常用金属材料焊接及焊接结构设计3
焊接结构设计
钢板厚度不同的角接与T形接头受力焊缝，可考虑 采取过渡形式。
4．其它焊接方法的接头与坡口形式
埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同。但由于 埋弧焊选用的电流大、熔深大，所以板厚小于12 mm时 可不开坡口(即I形坡口)单面焊接。 板厚小于24 mm时，可不开坡口双面焊接。
焊更厚的工件时，必须开坡口。
强度等级低的低合金结构钢： • 焊接性与低碳钢基本相同， • 钢材价格也不贵， • 强度能显著提高， 条件允许时应优先选用。 强度等级较高的低合金结构钢： • 焊接性能虽然差些，但只要采取合 适的焊接材料与工艺，也能获得满意 的焊接接头。
设计强度要求高的重要结构可以选用。
镇静钢 脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊 接结构。 沸腾钢 焊接时易产生裂纹。厚板焊接时还可能出现层状撕 裂。不宜用作承受动载荷或严寒下工作的重要焊接 结构件以及盛装易燃、有毒介质的压力容器。
异种金属的焊接 必须特别注意它们的焊接性及其差异。 一般要求接 头强度不低于被焊钢材中的强度较低者，并应在设计中 对焊接工艺提出要求。
设计焊接结构时，应多采用工字钢、槽钢、角钢 和钢管等型材，以降低结构重量，减少焊缝数量、简 化焊接工艺，增加结构件的强度和刚性。Βιβλιοθήκη 第二节工艺设计原则：
焊接接头的工艺设计
(4) 焊缝应尽量避开机械加工表面。有些焊接结 构是一些零件，需要进行机械加工，其焊缝位置的 设计应尽可能距离已加工表面远一些。
(5) 焊缝位置应便于焊接操作布置焊缝时，要 考虑到有足够的操作空间。
埋弧焊结构要考虑接头处在施焊中存放焊剂和熔池 保持问题。
点焊与缝焊应考虑电极伸入方便。
焊缝应尽量放在平焊位置，应尽可能避免
1．接头形式
对接接头 T形接头 角接接头 搭接接头
焊接概论
连接成形
焊接生产——连接成形 焊接生产——连接成形
概论 4-1 4-2 4-3 4-4 熔化焊 其他常用焊接方法 常用金属材料的焊接 焊接结构设计
20122012-2-17
焊接概论
概论
焊接—— 通过加热或加压， 焊接 ——通过加热或加压 ， 借助原子或 分子之间的接合或扩散作用， 分子之间的接合或扩散作用 ， 将分离的 金属材料连接成为一体整体的一种热加 工工艺。 工工艺。 广泛应用于航空、 航天、 原子能、 化工、 广泛应用于航空 、 航天 、 原子能 、 化工 、 造船、 建筑、 压力容器、 电子电力、 造船 、 建筑 、 压力容器 、 电子电力 、 交 通运输、机械制造等各行各业。 通运输、机械制造等各行各业。
20122012-2-17
焊接概论
焊接方法分类
焊接方法种类繁多， 焊接方法种类繁多 ， 但根据焊接工艺的 特征可分为三类： 熔化焊
如手工电弧焊、埋弧焊、气焊、 如手工电弧焊、埋弧焊、气焊、电渣焊等 等；
压力焊
摩擦焊、电阻焊、爆炸焊、 摩擦焊、电阻焊、爆炸焊、扩散焊等；
钎焊
硬钎焊、软钎焊等。 硬钎焊、软钎焊等。
20122012-2-17 焊接概论
焊接的特点
节省材料和提高生产效率。 节省材料和提高生产效率。 便于拼接和分化，降低成本。 便于拼接和分化，降低成本。 可用于焊补和修复。 可用于焊补和修复。 可以制造双金属结构
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焊接概论
焊接生产具有如下缺点
难以完成异种金属材料的焊接； 对焊接原材料要求较严， 对焊接原材料要求较严 ， 多用于低碳 钢及低合金钢的焊接； 焊接件往往有较大残余应力， 焊接件往往有较大残余应力 ， 并引起 变形； 焊接接头的组织不均匀，质量控制
《工程材料及机械制造基础》教学大纲
《工程材料及机械制造基础》教学大纲课程名称（中文/英文）：工程材料及机械制造基础（Fundamentals of Engineering Material and Manufacturing Technology）课程编号：学分：3.5学时：总学时64学时分配：讲授学时：48 实验学时：8 上机学时：0 讨论学时：8课程负责人：李永国一、课程简介（Course Description）/课程目标（Course objectives）工程材料及机械制造基础是机械类专业的技术基础课，课程目标是使学生了解工程金属材料的内部组织与性能之间的关系，熟悉金属材料的强化方法（尤其是热处理强化）以及各类金属材料的选用原则。
本课程内容主要包括机械性能、晶体结构、结晶过程、晶格缺陷、合金基本相结构，正确分析二元合金状态图，并应用铁碳合金状态图来分析铁碳合金成份、组织与性能的关系。
掌握金属塑性变形，钢的热处理，选用材料的基本原则，掌握铸造、锻压、焊接加工的基本原理及加工方法的选择。
Engineering materials and basis of machinery manufacturing belong to machinery professional technical courses, curriculum goal is to make students understand the relationship between the internal organization and performance of engineering metallic materials, familiar with metal material strengthening method(especially heat treatment strengthened) and a variety of metal materials selection principles. The course content includes mechanical properties, crystal structure, the crystallization process, lattice defects, alloy basic phase structure, analysis of binary alloys state diagram and state diagram iron-carbon alloy applied to analyze the iron-carbon relations of alloy composition, microstructure and performance. Master deformation, heat treatment of steel, basic principles of metal material selection principles, master the basic principles of selection and processing methods of casting, forging, welding process.课程目标1：掌握工程材料成分，结构，组织和性能的基础知识和理论。
焊接手册
《焊接手册》第3版序
《焊接手册》第3卷第3版前言
第1篇焊接结构基础
第1章焊接结构常用金属材料
第2章焊接接头及其几何设计
第3章焊接接头的力学性能
第4章焊接应力与变形
第5章焊接结构疲劳
第6章焊接结构的断裂及安全评定
第7章焊接结构的环境失效
第8章标准与法规
第2篇典型焊接结构设计
第9章焊接结构设计原则与方法
第10章焊接接头强度与计算
第11章焊接基本构件的设计与计算
第12章机械零部件焊接结构
第13章锅炉、压力容器与管道
第14章建筑焊接结构
第15章铁路车辆焊接结构
第16章船舶与海洋工程焊接结构
第17章起重机焊接结构
第18章动力机械焊接结构
第19章焊接钢桥
第20章矿山与工程机械焊接结构
第21章汽车焊接结构
第22章典型航空航天结构
第3篇焊接结构生产
第23章焊接结构制造工艺
第24章焊接结构生产用设备
第25章典型焊接结构的制造
第26章焊接结构生产的机械化和自动化
第27章焊接结构的无损检测技术
第28章焊接培训与资格认证
第29章焊接结构生产的质量管理、组织与经济第30章焊接车间设计
第31章焊接安全与清洁生产
第32章焊接结构的再制造与延寿技术
第33章计算机辅助焊接结构制造与生产质量控制。
11-1金属的焊接性
工艺措施对防止焊接接头的缺陷也起到重要作用 焊前预热、焊后缓冷和消氢处理对防止热影响区的 淬硬变脆降低焊接应力防止裂纹是比较有效的措施。 构件类型方面： 焊接构件的结构设计会影响应力状态，从而影响焊接性。 接头处于刚度较小的状态，能自由收缩。可防止裂纹 注意避免缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝 不必增大焊件厚度和焊缝体积，否则产生多向应力。 使用条件方面： 高温工作时，易产生蠕变。 低温工作或冲击载荷时，容易发生脆性破坏。 在腐蚀介质下工作时，接头要求具有耐腐蚀性。
