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摘要：為使焊接專業學生牢固掌握各門專業課實操內容之間的關系，有效提高專業實驗教學質量，筆者在焊接專業的各門專業課實驗基礎之上，結合課程內容和企業生產實際，開設了“板材焊接成型與焊縫質量無損檢測”大型綜合設計性實驗。開課結果證明，這種既屬綜合設計類型、又有創新內容的大型實驗課，可有效拓寬學生的專業知識面和增強專業學習的興趣，同時也可提高學生靈活運用專業理論知識解決生產實際問題的能力，是一種值得推廣的創新實驗方法。

關鍵詞：綜合設計性實驗；焊接專業；無損金相檢驗；實驗教學

在工科高校中，專業實踐教學是學校教學工作的重要環節，也是使學生深刻理解專業理論知識，掌握專業實踐技能的重要途徑。有計劃的開設綜合性、設計性實驗，特別是創新型實驗的必要性也為各個高校所普遍認知[1-2]。近年來，隨著國家經濟建設的發展和市場對經濟建設人才的需求，國內多家高校適時增設和恢復了焊接本科專業的招生,并成為材料學科的特設專業。焊接專業的特點之一就是對學生的工程實踐能力要求較高。無論是焊接技術與工程的本科層次還是焊接技術與自動化的專科層次學生，除完成必須的專業理論學習之外，更重要的是要掌握較多的焊接工程實踐技能，要有將專業理論知識靈活應用于生產，解決焊接生產實際問題的能力。為達此目的，必須對原有的焊接專業實驗教學體系及傳統實驗教學方法進行改革與創新。從焊接實驗教學方法入手，找到一條適合于培養生產應用型焊接技術人才的新型實驗教學方法。為此，根據遼寧理工學院（以下簡稱我院）的專科和本科的兩個不同層次焊接專業學生的專業學習情況和實驗室現有條件，決定首先在焊接16級學生中開設以焊接質量檢測為主線的大型綜合設計性實驗課。

一、實驗的題目與內容

我院的焊接專業分為本科和專科兩個層次，其中焊接16級學生到本學期末，將學完全部焊接理論課程，包括“工程力學”“材料工程基礎”“金屬學與熱處理”“金屬力學性能”“焊接冶金學與材料焊接性”“焊接方法與設備”“焊接工藝學”“焊接結構生產”“焊接檢測”等，同時將完成教學計劃所規定的140學時專業基礎課和專業課的課程實驗。考慮到原來的實驗項目絕大多數屬于驗證性實驗，不能滿足焊接專業學生成為企業生產一線應用型人才的培養目標要求，因此決定在課程實驗教學中增加學生運用所學的檢測技能解決焊接質量檢驗實際問題的內容，即在期末考試前為該級學生首次開設一個以焊接質量檢測分析為主要內容、課時長達8學時的大型綜合設計性實驗課。實驗的題目確定為：“板材的焊接成型與焊縫質量無損檢測”。該實驗項目內容包括板材焊接工藝的設計、焊材及焊接方法的選擇、焊接操作、焊縫區的目視檢測、硬度檢測、磁粉檢測、滲透檢測、無損金相檢測等內容，由此可見，該實驗是集選材、設計、焊接、檢測、分析于一體的綜合性實驗，又是設計性實驗，也符合創新性要求。項目的創新之處在于實驗的主要內容中融入了“復型法現場金相無損檢測技術”.。鋼鐵焊接結構的復型法現場無損金相檢驗技術是國內外大型電力、化工、輸油、造船等企業的大型鋼鐵設備與裝置經常應用的現場檢測方法，是大型焊接結構的焊縫質量監控重要的常規檢測手段[3]，但目前，作為工科高校焊接專業一個實驗課項目內容的例證尚未見報道。為此，決定將該項無損檢測技術作為本大型綜合設計性實驗的重要內容之一而設置。將該實驗項目作為一項創新實驗為我院焊接專業16級學生開出，以使其多掌握一項新的檢測技能，將來為國家經濟建設服務。

