南昌航空大学：航空制造工程《焊接理论基础》课程教学大纲.pdf_大学文库

焊接理论基础（一）基本信息中文课程名称：焊接理论基础英文课程名称：Theoretical Basis of Welding 课程编号：0304502 学分：2.5 学时：40 课程性质：专业核心课适用专业：焊接技术与工程先修课程：物理化学、金属学及热处理开课系（教研部）：焊接工程系执笔：江淑园审核：杨成刚课程简介：本课程授课对象是四年制本科焊接技术与工程专业的本科生。《焊接理论基础》是焊接技术与工程专业的主要专业基础理论课之一，是学习后续各门焊接专业课程的基础，在专业教学中占有重要地位。本课程的主要任务是研究金属材料在熔焊条件下的有关化学冶金和物理冶金方面普遍性规律。通过该课程的学习，为分析金属材料的焊接性，制定合理的焊接工艺、探索提高焊接质量的新途径提供理论依据。（二）课程目标本课程的主要目标是通过该课程的系统性学习，学生应掌握焊接化学冶金原理和常用焊接材料的性能；掌握熔池凝固及焊缝固态相变和焊接裂纹的分类、特点和形成机理等基础理论知识。能够分析焊接接头出现的质量问题，并设计合理的焊接工艺方案，支撑专业毕业目标中相应指标点的达成。课程目标对学生的能力要求如下： 1. 掌握焊接化学冶金原理，用于复杂焊接工程焊接冶金问题解决方案的比较与综合。 2. 掌握焊接材料特性，基于熔池凝固基本原理和数学模型正确表达焊缝组织转变规律。 3. 基于焊接裂纹的分类、特点和形成机理等理论知识，结合文献收集及整理，具有解决复杂焊接工程中接头裂纹问题的能力。 4. 针对具体的材料及结构，选用合适的设备和模拟软件对焊接热源及热影响区组织进行模拟，并理解模拟方法的局限性。课程目标对毕业要求的支撑关系如表 1 所示

表1课程目标对毕业要求的支撑关系表毕业要求毕业要求指标点课程目标指标点1.4：能够将相关知识和数学模型方法用于复毕业要求1课程目标1杂焊接工程问题解决方案的比较与综合。指标点2.2：根据焊接结构特征与材料特性，能基于毕业要求2课程目标2焊接相关科学原理和数学模型方法正确表达复杂焊接工程问题；指标点4.1：能够基于焊接相关科学原理，通过文献毕业要求4课程目标3研究或相关方法，调研和分析复杂焊接工程问题的解决方案；指标点5.3：能够针对具体的焊接对象，选用满足特定需求的现代工具，进行材料焊接性的物理模拟，焊毕业要求5课程目标4接热源和焊接变形的数值模拟及预测，并能够分析其局限性。（三）教学内容教学内容及其对课程目标支撑关系如表2所示。表2教学内容对课程目标的支撑对应的序号教学内容教学要求课程目标知识方面：掌握焊接及温度场的概第一章绪论念：掌握焊接工艺参数对焊接温度场1.焊接过程的物理本质课程目标1的影响；2.焊接热源的种类及特性课程目标4能力和素质方面：能选用合适的设备3.焊接温度场对其热源进行模拟。第二章焊接化学冶金知识方面：了解气相对金属的作用；1.焊接化学冶金过程的特点熔渣及其对金属的作用：22.气相对金属的作用能力和素质方面：具有针对实际情况课程目标13.熔渣及其对金属的作用提出焊缝中氮、氢、氧控制措施的能力。4.合金过渡知识方面：掌握焊条的工艺性能和冶第三章焊接材料金性能；课程目标231.焊条2.焊剂3.焊丝能力和素质方面：具有设计焊接材料的能力。第四章熔池凝固和焊缝固态相知识方面：掌握熔池凝固的一般规律变课程目标2及熔池结晶的形态；1.熔池凝固，2.焊缝固态相变，」能力和素质方面：能够分析焊缝的组

