《機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修》（王仲）527-2 教案 第8課 認(rèn)識(shí)焊接修復(fù)技術(shù)

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課題認(rèn)識(shí)焊接修復(fù)技術(shù)課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）理解常見焊接技術(shù)的焊接工藝（2）能夠用焊接修復(fù)技術(shù)修復(fù)破損零件素質(zhì)目標(biāo)：感受焊接修復(fù)技術(shù)的實(shí)用性，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的習(xí)慣，幫助學(xué)生樹立創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，培養(yǎng)精益求精的工匠精神教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：焊接修復(fù)技術(shù)的選用，常見焊接修復(fù)技術(shù)的工藝過程教學(xué)難點(diǎn)：常見焊接修復(fù)技術(shù)的工藝過程教學(xué)方法案例分析法、問答法、討論法、講授法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計(jì)第1節(jié)課：→→→傳授新知（35min）第2節(jié)課：→任務(wù)實(shí)施（20min）→實(shí)操練習(xí)（15min）→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖第一節(jié)課課前任務(wù)【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，讓其提醒同學(xué)通過文旌課堂APP或其他學(xué)習(xí)軟件，完成課前任務(wù)請(qǐng)大家了解焊接修復(fù)技術(shù)的種類?！緦W(xué)生】完成課前任務(wù)通過課前任務(wù)，使學(xué)生了解本次課的主要內(nèi)容，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】班干部報(bào)請(qǐng)假人員及原因培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況問題導(dǎo)入

（8min）【教師】介紹焊接修復(fù)技術(shù)，并提出相關(guān)問題焊接修復(fù)技術(shù)是利用焊接方法修復(fù)失效零件的技術(shù)，該技術(shù)可用于恢復(fù)零件尺寸和形狀，也可使零件表面獲得特殊性能。焊接修復(fù)技術(shù)應(yīng)用廣泛，具有焊修質(zhì)量好、效率高、成本低、操作簡(jiǎn)便、便于現(xiàn)場(chǎng)施工等特點(diǎn)。雖然焊接修復(fù)技術(shù)還有一些技術(shù)缺陷，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，它的缺點(diǎn)大部分都已被克服。常見的焊接修復(fù)技術(shù)都有哪些？【學(xué)生】聆聽、思考、回答通過問題導(dǎo)入的方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知

（35min）【教師】講解堆焊和補(bǔ)焊的相關(guān)內(nèi)容一、堆焊堆焊是為了增大零件尺寸、恢復(fù)零件或使其表面有特殊性能的熔敷金屬而進(jìn)行的焊接。堆焊可以修復(fù)各種軸類、軋輥類零件，以及工具、模具等。堆焊修復(fù)技術(shù)在工程機(jī)械、冶金、農(nóng)機(jī)、石油化工等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。?【教師】開展主題討論：結(jié)合教材，請(qǐng)同學(xué)們討論、總結(jié)堆焊的分類及其特點(diǎn)?【學(xué)生】結(jié)合教材及課程資源，分組討論?【教師】巡回指導(dǎo)，查看各小組討論情況【教師】總結(jié)堆焊的分類【學(xué)生】聆聽、思考、記錄1．堆焊的分類根據(jù)使用目的的不同，堆焊主要分為以下四類。1）耐磨堆焊耐磨堆焊可減輕焊件表面的磨粒磨損、腐蝕、沖擊或氣蝕。2）包層堆焊包層堆焊是在碳鋼或者合金鋼母材上堆焊一定厚度的填充金屬，可使焊件表面具有耐腐蝕性。