二、實驗方法與操作程序

“板材的焊接成型與焊縫質量無損檢測”大型綜合設計性實驗的主要方法就是使學生將焊接工藝設計、焊接操作、質量檢測與分析、數據整理四部分內容聯接在一起，一氣呵成。通過實驗將工藝設計、焊接操作及質量檢測知識融為一體，對課堂所學的各門專業理論知識起到互相聯結的作用。

（一）下達實驗任務書

指導教師根據課程安排提前下達實驗任務書。其內容包括焊接結構的尺寸、坯料尺寸、坯料材質、坡口形狀要求、焊接方法要求、焊縫質量要求等。本實驗的焊接成型結構尺寸為300×200×8mm，材質為Q235，方法為直線對接；坡口要求為Y型；質量要求為焊縫外形美觀，直線度、寬度差、凹凸差符合標準要求，表面無裂紋、氣孔和夾渣；焊縫三區的顯微組織正常且結合良好等。

（二）分組設計工藝

參加實驗的學生以兩人為一組，按任務書要求首先進行焊接方法的選擇（手弧焊或埋弧焊），焊材牌號及焊條直徑的選擇，然后進行焊接工藝參數設計（焊接電流、電弧電壓、焊接道次等），填寫工藝設計表，經指導教師同意后準備施焊。

（三）焊接操作

每組領取鋼板坯料和焊條后，按要求的尺寸進行切割，然后采用坡口機或砂輪機進行坡口加工，再按設計的工藝參數調試焊機進行試焊，試焊滿意后再對母材坯料進行組對、定位焊和滿焊，焊后對焊口進行除渣和清理以待檢測。

（四）目視檢測

各組將焊后的樣件進行現場目視外觀檢測，首先用肉眼或放大鏡觀察整個焊縫區域是否存在表面宏觀缺欠（裂紋、咬邊、氣孔、夾渣等），然后用焊接檢驗尺和直尺測量焊縫的熔寬、余高、直線度，高度差等數據，并記錄和拍照。

(五）表面無損檢測

各組自行選擇磁粉檢測或著色滲透檢測兩種方法之一，對各自的焊接結構試件的焊縫區進行表面無損檢測，看其是否存在焊接裂紋、氣孔、縮松等表面缺欠，然后進行缺欠尺寸測量和宏觀照相，畫草圖記錄，再按相關技術標準要求進行缺欠級別和質量等級評定。

（六）表面無損金相檢驗

為在不破壞焊接結構的條件下了解焊縫組織與熱影響區組織情況，我們指導學生在完成其他各項無損檢測后，對焊接結構的焊縫區表面進行現場無損金相檢驗，即塑料一次復型法金相技術。檢測點分別選在焊縫的中央區、熱影響區和母材區。通過現場無損金相檢驗，掌握焊縫區、熔合區、熱影響區、原始母材的顯微組織的性質、形貌及四個不同區域的交接區情況。參考筆者以前發表的相關論文。

（七）表面硬度無損檢測

在焊縫區的無損金相檢測點，利用金相檢驗磨面，采用里氏硬度計分別對焊接構件的焊縫區、熱影響區和鄰近的母材區進行布氏硬度對比無損檢測，觀其焊縫三區的硬度差別。

（八）焊接質量評定與報告

全部實驗操作結束后，將各項檢測結果與數據進行集中整理，按相關的焊接質量標準進行缺欠級別評定和質量判別，最終形成實驗結果與結論。再按實驗任務書、實驗指導書要求，寫出一份包括實驗任務、實驗設備儀器、設計參數、實驗操作程序、實驗數據、實驗結果及分析、心得體會與建議等內容的綜合性實驗報告書。

