焊接冶金学教学内容研究
焊接冶金学教学内容研究 摘要:焊接冶金学是焊接专业课程基础理论课,针对该 课程在教学内容存在的不足,改革教学内容,提高教学质量 和教学效果。具体的改革思路是优化教学内容主线,补充相 关的基础知识和新知识,增加焊接缺陷的工程实例,补充焊 接材料国际标准规范和改进实践教学等内容。关键词:焊接冶金学;改革;教学内容 《焊接冶金学》是焊接专业基础理论之一,焊接专业学 生的必修课。该课程内容包括金属材料的焊接条件下化学、 物理冶金的基本规律,并在此基础上制定和优化焊接工艺[1 -2]。该课程主要涉及到先修课程中金属凝固学、固态相 变学和热力学等相关理论。同时,在开设该课程之前,学生 还应对焊接方法有一定的了解。另外,该课程是后续课程《金 属焊接性》和《焊接结构》等课程的理论基础,该课程的授 课效果将对后继课程教学将有直接影响。正因如此,在课程 焊接冶金学教学方面积极进行改革,提高该课程教学效果, 是非常必要的[3-4]。
1存在的问题 根据我校的授课反馈信息来看,学生普遍反映该课程理 论性强,知识点非常多的一门课,学习难度大,属于不好理 解、难学的专业课程。解决以上问题,首先应进行教学内容 方面的改革。该方面存在的问题如下:(1)该课程先修基础理 论较多,如前所述的热力学、金属凝固学和焊接方法基本原理等。如没有好的先修理论基础,想学好焊接冶金学就非常 的困难。(2)现有的教学内容中,章节内容之间逻辑关系还 有待进一步整合和优化。(3)现有理论内容与焊接生产实际 脱节,学生只知学,不知如何用。(4)现有课程实验,多为 验证性的,并且彼此之间缺乏相关的关联。
2理论教学内容改革 2.1优化教学内容主线 焊接冶金学是该领域众多科研成果按照一定逻辑性进 行汇编而成。所以,该课程具有观点多,规律多,标准规范 多等特点。同时,各个章节之间逻辑关系还有待进一步理清。
因此,优化教学内容,突出教学主线,是非常重要的.如图1 所示,焊接冶金学包括焊接化学冶金和物理冶金两部分的教 学内容。焊接化学冶金教学的重点和难点主要为焊接气相、 熔渣对金属的作用机制和焊接材料的组成其性能等内容。而 焊接物理冶金教学的重点和难点主要为熔池凝固、焊缝及热 影响区组织等内容。综合焊接物理及化学冶金两方面的内容 的基础上,重点讲解焊接缺陷(裂纹、气孔和夹渣)热裂纹及 冷裂纹的形成原因,存在特征以及防治措施等。
2.2补充先导课基本原理 可以适当在前言部分介绍各种熔焊方法的基本原理,应 用背景,以及优缺点的对比分析介绍;在化学冶金授课之前, 可以适当回顾一下热力学方面的基本知识;同样,在讲授焊 接物理冶金内容前,也可以补充一些金属凝固的基本原理,重点放在金属的形核机制和成分过冷度对结晶形态的影响 机制上。以上内容的补充,将有助于在学习新的知识点之间 对所涉及基础知识有个基本了解。
2.3补充相关的新知识、新进展 随着新型材料、新型能源和新的测试技术的迅速发展, 焊接新技术、新型的焊接材料、焊接新装备和焊接新理论就 不断孕育而生。而目前的教学内容所涉及的科研成果相对陈 旧,非常有必要对现有教学内容进行更新。焊接冶金最新进 展可能包括以下各方面[5-6]:(1)焊缝金属净化理论(脱O, S,P,N,H)的新进展;(2)高能束焊,如激光焊下热影响区 冶金问题的最新研究成果;(3)氢致裂纹启裂的实质性研究 成果;(4)异质材料焊接裂纹开裂机制。通过更新教学内容, 使学生能了解到焊接冶金领域最新的科研成果和工程背景, 增强学生毕业后能从容面对现代焊接生产中工程冶金问题。