3）隔離層堆焊隔離層堆焊是指在焊接異種材料，或有特殊要求時(shí)，為了保證接頭的質(zhì)量和性能，預(yù)先在母材表面或接頭的坡口上熔敷一定成分的金屬層（又稱隔離層）。4）增厚堆焊增厚堆焊可在焊件表面、接頭邊緣，為了恢復(fù)或達(dá)到構(gòu)件所要求尺寸而添加金屬。2．堆焊的方法?【多媒體】PPT圖表展示堆焊的方法及其使用設(shè)備和對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)，教師結(jié)合PPT講授常用的堆焊方法有氧-乙炔焰堆焊、電弧堆焊、等離子弧堆焊、埋弧自動(dòng)堆焊等。堆焊方法使用設(shè)備特點(diǎn)氧-乙炔焰堆焊使用焊絲和焊劑，常用合金鑄鐵及鎳基、銅基的實(shí)心焊絲；設(shè)備有乙炔瓶、氧氣瓶、解壓器、焊炬和輔助工具等成本低，操作較復(fù)雜，多用于修復(fù)批量不大的零件；火焰溫度較低，稀釋率小，單層堆焊厚度可小于1mm，堆焊層表面光滑電弧堆焊使用堆焊焊條；設(shè)備有焊條電弧焊機(jī)、焊鉗及輔助工具等用于小型或復(fù)雜形狀零件的堆焊修復(fù)和現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)；操作靈活，成本低等離子弧堆焊使用合金粉末或焊絲作為填充金屬；設(shè)備成本高溫度高，熱量集中，稀釋率低，熔敷率高，堆焊零件變形小，外形美觀；易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化埋弧自動(dòng)堆焊使用焊絲和焊劑；設(shè)備為埋弧堆焊機(jī)，其具有送絲機(jī)構(gòu)，隨焊機(jī)托板沿零件軸向移動(dòng)用于具有大平面和簡(jiǎn)單圓形表面零件的堆焊修復(fù)；具有堆縫光潔，結(jié)合強(qiáng)度高，修復(fù)層性能好，效率高，應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)3．堆焊合金為了滿足零件性能方面的要求，堆焊修復(fù)首先要選用合適的堆焊合金。堆焊合金種類很多，一般可結(jié)合零件的失效形式，選擇成本低、焊接性能好的堆焊合金。常用的堆焊合金有鐵基堆焊合金、鈷基堆焊合金、鎳基堆焊合金、銅基堆焊合金和碳化鎢堆焊合金。選擇堆焊合金時(shí)，應(yīng)主要考慮使用要求和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面，具體選擇步驟如下。①分析工作條件，確定失效類型及其對(duì)堆焊層的要求。②按一般規(guī)律選擇幾種可行的堆焊合金和堆焊方法。③分析堆焊合金與基材的相容性，同時(shí)要考慮熱引力和裂紋傾向的大小，初步制訂堆焊工藝。④進(jìn)行堆焊試驗(yàn)。⑤根據(jù)使用壽命和成本進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定堆焊材料和堆焊方法的最佳組合方案。⑥制訂嚴(yán)密的堆焊工藝。4．堆焊的一般工藝【教師】PPT圖文講授堆焊的一般工藝【學(xué)生】觀看、聆聽、思考、記錄堆焊的一般工藝步驟如下。①焊前準(zhǔn)備。進(jìn)行堆焊層母材表面處理，將表面鐵銹等所有污物去除干凈，確定表面處理干凈；對(duì)焊體內(nèi)表面進(jìn)行滲透探傷，有缺陷的要進(jìn)行處理。②焊條烘干。焊接時(shí)焊條應(yīng)放在保溫筒內(nèi)，保溫筒隨時(shí)帶電保溫，保持干燥。焊條在空氣中暴露時(shí)間不大于4h。③預(yù)熱。采用履帶、保溫棉保溫，將履帶均勻布置在焊體上并用保溫棉完全包裹起來(lái)，盡可能保證加熱均勻。④堆焊。堆焊時(shí)采用直流反接，焊條與焊件表面盡量保持垂直狀態(tài)，運(yùn)條要快且直。室外工作應(yīng)有擋風(fēng)措施。⑤檢測(cè)。在堆焊完過渡層、堆焊完蓋面層、環(huán)縫組對(duì)前和打壓后各進(jìn)行一次整體滲透探傷。若有缺陷，則須按要求返修。?【互動(dòng)】教師介紹完堆焊的一般工藝后，采用“你問我答”的形式，加深鞏固學(xué)生對(duì)堆焊工藝的理解掌握程度【學(xué)生】自行掃碼觀看配套微課，如遇問題可詢問老師二、補(bǔ)焊補(bǔ)焊是指為修補(bǔ)鍛件、機(jī)械加工件、鑄件等的缺陷而進(jìn)行的焊接。1．鋼制零件的補(bǔ)焊鋼制零件的補(bǔ)焊一般應(yīng)用電弧焊。低碳鋼零件焊接性良好；中、高碳鋼零件焊接性差，容易在不同區(qū)域產(chǎn)生熱裂紋、冷裂紋和氫致裂紋。為了防止中、高碳鋼零件在補(bǔ)焊過程中產(chǎn)生裂紋，可以采取以下措施。①零件焊前預(yù)熱，中碳鋼一般為150～250℃，高碳鋼為250～350℃。