三、實驗的效果及前景分析

“板材焊接成型與焊縫質量無損檢測”大型綜合設計性實驗的開設，受到我院焊接16級學生的歡迎和好評，有些同學還提出了一些修改意見和合理化建議。通過與學生座談和個別調查，總結出該實驗項目的開設具有以下幾方面的作用與效果：1.提高了大多數學生對焊接專業實驗和實踐技能學習的興趣，調動了學生遇到問題能獨立思考、勇于創新的積極性。2.使學生在校期間就初步嘗試了以所學專業知識解決生產實際問題的操作過程。3.通過該實驗強化了學生對焊接過程中可能形成的各種缺欠的原因、性質、形貌特征、以及危害性的認識，提高了學生們對焊接生產質量控制的意識。4.通過該綜合性實驗，加深了學生對各門焊接專業課之間的關聯性的認知，明確了各門不同內容專業課在整個焊接工程生產和質量控制中的地位與作用。5.通過該實驗的創新點，即“復型法現場無損金相檢驗”，使焊接專業的學生學習和掌握了焊接結構現場無損金相檢測技術，這會使學生們在今后在專業崗位就業中增加一項新的技能。焊接技術是一項涉及多學科、適于多領域的生產應用型技術，焊接專業學生要求具備較多的專業實踐技能和工程實際訓練經歷，而我院又是以培養以所學專業知識解決生產實際問題，具有創新意識，工作于生產一線的實際應用型人才為目標，因而，使學生在專業知識學習中，有條件的增加實踐環節的內涵，多開設綜合性、設計性并帶有創新內容的大型實驗課，也應該是專業教師努力探索教學改革內容的方向之一。此次為焊接專業學生成功的開設“板材焊接成型與焊縫質量無損檢測”大型綜合設計性實驗課，為我們進行焊接專業的實驗教學改革闖出了一條新的路徑。我們應該充分調動學生對專業實踐技能學習的積極性和主動性，使其在專業實驗課中能夠獨立思考，勇于創新。同時應該有計劃的減少驗證性實驗課，而多開設綜合性、設計性、帶有創新內容的實驗課，從而使學生學到更多具有真實性的實踐技能。下一步，我們將把此類綜合設計性型實驗項目有計劃的開設到焊接本科和專科不同層次學生的實驗教學中去。

四、結束語

針對焊接專業不同層次的學生，為有效加深專業理論知識的理解程度，提高焊接實踐技能，在其專業課實驗中，結合實際情況開設的“板材焊接成型與焊縫質量無損檢測”大型綜合設計性實驗課，收到了良好效果。該種類型實驗課的成功開設，既加深了學生對各門專業課之間關系的理解，提高了學生對焊接質量的管控意識，同時還學到了“大型焊接結構現場復型法無損金相檢驗技術”。鞏固了焊縫磁粉檢測、滲透檢測、目視檢測、硬度檢測等質量檢測技能。根據此次創新實驗的良好效果，我們將不斷總結經驗和充實項目內涵，彌補不足，及時推廣，在我院的焊接專業中根據學生的不同層次特點，多開設綜合設計型、創新型、生產模擬型實驗課，最終為我校培養實際應用型焊接技術人才作出貢獻。

參考文獻：

[1]付慶玖，韓振.高等教育創新性實驗教學體系的探討[J].實驗室研究與探索,2009,6（6）：14-16.

[2]劉銀萍，彭端，蔣力立.創新實驗教學與傳統實驗教學的比較[J],廣東工業大學學報:社科版,2010,10(5)：27-30

[3]谷志剛，楊國強，李偉.涂膠復膜噴鍍法制樣在大型構件現場無損金相檢驗中的應用研究[J]，中國體視學與圖像分析，2001,12（4）：226-229.

[4]谷志剛，馬勝男，胡亞倫，等.開設現場金相實驗增強學生實踐能力[J]遼寧工業大學學報：社會科學版,2011,13（5）：133-135.

作者:谷志剛 高睿 朱曉歐 單位:遼寧理工學院