表 1 课程目标对毕业要求的支撑关系表毕业要求毕业要求指标点课程目标毕业要求 1 指标点 1.4：能够将相关知识和数学模型方法用于复杂焊接工程问题解决方案的比较与综合。课程目标 1 毕业要求 2 指标点 2.2：根据焊接结构特征与材料特性，能基于焊接相关科学原理和数学模型方法正确表达复杂焊接工程问题；课程目标 2 毕业要求 4 指标点 4.1：能够基于焊接相关科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析复杂焊接工程问题的解决方案；课程目标 3 毕业要求 5 指标点 5.3：能够针对具体的焊接对象，选用满足特定需求的现代工具，进行材料焊接性的物理模拟，焊接热源和焊接变形的数值模拟及预测，并能够分析其局限性。课程目标 4 （三）教学内容教学内容及其对课程目标支撑关系如表 2 所示。表 2 教学内容对课程目标的支撑序号教学内容教学要求对应的课程目标 1 第一章绪论 1. 焊接过程的物理本质 2. 焊接热源的种类及特性 3. 焊接温度场知识方面：掌握焊接及温度场的概念；掌握焊接工艺参数对焊接温度场的影响；能力和素质方面：能选用合适的设备对其热源进行模拟。课程目标 1 课程目标 4 2 第二章焊接化学冶金 1. 焊接化学冶金过程的特点 2. 气相对金属的作用 3. 熔渣及其对金属的作用 4. 合金过渡知识方面：了解气相对金属的作用；熔渣及其对金属的作用；能力和素质方面：具有针对实际情况提出焊缝中氮、氢、氧控制措施的能力。课程目标 1 3 第三章焊接材料 1. 焊条 2. 焊剂 3. 焊丝知识方面：掌握焊条的工艺性能和冶金性能；能力和素质方面：具有设计焊接材料的能力。课程目标 2 4 第四章熔池凝固和焊缝固态相变 1. 熔池凝固，2. 焊缝固态相变，知识方面：掌握熔池凝固的一般规律及熔池结晶的形态；能力和素质方面：能够分析焊缝的组课程目标 2

织转变规律。3.焊缝中的气孔和夹杂，4.焊缝性能的控制第五章焊接热影响区的组织和性能：1.焊接热循环2.焊接热知识方面：掌握焊接热循环条件下的循环条件下的金属组织转变特金属组织转变特点和性能：5课程目标4能力和素质方面：能选用合适的设备点3.焊接热影响区的组织和性能4.焊接热、力模拟试验方法对热影响区的组织进行模拟。的特点第六章焊接裂纹知识方面：掌握焊接裂纹的形成机理1.焊接裂纹分类及其一般特征及控制措施；2.焊接热裂纹3.近缝区液化裂能力和素质方面：（1）能用数学模型纹4.多边化裂纹5.焊接冷裂纹课程目标3方法正确表达焊接裂纹问题。6.再热裂纹7.层状撕裂8.应（2）能够分析焊接接头出现的质量力腐蚀裂纹.焊接裂纹综合分析问题并提出改善措施。和判断。（四）实践教学安排实践教学内容及其安排如表3所示。表3实验教学安排项目实验实验每组人实验项目实验学时课程目标编号类型要求数焊条类型及焊接工2设计性必修6-8人课程目标2艺对熔敷金属含氢量的影响22焊接热循环的测定设计性必修6-8人课程目标4合计4必修学时：4选修学时：0（五）教学方法与习题要求在教学过程中，采用传统教学模式，凸出案例教学，具体实施方法如下：1.课堂讲授（1）解惑授业摒弃在课堂上讲授课程内容的单一教学方式，要求学生在上课之前通过教材、慕课、视频教学网站、电子书等形式对教师要求的内容进行自学，教师在课堂上主要起到“答疑解惑”以及把握学生学习方式和方向的作用。这样可以减少课堂时间的浪费，提高课堂的利用率。（2）分组培养可以根据学生兴趣和能力的不同，成立学习小组，一方面教师对各个小组分层次因材施教，充分发掘每个学生的潜力，另一方面学生可以根据自己的爱好自主确定学习目标，教师可以参与到学习小组中去，对每个学生进行个别指导，从而营造出一种自由的、合作的课堂