②盡可能選用低氫焊條，以增強(qiáng)焊縫的抗裂性。③采用多層焊，使結(jié)晶粒細(xì)化，改善性能。④焊后熱處理，以消除殘余應(yīng)力。一般中、高碳鋼焊后先采取緩冷措施，再進(jìn)行高溫回火，推薦溫度為600～650℃。2．鑄鐵零件的補(bǔ)焊鑄鐵零件在機(jī)電設(shè)備中所占比例較大，而且很多是重要的基礎(chǔ)件。由于這些零件體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工制造周期長(zhǎng)，所以損壞后常需補(bǔ)焊修復(fù)。鑄鐵零件在補(bǔ)焊時(shí)，有以下特點(diǎn)。①鑄鐵的含碳量高，焊接性能差。焊接時(shí)，由于零件吸熱、冷卻速度快，在焊縫處易產(chǎn)生白口組織，其硬度高，難以切削加工，而且易產(chǎn)生裂紋。②由于鑄鐵件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，補(bǔ)焊時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，容易引起零件變形，薄弱部位產(chǎn)生裂紋。③鑄鐵件由于易受腐蝕，補(bǔ)焊很困難。?【多媒體】PPT圖表展示鑄鐵零件的補(bǔ)焊方法，詳表見教材，教師詳細(xì)介紹不同補(bǔ)焊方法的工藝過程及特點(diǎn)。常用鑄鐵零件的補(bǔ)焊方法較多，如灰鑄鐵件的補(bǔ)焊可選用電弧焊冷焊法，球墨鑄鐵的補(bǔ)焊可選用氣焊熱焊法。補(bǔ)焊方法特點(diǎn)氣焊熱焊法焊前預(yù)熱至600℃左右，在400℃以上施焊，焊后在650～700℃保溫緩冷。采用鑄鐵填充料，焊件應(yīng)力小，不易裂，可加工冷焊法焊前不預(yù)熱，只用焊炬烘烤坡口四周或加熱減應(yīng)區(qū)，焊后緩冷。采用鑄鐵填充料，焊后不易裂，可加工，但減應(yīng)區(qū)選擇不當(dāng)有開裂危險(xiǎn)電弧焊熱焊法采用鑄鐵心焊條，溫度控制同氣焊熱焊法，焊后不易裂，可加工半熱焊法采用鋼心石墨型焊條，預(yù)熱至400℃，焊后緩冷，強(qiáng)度與母材近似，但加工性不穩(wěn)定冷焊法采用非鐵組織焊條，焊前不預(yù)熱，要嚴(yán)格執(zhí)行冷焊工藝要點(diǎn)，焊后性能因焊條而異釬焊用氣焊火焰加熱，銅合金作釬料，母材不熔化，焊后不易裂，加工性好，強(qiáng)度因釬料而異【資料卡】鑄鐵零件補(bǔ)焊時(shí)的焊條可分為鑄鐵冷焊焊條和鑄鐵熱焊焊條。焊前零件不預(yù)熱或預(yù)熱溫度低于200℃時(shí)，應(yīng)使用鑄鐵冷焊焊條；反之，則使用鑄鐵熱焊焊條?！疽曇巴卣埂库F焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將放置釬料的待焊件加熱到高于釬料熔點(diǎn)而低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的過程，詳情見教材。釬焊焊縫強(qiáng)度低，一般只用于強(qiáng)度要求不高的零件裂紋和斷裂的修復(fù)，并且需要設(shè)計(jì)和選擇合理的接頭形式來(lái)增加強(qiáng)度。【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記錄通過主題討論，加深學(xué)生對(duì)不同堆焊特點(diǎn)的理解，掌握堆焊的要點(diǎn)通過“你問我答”趣味活動(dòng)，學(xué)生容易掌握，活躍課堂氣氛?qǐng)D表展示更為直觀，學(xué)生容易接受理解第二節(jié)課任務(wù)導(dǎo)入（5min）【教師】現(xiàn)場(chǎng)展示焊接專用設(shè)備、堆焊焊條、機(jī)加工設(shè)備、熱處理設(shè)備、受損軋輥，并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，然后布置任務(wù)“堆焊修復(fù)技術(shù)修復(fù)受損軋輥”請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，在實(shí)訓(xùn)室利用相關(guān)設(shè)備完成堆焊修復(fù)技術(shù)修復(fù)受損軋輥任務(wù)。【學(xué)生】聆聽、記錄使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)，通過展示實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，讓學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)設(shè)備有所了解任務(wù)實(shí)施（20min）【教師】介紹堆焊修復(fù)技術(shù)修復(fù)受損軋輥的步驟一、實(shí)施方案1．