常用金属材料的焊接
目的与要求： ①掌握金属焊接性的含义、内容、影响因素。 ②掌握碳当量的含义、计算公式及评定方法。 重点： ①碳当量焊接性的含义、焊接性的评定方法及工艺的拟订。 ②掌握碳当量的含义、计算公式及评定方法。 难点： 焊接性能的影响因素及碳当量的计算公式和评定方法。
一、焊接性概念 金属的焊接性：指金属材料对焊接加工的适应性。也就是 说在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊 接接头的难易程度。 内容：包括接合性能和使用性能。 接合性能：在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成 焊接缺陷的敏感性。 使用性能：在一定的焊接工艺条件下，一定的金属的焊 接接头对使用要求的适应性。
同时具有预期的使用性能。
焊接性细分 工艺焊接性——金属材料对各种焊接方法的适应能力。 金属材料本身、焊接热源、工艺措施。 使用焊接性——焊接接头满足技术条件中所规定的使用 性能的能力。
焊接性还可以分为：冶金焊接性和热焊接性。
二、焊接性影响因素 主要有四个方面：材料方面、焊接方法及工艺方面、 构件类型方面、使用条件方面。 材料方面： 母材和焊接材料（如：焊条、焊丝、焊剂、保护气体等）。 母材的性质起决定性影响 焊接材料起关键性作用 如母材与焊接材料匹配不当时，就会造成焊缝金属的化 学成分不合格，力学性能和其他使用性能降低。 焊接方法及工艺方面： 焊接方法对焊接性的影响主要在两个方面 焊接热源的特点 影响热循环 对熔池和接头的保护 影响焊接冶金过程
焊接成形
非熔化极亚弧焊
熔化极亚弧焊
3）氩弧焊的特点及应用 ① 机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观， 焊接质量优良。 ② 电弧燃烧稳定，飞溅小。 ③ 焊接热影响区和变形小。 ④ 可进行全位置焊接。 ⑤ 氩气昂贵，设备造价高。 应用： 适用所有金属材料的焊接。
适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接。 如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。
二、手工电弧焊焊接过程
①引弧 ② 形成熔池 ③形成焊缝
三、焊接电弧
1 . 焊接电弧的概念
在焊条末端和工件两极之间的气体介 质中，产生强烈而持久的放电现象。 具备两个条件 接触电阻：R 短路电流：I d 使气体电离 阴极发射电子 电阻热：Q=I2Rt
-
焊条
焊接电弧 工件
d
+
E=V/d 热电离 碰撞电离 焊接电弧的稳定燃烧 — 就是带点粒子产生、
二、气体保护焊
1 . 氩弧焊 利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。 焊接热源：电弧热 Ar 保护介质：Ar ①不与金属发生化学反应—不产生夹渣缺陷 ②不溶解于液体金属中—不产生气孔缺陷 ③比重大于空气（25%）
“阴极破碎”作用 1）熔化极氩弧焊 25mm以下的工件 2）非熔化极氩弧焊 适于6mm以下工件的焊接
3. 埋弧自动焊工艺特点
1）生产率高（手弧焊的5~10倍） 2）焊接质量高且稳定。
3）节约金属材料、生产成本低。 4）劳动条件好。 5）只能在水平位置焊接。 应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径的 环形焊缝焊接。 如压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊 缝、船舶和潜艇壳体、其重机械、冶金机械（高炉炉 身）等的焊接。
Ⅱ
可消除应力80%左右
2 . 焊接变形的防止及矫正措施
常用焊接方法ppt课件
③ 比重大于空气（25%）
1) 存在问题 ① 氧化严重； ② 气孔倾向大（CO）； ③ 飞溅严重。
措施：焊丝含合金元素，用于脱氧 和渗合金。
2）CO2气体保护焊的特点及应用 ① 生产率高（是手弧焊的1~3倍）。 ② 成本低（是手弧焊的45%） 。 ③ 焊接热影响区和变形小。 ④ 可进行全位置焊接。 ⑤ 飞溅严重，焊缝成形差。
2. 电焊条的分类
结构钢焊条—J；
钼和铬耐热钢焊条—R；
低温钢焊条—W；
不锈钢焊条—A；
堆焊焊条—D；
铸铁焊条—Z；
镍及镍合金焊条—Ni ； 铜及铜合金焊条—T；
铝及铝合金焊条—L； 特殊用途焊条—TS
J422
J507
药皮种类（钙钛型）
药皮种类（低氢钠型）
抗拉强度
抗拉强度
结构钢焊条
结构钢焊条
酸性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主
3.3.1 焊条电弧焊
一、焊接电弧
二、焊接特点
焊条的电弧焊过程
三、电焊条
1. 电焊条的组成及作用
电焊条
焊缝的填充材料 — 填充焊缝 焊条芯 电极传导电流 — 导电
机械保护的作用 药皮 冶金的作用
改善焊接工艺，稳定电弧
焊条芯 药皮
药皮的种类： ① 氧化钛型；②氧化钛钙型； ③钛铁矿型；④氧化钛型；⑤纤维素型； ⑥低氢钾型；⑦低氢钠型； ⑧石墨型；⑨盐基型。
应用：4mm以下的薄板搭接。
人工点焊过程
机械手点焊过程
2 . 缝焊
应用：3mm以下的薄板搭接。
如：密封的容器（油箱、 水箱等）、管道等。 3 . 对焊
主要用于棒料的对接。 1）电阻对焊
应用：用于断面简单，直径 （或边长）小于20mm或强度 要求不太高的可焊相同金属，
常用金属材料的焊接最新版本
常⽤⾦属材料的焊接最新版本焊接⼯艺问答之常⽤⾦属材料的焊接六、常⽤⾦属材料的焊接1 什么是焊接性？试述碳钢的焊接性。
焊接性是指材料在限定的施⼯条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满⾜预定服役要求的能⼒。
焊接性受材料、焊接⽅法、构件类型及使⽤要求四个因素的影响。
碳钢是以铁元素为基础的，铁碳合⾦，碳为合⾦元素，其碳的质量分数不超过1%，此外，锰的质量分数不超过1.2%，硅的质量分数不超过0.5%，后两者皆不作为合⾦元素。
其它元素如Ni、Cr、Cu等均控制在残余量的限度以内，更不作为合⾦元素。
杂质元素如S、P、O、N等，根据钢材品种和等级的不同，均有严格限制。
因此，碳钢的焊接性主要取决于含碳量，随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差，其中以低碳钢的焊接性最好，见表1。
2 什么是碳当量？碳钢的碳当量如何计算？把钢中合⾦元素（包括碳）的含量按其作⽤换⾃成碳的相当含量，称为该种钢材的碳当量，可作为评定钢材焊接性的⼀种参考指标。
碳钢中的元素除C外，主要是Mn和Si，它们的含量增加，焊接性变差，但其作⽤不及碳强烈。
国际焊接学会推荐的碳当量公式为Mn Cu+Ni Cr+Mo+VCE（IIW）= C + ── + ────+ ──────（质量分数）（%）6 15 5随着碳当量值的增加，钢材的焊接性会变差。
当CE值⼤于0.4%～0.6%时，冷裂纹的敏感性将增⼤，焊接时需要采取预热、后热及⽤低氢型焊接材料施焊等⼀系列⼯艺措施。
3 利⽤碳当量值评价钢材焊接性有何局限性？碳当量值只能在⼀定范围内，对钢材概括地、相对地评价其焊接性，这是因为：1）如果两种钢材的碳当量值相等，但是含碳量不等，含碳量较⾼的钢材在施焊过程中容易产⽣淬硬组织，其裂纹倾向显然⽐含碳量较低的钢材来得⼤，焊接性较差。
因此，当钢材的碳当量值相等时，不能看成焊接性就完全相同。
2）碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，没有考虑到冷却速度不同，可以得到不同的组织，冷却速度快时，容易产⽣淬硬组织，焊接性就会变差。
7-第七章 金属材料焊接性分析方法(焊工工艺-第3版)
图7-3 采用焊条电弧焊时，试验焊缝位置
第二节 金属焊接性评定与试验
图7-4 采用焊条自动送进装置焊接试验焊缝位置
第一节 金属的焊接性
第二节 金属焊接性评定与试验
二、常用的焊接性试验方法 由前述可知，焊接性试验方法种类很多，因抗裂性能是衡量金
属焊接性的主要标志，所以在生产中还是常用焊接裂纹试验来表征 材料的焊接性。以下主要介绍几种常用的焊接性试验方法。 1.间接试验法
碳当量鉴定法是判断焊接性的最简便的间接法，常用作焊接冷 裂纹的间接评定。所谓碳当量法，就是将包括碳在内的其他合金元 素对硬化(脆化和冷裂等)的影响折合成碳的影响。