3.焊缝中的气孔和夹杂，4.焊缝性能的控制织转变规律。 5 第五章焊接热影响区的组织和性能：1. 焊接热循环 2. 焊接热循环条件下的金属组织转变特点 3. 焊接热影响区的组织和性能 4. 焊接热、力模拟试验方法的特点知识方面：掌握焊接热循环条件下的金属组织转变特点和性能；能力和素质方面：能选用合适的设备对热影响区的组织进行模拟。课程目标 4 6 第六章焊接裂纹 1. 焊接裂纹分类及其一般特征 2. 焊接热裂纹 3. 近缝区液化裂纹 4. 多边化裂纹 5. 焊接冷裂纹 6. 再热裂纹 7. 层状撕裂 8. 应力腐蚀裂纹.焊接裂纹综合分析和判断。知识方面：掌握焊接裂纹的形成机理及控制措施；能力和素质方面：（1）能用数学模型方法正确表达焊接裂纹问题。（2）能够分析焊接接头出现的质量问题并提出改善措施。课程目标 3 （四）实践教学安排实践教学内容及其安排如表 3 所示。表 3 实验教学安排项目编号实验项目实验学时实验类型实验要求每组人数课程目标 1 焊条类型及焊接工艺对熔敷金属含氢量的影响 2 设计性必修 6-8 人课程目标 2 2 焊接热循环的测定 2 设计性必修 6-8 人课程目标 4 合计 4 必修学时：4 选修学时：0 （五）教学方法与习题要求在教学过程中，采用传统教学模式，凸出案例教学，具体实施方法如下： 1. 课堂讲授（1）解惑授业摒弃在课堂上讲授课程内容的单一教学方式，要求学生在上课之前通过教材、慕课、视频教学网站、电子书等形式对教师要求的内容进行自学，教师在课堂上主要起到“答疑解惑” 以及把握学生学习方式和方向的作用。这样可以减少课堂时间的浪费，提高课堂的利用率。（2）分组培养可以根据学生兴趣和能力的不同，成立学习小组，一方面教师对各个小组分层次因材施教，充分发掘每个学生的潜力，另一方面学生可以根据自己的爱好自主确定学习目标，教师可以参与到学习小组中去，对每个学生进行个别指导，从而营造出一种自由的、合作的课堂

氛围。（3）问题驱动教学过程中可以通过以下四个步骤来引导学生学习：第一步，提出实际问题；第二步，分析问题；第三步，解决问题；第四步，总结推广经验。这样使学生不但对每个知识块的起源和背景有一定的了解，而且对知识的脉络和应用有一定的认识，从而有助于他们对所学知识的融会贯通。（4）习题要求：针对课程目标布置一定数量的复习思考题，既有教材中提供的部分思考题，也有补充思考题。在课堂上用提问的方式抽查学生对思考题的掌握情况，并在课堂上对思考题进行解答。 2. 实验教学面向焊接理论课程的实验教学是本门课程中重要的实践环节，目的是培养学生将所学的知识在实际中的应用能力。课程必做两个实验，并提交实验报告。表 4 列出了本课程目标与教学环节对应的关系矩阵。表 4 课程目标与教学环节对应的关系矩阵表序号课程目标教学环节课堂讲授作业实验 1 课程目标 1 ✓ ✓ 2 课程目标 2 ✓ ✓ 3 课程目标 3 ✓ ✓ 4 课程目标 4 ✓ ✓ （六）考核方式及成绩评定考核方式：平时作业、课程实验和期末考试。成绩评定：课程实验、平时作业成绩各占 20%，期末考试成绩占 60%。实验、作业及考试分值均为 100 分，考核方式及成绩比例、各考核方式的成绩评定标准及依据与课程目标对应的关系矩阵如表 5、6、7、8 所示。课程目标达成度评价和毕业要求达成情况评价参见《航空制造工程学院关于课程目标达成情况评价办法》。表 5 考核方式与课程目标对应的关系矩阵课程目标支撑的毕业指标点考核方式及成绩比例（%）作业实验期末考试课程目标 1 指标点 1.4 50 30 课程目标 2 指标点 2.2 50 30 课程目标 3 指标点 4.1 50 20 课程目标 4 指标点 5.3 50 20 合计（%） 100 100 100

