焊接冶金学教学内容研究_翟秋亚焊接冶金学

焊接冶金学教学内容研究

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.