第一节 金属的焊接性
(3)结构因素 焊接接头和结构设计会影响应力状态，从而对焊 接性也发生影响。
这里主要从结构的刚度、应力集中和多向应力等方面来考虑。 使焊接接头处于刚度较小的状态，能够自由收缩，有利于防止焊接 裂纹。缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝等容易引起应力 集中，要尽量避免。不必要地增大母材厚度或焊缝体积，会产生多 向应力，也应注意防止。
第七章 金属材料 焊接性分析方法
第一节 金属的焊接性
一、金属焊接性的概念 1.定义：金属焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设 计要求的构件，并满足预定服役要求的能力，即金属材料对焊接加 工时适应性。 2.特点：焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素 的影响。根据上述定义，优质的焊接接头应具备两个特点：即接头 中不允许存在超过质量标准规定的缺陷；同时具有预期的使用性能。 根据讨论问题的着眼点不同，焊接性又分为工艺焊接性和使用焊接 性。
焊接性及实验方法
σb＝500MPa，Ceq＝0.46%时，可不预热
σb＝600MPa，Ceq＝0.52%时，预热75℃ σb＝700MPa，Ceq＝0.52%时，预热100℃
σb＝800MPa，Ceq＝0.62%时，预热150℃
C、美国焊接学会（AWS）推荐的公式 ： Ceq＝C＋Mn/6＋Si/24＋Ni/15＋Cr/5＋Mo/4＋Cu/13＋P/2 （%）
§1-1
1、金属焊接性概念
金属焊接性概念
金属材料在限定的施工条件下，焊接 成规定设计要求的构件，并满足预定服 役要求的能力。GB/T3375-94《焊接术语 》
它包括两方面的内容： A、结合性能：即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属形成焊接缺 陷（裂纹、夹渣、气孔等）的敏感性； B、使用性能：即在一定的焊接工艺条件下，被焊金属的焊接接头 对使用性能要求的适应性。
6、焊接热影响区（HAZ）最高硬度 法
在切点点两侧各取7个以上的点（测点
15个以上），各点的间距0.5mm
二、直接试验法
主要针对焊接中产生裂纹
1、小铁研试验（斜Y坡口试验）
（1）目的
评定打底焊缝以及HAZ的冷裂倾向 防止冷裂纹的临界预热温度
（2）应用对象
碳素钢焊接接头热影响区冷裂纹倾向 低合金高强钢打底焊缝及其热影响区冷裂纹倾向
（2）利用材料的化学性能分析
（3）利用相图或SHCCT图分析
（4）利用经验公式
（5）仿真模拟
§1-3 焊接性评定及试验方法
一、间接评定
1、碳当量方法
碳当量越小，焊接性 越好
目的：评价低合金钢冷裂纹敏感性 A、国际焊接学会（IIW）推荐： CE＝C＋Mn/6＋（Ni＋Cu）/15＋（Cr＋Mo＋V）/5（%） 适用对象：中、高强度的非调质低合金高强钢（σb=500-900MPa） 对 δ<20mm的钢材 ： CE＜0.4%时，钢材的淬硬性不大，焊接性良好，焊前不需要预热 CE＝0.4-0.6%时，钢材易于淬硬，需预热，预热温度70-200℃； CE＞0.6%时，钢材的淬硬倾向大，焊接性差。
机械制造基础焊接
图4-14 焊条电弧焊过程
电弧焊
• 焊条电弧焊
– 焊接过程 – 焊条 涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极，由
药皮和焊芯两部分组成。
• 焊芯 ：在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又熔 化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。
• 药皮：压涂在焊芯表面的涂料层，主要作用是在焊接过 程中造气造渣，起保护作用，防止空气进入焊缝，防止 焊缝高温金属不被空气氧化(表4-3)。
气体保护焊
• 氩弧焊 以氩气（惰性气体）作为保护气体的电弧焊。
（1）不熔化极氩弧焊：电极：铈钨棒不熔化，较厚工件需填 充焊丝（图19a）焊接厚度6mm以下的工件。
（2）熔化极氩弧焊：连续送进焊丝（电极），不需填充金属， 可用较大电流，焊接厚度为25mm以下的工件，图19(b)。
气体保护焊
• 氩弧焊
一、焊条电弧焊的焊接过程
➢ 原理：在药皮焊条和母材间产 生电弧，利用电弧热融化焊条 和母材的焊接方法。焊条外层 覆盖焊药，遇热融化，具有使 电弧稳定、形成溶渣、脱氧、 精炼等作用。 焊缝质量由很多因素决定， 如母材金属和焊条的质量、焊 前的清理程度、焊接时电弧的 稳定情况、焊接参数、焊接操 作技术、焊后冷却速度以及焊 后热处理等。
机械制造基础
肖 民（机械与动力工程学院） mxiao@ 42学时（理论）
第四篇 焊接
• 焊接：永久性连接金属材料的工艺方法。 • 实质：利用加热或加压，或两者并用的手段，借助原子间
的扩散和结合，使分离的金属牢固地连接起来。
•
特点：下料阶段：化大为小 化复杂为简单
拼简焊单接拼成小复成杂大
– 特点：
• 机械保护效果好，焊缝金属纯净，成形美观，质量好。 • 电弧稳定，小电流时也很稳定。熔池温度容易控制，单
常用金属材料的点焊
不锈钢焊接技术要点
为保证耐晶间腐蚀的性能，应尽量减少在敏化 温度区停留，宜选用硬的焊接参数，焊接时间 一般比相同厚度低碳钢短40%-50%。 因电阻率大、热导率小，焊接电流可比相同厚 度低碳钢小些。 电极压力应提高40%-80%，为此需采用软化温 度高、硬度高的材料作电极。一般推荐Be-CoCu合金电极，尤其当点焊较厚板时，电极的冷 却极为重要，可采用外水冷却。
铝及铝合金的点焊
铝及铝合金的电阻率低(低碳钢的1／4-1／2)．热 导率高(低碳钢的2.4倍)，虽其熔点较低仍带采用 极大电流焊接，通电时间要短，以免散热过多。 一般需要焊接等厚低碳钢时的3倍电流，通电时 间则约为焊接等厚低碳钢的1／10。 铝及铝合金在空气中很快生成致密的氧化膜，必 须在焊前很好清理，清理以化学法为佳．清理后 应在短期内完成焊接以免再次氧化。 与纯铝相比，铝合金的塑性变形温度区窄，线膨 胀率大，伸长率小，因此须精确控制焊接参数才 能避免裂纹和缩孔。此种缺陷在厚板点焊时尤为 严重，推荐采用低频半波电源。
胡须对接头性能的影响
至于胡须对接头强度的影响，因填满铸 态组织的胡须并未破坏金属的连续性， 经试验证实它对接头强度无影响，所以 生产中允许胡须存在，而不作为焊接缺 陷处理。但是，对未填满的胡须尽管很 少发现，当承受载荷时，特别在动载荷 作用下，仍如同裂纹一样有危险性，所 以应作为裂纹处理。
铜及铜合金的点焊
高温合金的点焊
高温合金具有很好的高温强度与热稳定 性，广泛应用于航天、航空工业。 高温合金具有比奥氏体不锈钢更大的电 阻率、更小的热导率和更高的高温强度， 故可用较小的焊接电流，但需更大的电 极压力。
高温合金焊接技术要点
高温合金表面氧化膜致密性好，为防止形成结 合线伸入等缺陷，必须加强表面清理工作。 采用软的焊接参数、大的电极压力，以提高电 极压力的压实效果。在有条件时应采用加大顶 锻力的焊接参数，以减少飞溅、防止产生裂纹、 疏松和缩孔等缺陷。 加强冷却，尽量避免反复加热，以减少近缝区 出现“胡须”状缺陷的机会。 用高温硬度好的Be-Co-Cu合金电极。
《金属工艺学》
《金属工艺学》内蒙古工业大学《机械制造基础C》课程考试大纲一、课程简介本课程是一门讲述有关机械零件加工方法的综合性很强的技术基础课。
考试内容根据学时少，内容多，实践性强的特点，重点考察常用材料成型方法。
机械零件的各种加工方法的实质，工艺特点及结构工艺性。
考试以基本概念、基本知识、基本原理为主，为学习其它课程及以后从事机械和机电方面的工作奠定必要的基础。
二、课程考试内容及所占比重1基本概念和要点40%2重点内容40%3难点20%三、试题类型及所占比例单项选择10分、填空28分、判断16分、改错9分、简答20分、画图8分、加工方案9分四、考试方式闭卷笔试五、成绩评定方式平时成绩20%，卷面成绩80%。
《机械制造基础C》课程教学大纲一、课程名称机械制造基础C二、课程英文名Fundamentals of Mechanical Manufacture C三、课程编码040203214四、课程类别技术基础课五、学时数、学分数、开课学期40学时；2.0学分；第三或四学期六、适用专业工程近机类各本科专业七、编制者解瑞军，讲师八、编制日期2004年6月九、课程的目的与任务机制基础是高等学校机械类、近机类专业必修的技术基础课。