表6平时作业成绩评定标准与依据指标与依据权重课程目标(%)70~79 (C)90～100(A)80~89(B)60~69 (D)0~59 (E)作业解答基本课程目标作业解答正作业解答比较作业解答不完作业解答不正50正确、规范，正确、规范，1确、规范，表全正确、欠规确、欠规范，表达基本准达准确、逻辑表达较为准范，表达不够准表达不准确、确、逻辑合理。合理。能够很确、逻辑合理。确、逻辑不够合逻辑不合理。能够一般化的好的支撑课程能够较好的支理。勉强能够支不能够支撑课课程目标支撑课程目50目标。撑课程目标。撑课程目标。程目标3标。表7课程实验成绩评定标准与依据指标与依据权重课程目标(%)80~89(B)70~79 (C)0~59 (E)90～100(A)60~69 (D)能在考虑安全能在考虑安全能基本正确的在老师帮助下，在老师的帮助的前提下正确的前提下基本操作实验设备能基本正确的下尚不能正确操作实验设正确的操作实并构建满足特操作实验设备、课程目标的操作实验设50备、能构建满验设备、能构定需求的实验能构建满足特2备、不能构建足特定需求的建满足特定需设计方案，但定需求的实验相应的实验设实验设计方求的实验设计是缺乏安全意设计方案，但是计方案，安全案，团队合作方案，团队合识、团队合作缺乏安全意识、意识、团队合能力强。实验作能力较强。能力较差。实团队合作能力作能力很差。报告规范、完实验报告较为验报告较为规差。实验报告基实验报告不规整，结论正确，规范、结论正范、完整，结本规范、完整，范或不完整，课程目标对实验结果进确，能对实验论基本正确，结论基本正确，50没有对实验结4行详细的分析结果进行简单能对实验结果但没有对实验果进行讨论。讨论。能够很的讨论。能够稍加讨论，能结果进行讨论。不能够支撑课好的支撑课程较好的支撑课够一般化的支勉强能够支撑程目标目标。程目标。撑课程目标。课程目标。表8课程考试成绩评定标准与依据指标与依据权重课程目标(%)90～100(A)80~89 (B)70~79(C)60~69 (D)0~59(E)

表 6 平时作业成绩评定标准与依据课程目标指标与依据权重 90～100（A） 80～89（B） 70～79（C） 60～69（D） 0～59（E）（%）课程目标 1 作业解答正确、规范，表达准确、逻辑合理。能够很好的支撑课程目标。作业解答比较正确、规范，表达较为准确、逻辑合理。能够较好的支撑课程目标。作业解答基本正确、规范，表达基本准确、逻辑合理。能够一般化的支撑课程目标。作业解答不完全正确、欠规范，表达不够准确、逻辑不够合理。勉强能够支撑课程目标。作业解答不正确、欠规范，表达不准确、逻辑不合理。不能够支撑课程目标 50 课程目标 3 50 表 7 课程实验成绩评定标准与依据课程目标指标与依据权重 90～100（A） 80～89（B） 70～79（C） 60～69（D） 0～59（E）（%）课程目标 2 能在考虑安全的前提下正确操作实验设备、能构建满足特定需求的实验设计方案，团队合作能力强。实验报告规范、完整，结论正确，对实验结果进行详细的分析讨论。能够很好的支撑课程目标。能在考虑安全的前提下基本正确的操作实验设备、能构建满足特定需求的实验设计方案，团队合作能力较强。实验报告较为规范、结论正确，能对实验结果进行简单的讨论。能够较好的支撑课程目标。能基本正确的操作实验设备并构建满足特定需求的实验设计方案，但是缺乏安全意识、团队合作能力较差。实验报告较为规范、完整，结论基本正确，能对实验结果稍加讨论，能够一般化的支撑课程目标。在老师帮助下，能基本正确的操作实验设备、能构建满足特定需求的实验设计方案，但是缺乏安全意识、团队合作能力差。实验报告基本规范、完整，结论基本正确，但没有对实验结果进行讨论。勉强能够支撑课程目标。在老师的帮助下尚不能正确的操作实验设备、不能构建相应的实验设计方案，安全意识、团队合作能力很差。实验报告不规范或不完整，没有对实验结果进行讨论。不能够支撑课程目标 50 课程目标 4 50 表 8 课程考试成绩评定标准与依据课程目标指标与依据权重 90～100（A） 80～89（B） 70～79（C） 60～69（D） 0～59（E）（%）

