中的应用案例，传承高度责任心和树立良好的安全生产意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第七单元埋弧焊（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）埋弧焊的特征、优势劣势、影响因素、应用场景。（2）埋弧焊的分类，特征，优缺点。（3）埋弧焊设备，焊剂的种类及作用。2.重点和难点（1）焊接飞溅。（2）等速送丝调节系统。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用融合问题分析的创新方法，结合生活生产中常见的埋弧焊，培养学生快速确认问题，总结问题发生的共性，发现问题根本矛盾所在的能力；（3）通过课堂讨论的方法，结合埋弧焊实例，讲解短路过渡，减少焊接飞溅，提高学生在未来焊接设计中的安全理念以及负责任态度，培养学生的安全思维。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够掌握埋弧焊焊接缺陷的影响因素与产生机制；根据实际焊接环境和焊接对象分析焊接工艺的合理性，选择合理的焊接设备和工艺。对于实际埋弧焊问题，能够判断焊接方法，对焊接设备选择和焊接工艺的合理性进行判断。培养学生焊接工程师的安全思维。5.支撑课程目标（1）讲授埋弧焊的形态特征、产生原因、影响因素（知识传授）。（2）讲授埋弧焊和焊接工艺因素，讲授等速送丝调节机制，培养埋弧焊工艺设计能力，树立学生工程意识（能力培养）。（3）讲授埋弧焊的工艺措施与设计方法，在过程中探索工程中的应用案例，传承高度责任心和树立良好的安全生产意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第八单元焊接实验（学时数：4学时）1.课程主要内容通过“钨极氩弧焊综合试验”实验和CO2保护焊综合试验，要求学生理解不同焊接方法对接接头焊缝质量的影响；认识热输入对对接接头纵向收缩、向收缩和角变形的影响规律；掌握测量纵向收缩、横向收缩和角变形的基本方法和工具的使用；掌握防止或减小对接接头变形的刚性固定法。2.实验方法a.针对不同材料板采用不同焊接方法进行焊接；b.针对厚度3～6mm×宽度100mm×长度300mm的试板，开不开坡口自定，采用钨极电弧焊以及CO2气体保护焊各焊接一块，可分组进行数据整合；c.针对上述试板，观察焊缝外观形貌，对比；d.针对上述试板，分别对比飞溅和氧化程度；e.根据实验记录，分别统计焊接速度和热输入，线能量。3.实验要求a.掌握钨极氩弧焊和二保焊焊前准备工作；b.掌握不同焊接方法对于焊接接头外观的影响；c.掌握焊接保护气体对于焊接接头的保护效果；d.掌握不同焊接热输入/线能量对于焊接速度的影响具体见实验指导书及实验报告册要求。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元焊接电弧基础讲授法、案例教学、随堂研讨课程目标1、2、36第二单元母材熔化与焊缝成型讲授法、案例教学、随堂研讨课程目标1、2、32第三单元钨极氩弧焊讲授法、案例教学、对比课程目标1、2、36第四单元等离子弧讲授法、案例教学、对比课程目标1、2、32第五单元CO2保护焊讲授法、案例教学、对比课程目标1、2、36第六单元熔化极氩弧焊讲授法、案例教学、对比课程目标1、2、34第七单元埋弧焊讲授法、案例教学、对比课程目标1、2、32第八单元课内实验实验课程目标1、2、34合计32五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程的考核以考核学生能力及培养目标的达成与否为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，形成性考核评价体系包括平时成绩、实践成绩和期末考试成绩三个部分，占比分别为30%、10%、60%。其中平时成绩包括作业（70%）、随堂小测试（20%）、课堂表现（10%）3个环节，而课堂表现囊括学习通主题讨论、随堂练习、课堂互动等环节；期末考试包括提现工程知识的基础掌握试题（40%）、体现分析设计能力的综合运用试题（50%）和拓展创新试题（10%）三种多元化试题类型。课程总评成绩由三个考核模块中各个环节成绩加权而成，成绩均为百分制。考核模块中各个环节所占分值比例可根据具体情况进行调整，建议值及考核细则如下。课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩30%作业（百分制）70静载强度计算、应力原理与控制，断裂、疲劳、应力腐蚀、高温蠕变、焊接结构设计等基础知识。本门课程4-6次作业，主要考核学生对各单元知识点的理解和掌握程度；每次测试按100分制单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。作业评分的具体标准为作业正确率。目标分值=0.7*作业平均成绩随堂小测试（百分制）20本门课程课堂随机4-6次测试，每次1-3个选择或者填空类小题。主要加强学生对各单元知识点的理解和掌握程度；每次测试按100分制单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。测试评分的具体标准为测试正确率。目标分值=0.2*作业平均成绩课堂表现（百分制）10参与学习通主题讨论、随堂练习、课堂互动等课程活动获得相应分数，主要考核学生对基础知识的提升和拓展能力，掌握和应用知识的程度。出勤不单独计分，1次无故未出勤扣2分，3次无故未出勤，本门课程不及格。目标分值=0.1*作业平均成绩实践成绩10%实验（百分制）100课内实验。参加实验并完成实验指导书。实验成绩100分。未参加实验，此环节0分。评分标准按照实验数据采集准确性、指导书工整性、回答问题准确性进行评分。目标分值=1*指导书平均成绩期末考试60%知识40卷面成绩100分，以卷面成绩的60%计入课程总评成绩。主要考核各