它是研究常用机械零件的制造方8 第三篇焊接第一章电弧焊49 第二章其它常用焊接方法0.510 第三章常用金属材料的焊接 111 第四章焊接结构设计 1.512 第四篇切削加工第一章金属切削的基础知识6 213 第二章常用加工方法综述 514 第三章典型表面加工分析 315 第四章工艺过程的基础知识 216 第五章零件结构的工艺性 117 36 4十二、课程的教学内容、重点和难点与教学进度安排第一篇铸造（7学时）第一章铸造工艺基础（3学时）了解铸造性能的一般概念（流动性、收缩性、合金的偏析）和影响因素，掌握铸造性能对铸件质量的影响，重点理解铸造缺陷（缩孔、缩松、裂纹、变形等）产生的原因及预防措施。
整理工程材料与成形技术基础习题(含答案)
20 年 月 日A4打印 / 可编辑x2040251工程材料及成型技术基础课程教学大纲x2040251工程材料及成型技术基础课程教学大纲课程名称：工程材料及成型技术基础英文名称：Engineering Materials and Moulding Technology Foundation课程编码：x2040251学时数：48其中实践学时数：4 课外学时数：学分数：3.0适用专业：机械设计制造及其自动化机械电子工程机械工程过程装备与控制工程一、课程简介《工程材料及成型技术基础》是机械类专业学生的一门重要专业基础课，与先修课程《工程训练》、后续课程《机械制造技术基础》共同探讨机械制造全过程——即从选择材料、制造毛坯、直到加工出零件所涉及的各个方面内容。
要求学生了解机械工程材料的一般知识，掌握常用材料的成分、组织、性能与加工工艺之间的关系及其用途，使学生具有合理选用材料、正确确定加工方法的能力，并初步掌握零件的结构工艺性，为学生今后的学习、设计、工作打下必备的基础。
二、课程目标与毕业要求关系表三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）工程材料的结构与性能1. 教学内容晶体材料的原子排列；合金的晶体结构；工程材料的性能2. 基本要求（1）了解部分：晶体结构及缺陷的形式；单晶体和多晶体；相与组织之间的关系；固溶体和化合物性能；机械性能的概念；材料物理化学性能的概念；陶瓷和高聚物的结构（2）理解部分：刚度、强度、塑性、韧性与材料之间的关系应用；材料工艺性能的含义（3）掌握部分：晶体结构缺陷与材料性能之间的关系；合金的相的种类及对性能的影响；硬度的测量、表示方法及应用（4）熟练掌握：材料强化方式3. 重点和难点（1）重点：金属的三种典型晶体结构；实际金属中的三类晶体缺陷；合金的相结构；材料的力学性能指标σS、σb、δ、αk、HB、HRC及与材料之间的关系（2）难点：材料强化方式（二）金属材料的凝固与固态相变1. 教学内容金属结晶过程的基本规律；二元合金相图的分析；铁碳相图的分析；钢在加热和冷却时的转变2. 基本要求（1）了解部分：金属结晶过程的基本规律及影响因素；铁的同素异构转变；二元相图的意义和基本类型；钢在加热时的转变（2）理解部分：细化晶粒的方法；二元相图的基本类型和结晶过程特点；相图与材料使用性能和工艺性能之间关系；连续冷却转变曲线；钢在冷却时的转变产物及性能特点（3）掌握部分：杠杆定律；匀晶相图；共晶转变；包晶转变；共析转变（4）熟练掌握：铁碳相图的规律及应用3. 重点和难点（1）重点：铁碳合金的基本相；碳钢室温下的平衡组织组成；含碳量对铁碳合金的组织及性能的影响；铁碳相图的应用（2）难点：铁碳相图（三）金属材料的塑性变形1. 教学内容金属的塑性变形；塑性变形对金属组织和性能的影响；回复与再结晶；冷、热变形；金属的可锻性2. 基本要求（1）了解部分：单晶体与多晶体金属的塑性变形特点；加工硬化现象；残余应力的危害及消除（2）理解部分：塑性变形金属在加热时组织与性能的变化；金属可锻性的概念及影响因素（3）掌握部分：加工硬化现象的应用；回复与再结晶的特点；冷、热变形的对比；纤维组织对性能的影响及应用（4）熟练掌握：无3. 重点和难点（1）重点：加工硬化现象的应用；回复与再结晶的应用；冷、热变形的选择；纤维组织对性能的应用（2）难点：无（四）金属材料热处理1. 教学内容钢的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火）2. 基本要求（1）了解部分：热处理的分类及工序安排；固溶处理和时效强化；热处理零件结构工艺性；先进热处理工艺；渗氮的特点和应用（2）理解部分：退火、正火、淬火、回火的工艺；感应加热表面淬火的参数选择；渗碳过程（3）掌握部分：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的、组织及应用（4）熟练掌握：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的、组织及应用3. 重点和难点（1）重点：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的，组织和应用（2）难点：无（五）金属表面改性处理1. 教学内容金属表面改性处理的目的、意义、特点和方法2. 基本要求（1）了解部分：金属表面改性处理的意义（2）理解部分：转化膜、电镀、离子沉积、热喷涂、涂装、表面着色等工艺的特点和应用场合（3）掌握部分：无（4）熟练掌握：无3. 重点和难点（1）重点：无（2）难点：无（六）金属材料1. 教学内容合金钢的概述；合金元素的作用；结构钢；工具钢；特殊性能钢；铸铁2. 基本要求（1）了解部分：合金钢的分类、编号方法、化学成分和主要用途；特殊性能钢（主要是不锈钢）的性能特点、热处理工艺及主要用途；有色金属和新型金属材料（2）理解部分：合金元素对钢的组织和性能影响规律（3）掌握部分：工具钢、灰铸铁的性能特点及应用；弹簧钢、轴承钢、易切削钢成分、性能特点及主要用途（4）熟练掌握：普通碳素结构钢和普通低合金结构钢、调质钢、渗碳钢成分、性能特点、热处理工艺、典型牌号及应用3. 重点和难点（1）重点：普通碳素结构钢和普通低合金结构钢、调质钢、渗碳钢成分、性能特点、热处理工艺、典型牌号及应用（2）难点：无（七）铸造1. 教学内容合金铸造性能；砂型铸造工艺；特种铸造；铸件结构设计；常用合金铸造生产2. 基本要求（1）了解部分：特种铸造的特点和应用；铸造技术新进展（2）理解部分：砂型铸造工艺选择（3）掌握部分：砂型铸造工艺和常用合金的铸造生产（4）熟练掌握：合金的铸造性能；灰铸铁的铸造性能；铸件结构设计3. 重点和难点（1）重点：合金的铸造性能；灰铸铁的铸造生产；铸件结构设计（2）难点：无（八）压力加工1. 教学内容自由锻；模锻；板料冲压；压力加工件结构设计2. 基本要求（1）了解部分：自由锻的工序；模锻的工序；挤压、轧制、拉拔方法；塑性加工新进展（2）理解部分：自由锻、模锻的特点及应用；板料冲压的工序、特点及应用（3）掌握部分：自由锻工艺规程制订；模锻工艺规程制订（4）熟练掌握：压力加工件结构设计3. 重点和难点（1）重点：压力加工件结构设计（2）难点：无（九）焊接1. 教学内容电弧焊；电阻焊；摩擦焊；焊接件结构工艺性；常用金属材料的焊接2. 基本要求（1）了解部分：电阻焊、摩擦焊、压力焊的特点；焊接技术新进展（2）理解部分：电弧焊接基本原理；焊接接头形式；铸铁的焊接；铜、铝合金的焊接（3）掌握部分：电弧焊方法及应用；碳钢和合金钢的焊接性（4）熟练掌握：焊接结构设计3. 重点和难点（1）重点：电弧焊方法及应用；碳钢和合金钢的焊接性；焊接结构设计（2）难点：无（十）机械零件材料及成型工艺的选用1. 教学内容工程材料及成型工艺选用的基本原则；具体成型方法及改性工艺的选用；典型零件的材料及成型工艺选择2. 基本要求（1）了解部分：无（2）理解部分：无（3）掌握部分：工程材料及成型工艺选用的基本原则；具体成型方法及改性工艺的选用（4）熟练掌握：典型零件的材料及成型工艺选择3. 重点和难点（1）重点：典型零件的材料及成型工艺选择（2）难点：无四、教学方式及学时分配五、课程其他教学环节要求（一）实验教学课：实验一铁碳合金平衡组织的显微分析要求：观察和识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织，掌握铁碳合金的成分、组织和性能之间的对应关系实验二碳钢热处理的性能与组织分析要求：掌握钢的退火、正火、淬火、回火工艺；掌握含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；了解碳钢热处理的基本组织。
《金属工艺学》学习指南
1、课程编码及适用专业课程编码：180501总学时：40学时（实验4学时）适用专业：适用于机械类和近机类各专业：机械工程机械设计制造及自动化材料成型及控制工程机械电子工程工业设计过程装备与控制工程车辆工程机械工艺技术微机电系统工程机电技术教育2、课程性质《金属工艺学》是研究机器零件常用金属材料和加工方法，即从选择材料、制造毛还、直到加工出零件的综合性课程。