組織形式每6～8位同學(xué)組成一組，以組為單位采用堆焊修復(fù)技術(shù)修復(fù)受損軋輥。2．作業(yè)準(zhǔn)備焊接專用設(shè)備、堆焊焊條、機(jī)加工設(shè)備、熱處理設(shè)備、受損軋輥等。二、操作步驟【示范】教師邊講實(shí)操步驟，邊示范重點(diǎn)操作1．前處理1）無(wú)損探傷堆焊修復(fù)前要用專用檢測(cè)設(shè)備對(duì)受損軋輥進(jìn)行無(wú)損探傷（詳情見教材），以確定零件受損部位及破壞形式。2）焊前處理首先，對(duì)受損軋輥表面進(jìn)行粗車加工，去除軋輥表面的疲勞層及裂紋缺陷。其次，清洗除油、去除氧化鐵皮等。最后，修磨破損區(qū)域，注意不得有氣孔、夾渣、裂紋等，以使后續(xù)形成的堆焊層具有較強(qiáng)的結(jié)合力。3）零件預(yù)熱因?yàn)槭軗p軋輥的輥徑大、剛性大、冷卻速度快，容易產(chǎn)生焊接裂紋，所以需要在焊接前對(duì)其預(yù)熱。預(yù)熱時(shí)應(yīng)均勻加熱，預(yù)熱溫度由軋輥和堆焊材料決定。4）焊條烘干選擇好合適的焊條后，還需要對(duì)焊條進(jìn)行烘干，以防后續(xù)焊接時(shí)焊層干裂和零件變形。2．堆焊修復(fù)將前處理過的軋輥放在焊接設(shè)備上進(jìn)行堆焊修復(fù)，連續(xù)堆焊3～5層。堆焊時(shí)應(yīng)不中斷，保持軋輥在水平位置，并使堆焊區(qū)域尺寸大于原設(shè)計(jì)圖樣要求。3．后處理堆焊后要對(duì)軋輥進(jìn)行后處理，以改善其金屬組織。首先，應(yīng)控制緩冷速度，使其與加熱速度大致相同，冷卻至100℃時(shí)保溫一定時(shí)間，冷卻至50℃以下可不再控制冷速；其次，對(duì)軋輥進(jìn)行回火處理，以消除殘余應(yīng)力；最后，利用修整打磨設(shè)備和工具修整堆焊后的軋輥，直至焊接修復(fù)區(qū)零件特征尺寸達(dá)到原設(shè)計(jì)圖紙要求?！緦W(xué)生】學(xué)習(xí)相關(guān)操作步驟，如遇問題可詢問老師【教師】巡堂輔導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生遇到的問題通過教師示范操作，讓學(xué)生了解實(shí)操過程及實(shí)操過程中的注意事項(xiàng)，將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力實(shí)操練習(xí)（15min）【教師】展示“堆焊修復(fù)技術(shù)修復(fù)受損軋輥”的效果，介紹實(shí)操應(yīng)注意事項(xiàng)，并要求學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實(shí)操觀看效果、聆聽要求、實(shí)操堆焊修復(fù)技術(shù)修復(fù)受損軋輥【教師】安排每組做得最快、最好的學(xué)生輔導(dǎo)其他學(xué)生進(jìn)行操作，并解答學(xué)生遇到的問題?【任務(wù)評(píng)價(jià)】開展任務(wù)評(píng)價(jià)活動(dòng)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入任務(wù)評(píng)價(jià)表，詳表見教材?【教師】點(diǎn)評(píng)各組實(shí)操情況，并打分?【學(xué)生】組間互評(píng)、組內(nèi)自評(píng)，并打分通過實(shí)操練習(xí)堆焊修復(fù)技術(shù)修復(fù)受損軋輥，使學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，并以學(xué)生為主體，針對(duì)學(xué)生接受能力的差異性，讓優(yōu)秀學(xué)生帶動(dòng)其他學(xué)生掌握知識(shí)課堂小結(jié)

（3min）【教師】簡(jiǎn)要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)本節(jié)課學(xué)習(xí)了焊接修復(fù)技術(shù)的分類，堆焊和補(bǔ)焊的一般工藝過程，并且實(shí)操采用堆焊修復(fù)技術(shù)修復(fù)受損軋輥，鞏固了堆焊的工藝過程和操作要點(diǎn)，學(xué)以致用。希望大家在課下多加學(xué)習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的