较好的掌握未掌握焊接掌握焊接化基本掌握焊部分掌握焊焊接化学冶化学冶金原学冶金原接化学冶金接化学冶金金原理，用理，不能用理，用于复原理，勉强用原理，可用课程目标于复杂焊接于复杂焊接于部分焊接杂焊接工程于复杂焊接301工程焊接冶工程焊接冶焊接冶金问工程焊接冶冶金问题解金问题解决金问题解决题解决方案金问题解决决方案的比方案的比方案的比的比较。方案的比较。较。较。较。较好的掌握部分掌握焊未掌握焊接掌握焊接材基本掌握焊焊接材料特接材料特材料特性，料特性，基接材料特性，性，基于熔性，基于熔不能基于熔于熔池凝固基于熔池凝池凝固的基池凝固的基池凝固的基课程目标的基本原理固的基本原1本原理和数本原理和数本原理和数302和数学模型理和数学模学模型较正学模型勉强学模型正确型基本正确正确表达焊确表达焊缝表达焊缝组表达焊缝组缝组织转变表达焊缝组组织转变规织转变规织转变规规律。织转变规律。律。律。律。较好的掌握部分掌握焊为掌握焊接掌握焊接裂基本掌握焊焊接裂纹的接裂纹的分裂纹的分纹的分类、接裂纹的分分类、特点类、特点和类、特点和特点和形成类、特点和形和形成机形成机理，形成机理，课程目标机理，具有成机理，基本120理，具有解具有解决焊不具有解决3解决复杂焊具有解决复决焊接工程接工程中部复杂焊接工接工程中接杂焊接工程分接头裂纹中接头裂纹程中接头裂头裂纹问题中接头裂纹问题的能问题的能纹问题的能的能力。问题的能力。力。力。力。掌握焊接热较好的掌握基本掌握焊部分掌握焊未掌握焊接循环条件下焊接热循环接热循环条接热循环条热循环条件1:的HAZ金条件下的件下的HAZ下的HAZ金课程目标件下的HAZ1204HAZ金属组金属组织转属组织转变金属组织转属组织转变特点和性织转变特点变特点和性变特点和性特点和性能。能。能。和性能。能。（七）推荐教材或讲义及主要参考书[1]张文钱.焊接冶金学(基本原理)[M].北京：机械工业出版社,2017.[2]天津大学焊接教研室.金属熔焊原理及工艺（上)[M]北京：机械工业出版社，1980[3]周振丰.金属熔焊原理及工艺(下)[M].北京：机械工业出版社,1981

课程目标 1 掌握焊接化学冶金原理，用于复杂焊接工程焊接冶金问题解决方案的比较。较好的掌握焊接化学冶金原理，用于复杂焊接工程焊接冶金问题解决方案的比较。基本掌握焊接化学冶金原理，勉强用于复杂焊接工程焊接冶金问题解决方案的比较。部分掌握焊接化学冶金原理，可用于部分焊接冶金问题解决方案的比较。未掌握焊接化学冶金原理，不能用于复杂焊接工程焊接冶金问题解决方案的比较。 30 课程目标 2 掌握焊接材料特性，基于熔池凝固的基本原理和数学模型正确表达焊缝组织转变规律。较好的掌握焊接材料特性，基于熔池凝固的基本原理和数学模型较正确表达焊缝组织转变规律。基本掌握焊接材料特性，基于熔池凝固的基本原理和数学模型基本正确表达焊缝组织转变规律。部分掌握焊接材料特性，基于熔池凝固的基本原理和数学模型勉强表达焊缝组织转变规律。未掌握焊接材料特性，不能基于熔池凝固的基本原理和数学模型正确表达焊缝组织转变规律。 30 课程目标 3 掌握焊接裂纹的分类、特点和形成机理，具有解决复杂焊接工程中接头裂纹问题的能力。较好的掌握焊接裂纹的分类、特点和形成机理，具有解决焊接工程中接头裂纹问题的能力。基本掌握焊接裂纹的分类、特点和形成机理，基本具有解决复杂焊接工程中接头裂纹问题的能力。部分掌握焊接裂纹的分类、特点和形成机理，具有解决焊接工程中部分接头裂纹问题的能力。为掌握焊接裂纹的分类、特点和形成机理，不具有解决复杂焊接工程中接头裂纹问题的能力。 20 课程目标 4 掌握焊接热循环条件下的 HAZ 金属组织转变特点和性能。较好的掌握焊接热循环条件下的 HAZ 金属组织转变特点和性能。基本掌握焊接热循环条件下的 HAZ 金属组织转变特点和性能。部分掌握焊接热循环条件下的 HAZ 金属组织转变特点和性能。未掌握焊接热循环条件下的HAZ金属组织转变特点和性能。 20 （七）推荐教材或讲义及主要参考书 [1] 张文钺. 焊接冶金学(基本原理)[M].北京: 机械工业出版社, 2017. [2] 天津大学焊接教研室. 金属熔焊原理及工艺(上)[M]. 北京: 机械工业出版社, 1980. [3] 周振丰. 金属熔焊原理及工艺(下)[M]. 北京: 机械工业出版社, 1981