它是高等学校机械类专业必修的技术基础课。
3、本课程的地位和作用本课程应在讲授过《工程力学》、《工程材料》等课程的基础上开设，主要后续课程是《机械原理与零件》、《机械制造工艺学》、《机床》、《夹具与刀具》等。
本课程起到承前启后的作用，学好本课程对专业知识基础的奠定至关重要。
4、学习目的与要求通过本课程的学习，应使学生掌握常用金属材料的种类、成分、组织、性能和改性方法，具有选用金属材料的初步能力。
掌握主要加工方法的基本原理和工艺特点，具有选择毛坯、零件加工方法及工艺分析的初步能力。
具有综合运用工艺知识、分析零件结构工艺性的初步能力。
了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。
从而为其它相关课程的学习和以后工作奠定必要的基础。
5、本课程的学习方法为学好这门课，学习时应注意以下几点：（1）要抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素，找出问题的本质。
（2）要抓住重点，应牢固掌握基本概念、基本工艺。
（3）要有良好的学习方法，可运用对比或比较的学习方法，找出各加工工艺的共性和差异，加深理解。
（4）学习是要理论联系实际，应与金工实习相结合。
6、学习内容与指导第一篇金属材料导论（1）学习内容：金属材科的主要力学性能：强度、硬度。
金属的结晶构造和结晶过程：金属晶格基本类型；金属的结晶过程；冷却曲线和过冷度；纯铁的同素异构转变。
铁碳合金：铁碳合金基本组织；铁碳合金状态图；含碳量对碳钢组织和性能的影响。
钢的热处理：钢的退火、正火、淬火和回火；钢的表面热处理。
碳钢的分类、牌号与应用。
材料加工工艺第三章 焊接技术
材料工艺基础（焊接技术）
4
3.2.2 熔化焊接
(1) 氧－乙炔火焰焊（气焊）
可用于焊接大部分黑色金 属和有色金属工件，具有 设备简单，操作灵活，成 本低等优点，应用广泛。
特点：飞溅少，电弧稳定， 焊缝成形美观；焊丝熔敷速 度快，生产率高；调整焊剂 成分，可焊接多种材料；抗 气孔能力较强。但药芯焊丝 制造较困难，且容易变潮， 使用前应烘烤。
焊接材料：碳钢、低合金钢、不锈钢等
材料工艺基础（焊接技术）
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(5) 电渣焊
电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行 焊接的一种熔焊方法。
① 焊接温度低 ② 可焊接各种金属及合金 ③ 可焊接厚度差别很大的焊件
单件生产率低 焊前对焊件表面的加工清理和装配精度要求十分严格
在航空工业中，用扩散焊制成的钛制品可以代替多种制品、 火箭发动机喷嘴耐热合金与陶瓷的焊接。 机械制造工业中，将硬质合金刀片镶嵌到重型刀具上等。
材料工艺基础（焊接技术）
材料工艺基础（焊接技术）
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滚焊视频
材料工艺基础（焊接技术）
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(3) 对焊
利用焊件端面的电阻热，使断面达到热塑性状态，施加顶 压力实现焊接。可分为电阻对焊和闪光对焊。
材料工艺基础（焊接技术）
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(4) 摩擦焊
利用焊件接触端面 相互摩擦产生的热 量，使端面达到热 塑性状态，然后迅 速施加顶锻力，实 现焊接的一种固相 压焊方法。
材料工艺基础（焊接技术）
机械工程师(中级资格)考试内容
职称机械工程师专业课考试内容一、机械制图、极限与配合、机械工程相关标准1．机械制图的一般表示方法与选用（1）图纸和图框、标题栏的型式及其选用（2）图样视图与图面布置、图形比例、图线、剖面符号与线型及其选用（3）图形简化画法的规定和使用2．标准件与常用件的画法和标注（1）螺纹传动及紧固件（螺纹外螺纹与内螺纹圆锥螺纹内螺纹和外螺纹连接螺纹紧固件）（2）齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮（齿轮齿条蜗杆蜗轮链轮啮合齿轮）（3）花键（矩形外花键矩形内花键渐开线花键花键连接）（4）圆柱类弹簧（圆柱螺旋压缩弹簧圆柱螺旋拉伸弹簧圆柱螺旋扭转弹簧装配图中弹簧）（5）滚动轴承3．图样尺寸、极限与配合、形位公差和表面粗糙度的标注及选用（1）图样尺寸（基本规定标注方法）（2）极限与配合（基本概念标准公差极限配合优先配合形位公差）（3）表面粗糙度（评定参数标注符号及代号参数值的选择）4．零件图和装配图的绘制和标注（1）零件图（视图选择尺寸标注工艺结构技术要求）（2）装配图（视图表示尺寸零件表示技术要求）5．机械工程相关标准和应用（1）标准与标准化（标准标准化）（2）国家标准（标准体系制定原则通用基础标准机械工程相关的国家标准）（3）行业标准与企业标准（机械行业标准及其体系制定原则企业标准）（4）国际标准与国外先进标准（ISO、IEC EN欧洲区域标准工业发达国家的国家标准先进协会/团体标准先进企业标准）（5）产品标准化审查（技术文件技术图样）二、工程材料1．工程材料的分类和性能（1）工程材料的分类（金属陶瓷高分子复合）（2）工程材料的性能（力学性能物理性能化学性能工艺性能）2．金属材料及其热处理（1）金属的晶体结构（晶体的特性金属的晶体结构金属的结晶纯金属在固态下的转变合金的相结构）（2）铁碳合金相图（典型铁碳合金结晶过程分析碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响铁碳相图的应用）（3）金属材料的化学成分分析、金相分析和无损探伤（4）金属材料的热处理（钢铸铁非铁金属和合金热处理设备典型零件热处理应用实例）（5）常用金属材料（钢铸铁非铁金属和合金）（6）金属材料的选用依据（使用性能工艺性能经济性）3．工程塑料、特种陶瓷、复合材料（1）工程塑料（常用热塑性工程塑料常用热固性工程塑料工程塑料的加工工程塑料的应用）（2）特种陶瓷（特种陶瓷的性能和应用陶瓷材料的加工）（3）复合材料（性能种类应用）三、机械产品设计1．新产品设计程序（1）可行性分析（市场调研产品定位可行性分析报告）（2）概念设计（功能分析方案设计设计任务书）（3）技术设计（工作内容与要求机构运动设计机械结构设计）（4）设计评价与决策（评价目标准则评价方法）2．机械系统设计概论（1）机器与机构（组成基本原理机构运动简图的绘制平面机构自由度计算）（2）机械系统中摩擦、磨损和机械效率（摩擦和机械效率减少摩擦与磨损的方法机械的自锁）（3）机械零件设计准则（强度刚度寿命散热性可靠性准则）（4）制造工艺性设计（零件制造工艺性设计机器装配工艺设计）（5）机械振动与噪声（振动噪声源与危害防止和降低有害振动、噪声的措施）（6）安全性（安全设计的原则防护设计）（7）计量单位和优先数系（计量单位标准数系标准）3．机械零、部件设计（1）机械传动（齿轮传动蜗杆传动带传动链传动螺旋传动连杆机构凸轮机构）（2）连接件（螺栓键销联轴器过盈连接）（3）轴与轴承（轴滑动轴承滚动轴承）（4）操作调节与控制件（弹簧离合器制动器）（5）机架件和导轨（箱体机架件导轨）（6）减速器和调速器设计（减速器调速器）4．气动、液压的传动控制系统（1）常用气动、液压元件（泵马达控制阀）（2）气动、液压传动原理及系统设计（气动系统基本回路液压系统基本回路）（3）密封设计（动密封）（4）气动、液压系统常见故障诊断与维护（气动系统液压系统）5．电气传动基础（1）电动机的类型（直流电动机异步电动机同步电动机直线电动机伺服电动机）（2）电气调速方法（直流电动机异步电动机）（3）电气制动方法（直流电动机异步电动机）（4）电动机的选用6．现代设计方法（1）优化设计（2）可靠性设计（3）有限元分析（4）模块化设计（5）其他设计方法（并行设计绿色设计 TRIZ 人机工程设计模块化设计）四、机械制造工艺1．铸造（1）铸造工艺基础（铸件形成过程合金的铸造性能铸件缺陷的生成及分类）（2）铸造工艺两大类别及特点（砂型铸造生产流程及其特点特种铸造生产流程及其特点）（3）铸造工艺设计（步骤内容和结果铸件结构的工艺性审查和改进确定铸造工艺方案确定铸造工艺参数砂芯设计浇注系统设计冒口设计）（4）铸造合金及其熔炼、处理工艺（铸铁铸钢铸造铝合金件铸铁的冲天炉熔炼铸钢的电弧炉熔炼中频感应电炉熔化铸钢、铸铁及非铁合金）（5）砂型铸造（砂型结构砂型（芯）种类及适用范围造型材料砂型铸造工艺装备设计造型、制芯方法及其工艺、设备、工艺装备砂型铸造其他工序控制要点典型砂型铸件成套生产工艺）（6）特种铸造工艺（熔模精密铸造金属型铸造压力铸造）2．