2.4补充焊接缺陷工程实例 焊接冶金缺陷(裂纹,气孔和夹渣)是影响焊接质量的主 要因素[7],如何能有效控制或避免接头区的域焊接裂纹, 是焊接专业(方向)学生在今后的工作岗位将要面临的主要 挑战。所以,在教学内容中增加工程背景下焊接缺陷案列, 让学生运用前面所学的焊接化学冶金和焊接物理冶金的理 论,具体分析缺陷的类型及成因,并提出解决方案。所以, 工程实例教学有助于学生对焊接冶金理论加深理解和提高 学生解决工程问题的能力。从实际教学效果来看,学生对工程实例教学的兴趣和积极性都很大。
2.5增加焊接材料的国际准化及其选用原则的教学内容 随着中国制造走向世界,焊接生产的国际化日益明显。
为了适应这一趋势,在现有的焊接材料教学内容中增加典型 焊条的ISO、EN、AWS标准规范教学内容[8]。同时,针对 给定的材料,并结合相关的焊材标准,增加焊条的选用原则 的教学内容。通过以上的教学,有助于学生焊接标准规范意 识的增强。
3实践教学内容改革 3.1改革焊接冶金学课程的实验内容 目前,焊接冶金学可开设的实验主要有焊条制备,焊接 热循环测定,焊接金相分析,残余氢的测试以及焊接缺陷(裂 纹,气孔等)等实验项目。这些实验大多是验证性,并且相 互独立。从实际效果来看,学生参与多为走马观花,而且认 识效果缺乏整体性和深入性。为了解决这一问题,可把现在 独立的验证性试验改为系统性、设计研究型实验。具体做法 是,由学生根据给定待焊母材自行设计焊条配方和制备焊条, 并采用自己制备的焊条进行试焊,同时测量焊接热循环和分 析焊条的工艺性能。随后,对焊后所取的焊件,进行金相分 析和残余氢的测试,并在此基础上重点评定焊条配方和焊接 工艺对可能出现的焊接裂纹、气孔等缺陷的影响。通过以上 分析和评定基础上,给出焊条配方及工艺的改进方案。以上 的实验,完全由学生独立完成。通过焊接冶金学实验改革,将有助于增强学生的实践能力、工程意识和创新意识和加深 学生对所学的焊接冶金学理论的理解。
3.2加强学生科研与教学工作的结合 4结束语 焊接冶金学是焊接专业课程中非常重要的一门基础理 论课,通过优化教学内容主线,增加前导课程的基础知识, 补充焊接缺陷工程实例,和改进焊接冶金学课程的实验内容 等改革措施,将有助于学生对该课程理论的理解和学习,并 增强学生在现代化焊接生产中分析问题和解决问题的能力。
参考文献 [1]张文钺.焊接冶金学(基本原理)[M].北京:北 京机械工业出版社,2013. [2]SindoKouz著;闫久春,杨建国,张广军译.焊接 冶金学[M].2版.北京:高等教育出版社,2012. [3]刘会杰.焊接冶金学课程改革与教学实践[J]. 焊接,2010(10):1-3. [4]李晓泉,杨宗辉,初雅杰.工程类专业"焊接冶金 学"课程新教学法探析[J].中国电力教育,2012(28):65 -66. [5]唐伯钢.现代钢材进展对焊接材料的挑战及若干 建议[J].焊接,2009(12):20-25. [6]许祖泽.焊接材料及焊接冶金研究的发展动态[J]. 钢铁,1993,28(6):67-72.[7]李亚江,王娟,等.焊接缺陷分析与对策[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2013. [8]吴树雄,尹世科,李春范.金属焊接材料手册[M]. 北京:化学工业出版社,2008.