压力加工（1）压力加工特点及其分类（特点分类）（2）轧制（特点轧制工艺分类轧制缺陷与轧制件质量控制丝杠轧制成形轧制件结构工艺性）（3）挤压（分类特点挤压缺陷及挤压制件质量控制）（4）锻造（分类特点自由锻模锻锻造缺陷与锻造件质量工艺路线设计）（5）冲压（特点分类冲压工艺的应用要求冲模种类及基本结构冲压缺陷与冲压件质量控制工艺路线设计）3．焊接与切割（1）常用焊接与切割加工方法的类型、特点及应用（焊条电弧焊埋弧焊气体保护焊气焊与气体火焰切割电阻焊钎焊其他焊接方法特点焊接工艺应用）（2）常用金属材料的焊接（金属材料的焊接性常用金属材料焊接）（3）焊接结构工艺性（焊接结构材料选择焊缝布置焊接接头设计）（4）焊接缺欠及其防治方法（常见焊接缺欠及防止措施焊接缺欠的危害及返修降低焊接残余应力和焊接变形的措施）4．切（磨）削加工（1）切（磨）削加工基本知识（切削、切削运动、机床与刀具的基本概念金属切除率切削力切削热与切削温度刀具磨损与刀具使用寿命切削加工分类及典型表面加工方案经济加工精度）（2）刀具结构、角度和刀具材料（刀具的分类刀具切削部分结构和刀具角度刀具角度和刀尖形状的选择原则刀具材料的选择）（3）切（磨）削工艺特点和加工表面类型（车削铣削磨削）（4）机床夹具（分类设计）（5）加工表面质量和精度（加工表面质量加工精度）5．特种加工（1）特种加工方法分类和特点（2）电火花加工（电火花成形电火花线切割）（3）激光加工（原理、特点和分类加工设备打孔切割）．（4）快速成形制造技术（5）超声加工6．表面处理（1）表面处理的特点和分类（表面处理特点表面工程技术分类）（2）涂装技术（涂装材料涂装工艺与装备典型产品涂装）（3）发蓝工艺（工艺方法应用）（4）磷化工艺（工艺方法应用）（5）喷丸及滚压强化（受控喷丸强化表面滚压技术）（6）热喷涂技术（常用热喷涂工艺分类和热喷涂技术特点热喷涂工艺流程热喷涂工艺方法热喷涂材料热喷涂技术的应用）（7）电镀（电镀的实施方式电镀种类及应用）7．机械加工工艺规程设计（1）机械加工工艺规程基本概念（2）工艺规程设计的依据和步骤（设计依据设计步骤）（3）产品结构工艺性审查（目的应考虑的主要因素审查内容）（4）定位基准选择（基准的概念精基准粗基准）（5）工艺路线设计（表面加工方法选择加工阶段划分加工顺序安排工序合理组合）（6）加工余量、工序尺寸和公差确定（加工余量概念影响加工余量的因素确定加工余量、工序尺寸和公差的方法）（7）尺寸链和工艺尺寸计算（尺寸链工艺尺寸链工艺尺寸链求解）（8）工艺方案的技术经济分析（评价原则分析与比较工艺路线优化）（9）典型零件工艺设计示例（箱体件主轴圆柱齿轮）8．工艺装备的设计与制造（1）工艺装备类型（工艺装备工艺装备的类型）（2）工艺装备选择与设计的依据、原则和步骤（依据原则步骤）（3）工艺装备设计（或选择）的技术经济评价和验证（技术经济评价工艺装备的验证）9．车间生产设备的布置方法（1）产品种类与生产量分析（2）车间设备的布置方式10．装配（1）装配工艺规程（装配过程装配精度装配尺寸链装配方法装配工艺过程设计步骤影响装配质量的主要因素）（2）装配方法类型及其选择（完全互换装配法部分互换装配法（亦称大数互换装配法）选择装配法修配装配法调整装配法）（3）典型部件装配（滚动轴承部件圆柱齿轮传动部件）五、企业管理与工程经济1．环境保护、职业健康安全、设备维修（1）环境和职业健康安全管理体系标准（名称及依据的认证标准共同本质特征 14001/18001标准条款结构及内容特征）（2）环境因素/危险源的类别及三条有效控制途径（类别性质及其兼容性有效控制途径）（3）机械工厂的污染物排放类法规及确定排放限值方法（法律法规污染物排放标准选定及排放限值确定工业废气、废水、厂界噪声排放的通用要求及排放限值工业固体废物分类收集、贮存、处理的通用要求）（4）机械工厂的职业健康类法规及作业场所的有害因素限值（作业场所的主要职业健康类法律法规主要职业危害因素与职业病化学性职业危害因素控制要求作业场所的噪声与振动危害因素控制要求）（5）机械工厂的安全生产类法规及工伤、突发事故的防治措施（主要安全生产类法律法规工伤、突发事故危险源及其防治措施）（6）设备维修（设备零件失效的基本形式基本方式维修方式的选择）2．与职业相关的道德、法律法规知识（1）道德规范（公民基本道德规范公民道德建设的主要内容机械工程师职业道德规范）（2）财务及税务制度（会计基本制度财务三表税种、税率）（3）知识产权及有关知识产权的法律法规（知识产权含义知识产权的特征知识产权范围知识产权制度系统的构成知识产权制度的特点我国知识产权法律保护制度系统专利法著作权法计算机软计保护条例集成电路布图设计保护条例商标法反不正当竞争法）（4）现代企业制度相关法律（公司法合同法招标投标法工业产品生产许可制度）（5）WTO规则和政府产业政策（历史和我国的承诺 WTO基本原则 WTO的四大宗旨反补贴与反倾销加入WTO对我国社会的影响）3．工程经济（1）经济学基本概念（需求供给供给和需求平衡市场市场经济指令经济和混合经济）（2）成本分析（成本分类量—本—利关系量—本—利分析量—本—利分析的应用）（3）价值工程（基本概念实施价值工程的基本程序选择对象功能分析提出改进设想分析与评价方案试验、检查、评价效果）（4）工程项目的评价（经济评价社会效益评价生态效益评价风险分析可行性研究）4．管理（1）管理的基本职能（管理的含义管理的基本职能）（2）现代企业制度（企业所有制两权分离企业财产组织形式公司治理结构）（3）生产率分析与提高（生产率作业方法研究时间研究熟练曲线人因工程）（4）物流基础（物流及其系统的基本概念制造企业的物流系统常用物料搬运设备的特点及选用供应链和供应链管理）（5）现场管理（5S活动定置管理）5．现代企业管理（1）制造模式的变化和先进制造模式（大量生产的制造模式成组技术数控技术和单元制造当代的先进制造模式）（2）MRP/MRPⅡ/ERP（MRP MRPⅡ ERP）（3）精益生产（准时制（JIT）生产看板管理）（4）项目管理（项目及项目管理概念项目管理三要素和目标项目管理的过程和内容）（5）灵捷制造（产生背景基本概念企业灵捷化案例）六、机械产品质量控制1．产品检测技术（1）检测技术概念（检验测量检测程序）（2）测量方法的类型及应注意的问题（类型应注意的问题）（3）测量器具（几何量测量机械量测量其他物理量测量）（4）形位误差的检测技术（检测的基本原则直线度和平面度圆度和圆柱度平行度和垂直度跳动同轴度和对称度）（5）产品性能试验检测技术（热变形试验噪声测量静刚度试验振动和动刚度试验位置（定位）精度试验主轴回转精度）2．产品生产过程质量控制（1）产品生产过程质量控制概念（基本概念制造过程质量分析和控制的基本方法）（2）制造过程统计分析与控制（分布曲线法工序能力和工序能力指数生产过程控制的抽样检验点图方法）（3）质量控制的相关分析（相关图（散点图）法回归方程法相关系数相关分析在质量控制中的用途）3．质量管理及质量管理体系（1）质量和产品质量（质量定义产品质量和质量特性产品质量的形成与质量职能及职责）（2）质量管理和全面质量管理（质量管理的含义质量管理的发展全面质量管理的特点全面质量管理的基础工作）（3）ISO9000族标准与质量体系（ISO9000族标准的产生与发展ISO9000族标准的构成与内容 ISO9000核心标准内涵质量管理体系的八个原则和具体措施质量管理体系的基础质量管理原则和体系基础在环境与职业健康安全管理体系中的应用）（4）企业质量管理体系建立（基础过程体系运行）（5）质量管理体系的审核和认证（内部审核和外部审核质量管理体系认证）（6）产品质量认证（类型程序）七、数字控制技术及机械制造自动化1．数字控制技术和数控机床（1）数字控制技术（计算机基本知识计算机的功能、组成和工作流程）（2）数控机床（结构组成及工作过程运动控制方式结构特点性能特点分类）（3）数控（NC）系统和计算机数控（CNC）系统的构成、工作原理和功能（数控（NC）计算机数控（CNC）系统）（4）CNC控制程序编制（内容及步骤手工编程与自动编程数控机床的坐标系程序结构与程序段格式数控加工程序的指令代码子程序用户宏程序的编程 CNC编程应用）（5）可编程逻辑控制器（PLC）（基本工作原理基本概念和特点组成类型各部分的作用主要性能指标顺序逻辑表示数控（CNC）机床中的应用编程应用）2．机械制造自动化（1）机械制造自动化技术及其发展（基本概念发展阶段）（2）机械制造自动化设备（刚性自动化加工设备柔性自动化加工设备机械制造柔性自动化系统）（3）物流自动化（物流概念和功能物流自动化设备分类）（4）信息自动化（信息涵义与信息流/信息系统信息源信息采集与输入信息处理信息传输与交换信息存储）（5）管理自动化（管理含义及其自动化基础决策支持系统 MRP-Ⅱ）3．计算机辅助设计（CAD）的应用（1）计算机辅助设计（CAD）的功能、组成和应用（功能组成主要应用）（2）零件图的CAD绘制过程（创建绘图环境绘制视图标注零件尺寸标注技术要求添加技术要求和标题栏保存图形）4．CAPP、CAM、CAE、CIMS（1）计算机辅助工艺规程设计（CAPP）（基本概念基本功能和应用组成及工作流程）（2）计算机辅助制造（CAM）（基本概念基本功能和应用组成及工作流程）（3）计算机辅助工程（CAE）（有限元分析优化设计仿真技术试验模态分析）（4）计算机集成制造系统（CIMS）（基本概念组成功能）5．计算机网络技术（1）网络技术基本知识（2）网络在工程中的应用（分布式控制系统（DCS）现场总线控制系统（FCS））（3）主要工业现场总线基本知识（4）电路接口技术基本知识（RS-232串行数据通信接口标准RS-485串行数据通信接口标准 USB串行数据通信接口标准）（5）无线网络通信基本知识（无线传感器网络无线通信网络种类）6．计算机仿真、虚拟制造技术、人工智能和专家系统（1）计算机仿真（基本原理仿真方法仿真器仿真过程在机械系统中应用）（2）虚拟制造技术（定义及特点虚拟制造类型）（3）人工智能和专家系统（基本知识）Ⅲ．有关规定和说明一、考试形式机械工程师资格考试分为综合素质考试和综合技能考试两个单元分别进行，均为笔试。
焊接金属及材料
金属材料分类及焊接特点一、金属材料金属是指具有特殊的光泽、良好的导电性、导热性、一定的强度和塑性的物质，如铁、锰、铝、铜、铬、钨等。
具有金属特性的元素称为金属元素。
在全部化学元素中，约有四分之三是属于金属元素。
在所有的应用的材料中，凡是由金属元素或以金属元素为主而形成的，并具有一般金属特性的材料统称为金属材料。
二、金属材料的分类通常把金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料两类。
1、黑色金属材料以铁、锰、铬或以它们为主而形成的具有金属特性的的物质，称为黑色金属材料。
如碳素钢、合金钢、铸铁等。
习惯上把碳含量＞2.11%的归类于铁，碳含量＜2.11%的归类于钢。
2、有色金属材料除黑色金属材料以外的其它金属材料，称为有色金属材料。
如黄铜、硬铝等。
常用的材料分类如下图所示。
1-2 金属材料的性能在机械制造业中，大量地使用金属材料。
金属材料的种类很多，为了正确、合理地使用和加工各种金属材料，应充分了解和掌握金属材料的性能。
金属材料的性能包括物理性能、化学性能、机械性能和工艺性能。
三、物理性能金属材料的物理性能是指金属所固有的属性，它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
1．密度某种物质单位体积的质量叫做该物质的密度。
金属的密度即是单位体积内金属的质量，密度是物体的特性之一，不同的物质密度是不同的。
一般密度小于4.5×103千克/立方米的金属称为轻金属，密度大于4.5×103千克/立方米的金属称为重金属。
2．熔点金属和合金从固体状态向液体状态转变时的熔化温度称为熔点。
金属都有固定的熔点。
熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合金等方面都很重要。
3．导热性金属能够传导热的性能称为热导性。
一般情况下，金属的导热性比非金属的导热性要好。
金属导热性的好坏，取决于它的导热率。
热导率越大，导热性就越好。
热导率越大，导热性就越好。
金属的导热能力以银最好，铜、铝次之。
金属在加热时，常考虑金属的热导性。
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当ωCE＜0.4%时，焊接性优良，焊前一般不 需预热； 当ωCE＝0.4~0.6%时，焊接性较差，需要预热、 缓冷； 当ωCE＞0.6%时．焊接性很差，需要严格的 工艺措施。 安徽工业大学
AHUT 利用碳当量法估算钢 材焊接性是粗略的，因为 钢材的焊接性还受结构刚 度、焊后应力条件、环境 温度等因素的影响。 在实际生产中，金属 材料的焊接性除了按碳当 量进行估算外，还需根据 实际情况进行抗裂性实验， 并配合进行接头使用性能 试验，以制定正确的焊接 工艺。 安徽工业大学
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10.3 常用金属材料的焊接
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一、金属材料的焊接性
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1、焊接性： 在一定的焊接工艺条件(焊接方 法、焊接材料、工艺参数及结构形式等)下，获 得优质焊接接头的难易程度。 焊接性包括两个方面的内容： 1）接合性能：即在给定的焊接工艺条件下， 对产生焊接缺陷的敏感性，尤其是对产生裂纹 的敏感性 2）使用性能：即在给定的焊接工艺条件下， 焊接接头对使用要求的适应性、可靠性。
三、高合金不锈钢的焊接
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高合金不锈钢中应用最广泛的是奥氏体耐蚀 钢(如18—8型铬镍奥氏体不锈钢)。 焊接性能良好。焊接时，一般不需要采取特 殊的工艺措施。 手弧焊时，选用与母材化学成分相同的焊条； 氩弧焊和埋弧自动焊时，选用的焊丝应保证焊缝 化学成分与母材相同。 焊接奥氏体不锈钢的主要问题是晶界腐蚀 和热裂纹。
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10.4 焊接结构设计
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设计焊接结构，除应考虑结构的使用性 能要求外，还应考虑结构焊接工艺的要求， 以保证焊接质量，力求高生产率、低成本。 焊接结构设计一般包括: 焊接结构材料的选择 焊接接头的工艺设计（包括焊缝布置、 接头型式、坡口形式等）
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一、
焊接结构材料的选择
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对接接头应力分布均匀，接头质量容易保证，节省材料，是焊接 结构中应用最多的一种接头型式，但对焊前准备和装配要求较高。 搭接接头常用于对焊前准备和装配要求简单的板状类部件结构中， 但因两焊件不在同一平面上，受力时将产生附加弯曲应力，降低接头强 度，且不经济，故搭接接头是薄板焊件的基本接头型式。 角接接头一般只起连接作用，不能用来传递工作载荷。 T形接头应用较广泛，在船体结构中，约70%的焊缝是采用这种接 头型式。
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（2）焊环焊缝
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（3）压力容器接管装配与焊接Βιβλιοθήκη （4）压力容器消除应力退火
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5. 检验
（1）力学性能试验
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（2）金相试验
（3）化学分析 （4）外观检查 （5）超声波检验 （6）射线探伤
（7）气密性试验
（8）水压试验
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超声波检验示意图
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1）焊缝位置应便于焊接操作（续）
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布置焊缝时，要考虑到焊接工艺方法的要求。
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2）应避免密集和交叉的焊缝
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焊缝密集或交叉会使接头处严重过热，力学性能 下降，并将增大焊接应力。一般两条焊缝的间距要大 于三倍的钢材厚度。
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3）尽可能使焊缝对称
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焊缝对称布置可使各条焊缝产生的焊接变形相互抵消， 这对减小梁、柱等结构的焊接变形有明显效果。
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四、铸铁的焊接
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铸铁含碳量高，焊接性很差，所以铸铁焊接只用于修补 铸件缺陷。焊接铸铁的主要问题是易出现白口组织和裂纹。
(1)热焊 焊前将焊件整体或局部预热到500一700℃，焊 补过程中温度不低于400℃，焊后缓冷，从而防止白口组织和 裂纹的产生。 热焊焊补质量较好，但工艺复杂，生产率低、劳动条件 差。一般仅用于焊后要求机械加工的铸铁件。如机床导轨、 汽缸体等。 (2)冷焊 焊前对焊件不预热或预热温度较低(400℃以下)。 冷焊比热焊生产率高，成本低，劳动条件好，但焊补质量 有时不易保证。焊接时应尽量用小电流、分段焊，短弧焊等 工艺，焊后立即轻轻锤击焊缝，以减少焊接应力，防止产生 裂纹。
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10.5 焊缝质量的检验
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1、磁粉检验
2、超声波检验
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3 、 X射线检验
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例题
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焊接结构实例
——压力容器生产工艺过程
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一、压力容器简介
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手 弧 焊 常 用 的 焊 缝 坡 口 基 本 形 式 与 标 注 方 法 （ 续 1）
手 弧 焊 常 用 的 焊 缝 坡 口 基 本 形 式 与 标 注 方 法 （ 续 2）
３、接头过渡形式
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设计焊接构件最好采用相等厚度的金属材料，以便获得优质 的焊接接头。当两块厚度相差较大的金属材料进行焊接时，接头 处会造成应力集中。而且接头两边受热不匀易产生焊不透等缺陷。 不同厚度金属材料对接时，允许的厚度差如表所示。如果超过 表中规定值，应在较厚板料上开出单面或双面斜边的过渡形式。
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4）焊缝应尽量避开最大应力和应力集中的位置 AHUT
大跨度横梁，最大应力在跨度中间。横梁由两焊件 焊成，焊缝在中间使结构承载能力减弱。修改后的结构， 虽增加了一条焊缝，但改善了焊缝受力情况，提高了横 梁的承载能力。 对压力容器应使焊缝避开应力集中的转角处位置。
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压力容器应使焊缝避开应力集中的转角处位置。
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在满足结构使用性能要求的前提下，应尽可能 选用焊接性良好的材料来制造焊接结构件。
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设计焊接结构时，应多采用工字钢、槽钢、角钢和 钢管等型材，以降低结构重量，减少焊缝数量、简化焊 接工艺，增加结构件的强度和刚性。对形状比较复杂的 部分，还可以选用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。
压力容器装配和定位焊实物图
3. 接管和法兰生产工序图
（1）出口接管切割成形
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（2）人孔接管板材卷圆成形
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（3）法兰毛坯下料
（4）法兰切削成形
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（5）人孔接管和法兰装配与焊接
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4. 总装配和焊接生产工序
（1）环焊缝对接缩口接头与衬板接头
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2. 筒体节生产工序
（1）下料
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（2）加工坡口
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（3）卷圆
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（4）装配及定位焊
（5）焊接双面纵焊缝
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筒体节纵焊实物图
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（6）去引弧板和引出板并清理 （7）筒体节校圆 （8）筒体节开接管孔
（9）封头与筒体节及筒体节之间的装配和定位焊
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五、非铁金属及其合金的焊接
1、铝及铝合金的焊接
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焊接铝及其合金的主要困难是： (1)易氧化 铝极易被氧化形成难熔的氧化铝(A12O3)薄膜， 熔点为2050℃，它覆盖在金属表面，阻碍金属熔合；且氧化 铝密度大，难于排除，易形成夹渣缺陷。 (2)易产生缺陷 液态铝能大量溶解氢，而在固态时几乎不溶解氢，因此 易生成气孔， 高温时铝的强度、塑性很低，热膨胀系数大，易产生较 大的焊接应力、变形和裂纹； 铝及铝合金由固态加热到液态时无颜色变化，故操作时 难以掌握加热温度，易烧穿。
5）焊缝转角处应平滑过接
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焊缝转角处易产生应力集中，尤其在尖角处集中 效应更为严重，应平滑过渡。
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6）焊缝应尽量避开机械加工表面
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有些焊接结构是一些零件，需要进行机械加工。其 焊缝位置的设计应尽可能距离已加工表面远一些。
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（二）接头形式的选择与设计 １、接头形式：
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２、接头坡口形式
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开坡口的目的是：为了保证焊缝根部焊透，便于 清除熔渣，获得较好的焊缝形状，并且坡口能起到调 节母材金属和填充金属的比例作用。 （1）手弧焊板厚＜6mm时，一般不开坡口。 （2）板厚在6—26mm时，开Y形坡口，这种坡口 便于加工，但焊后焊件易变形。
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氩弧焊是焊接铝和铝合金最为理想的焊接方法。
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2、铜及铜合金的焊接
铜和铜合金的焊接性较差，主要存在的问题是： (1)铜的热导性好，焊接时要求热源集中，焊前要预热， 否则易产生未焊透或末熔合等缺陷。 (2)铜的线胀系数大，凝固时收缩率也大，因此焊接应 力与变形大。 (3)铜在高温时极易与氧形成氧化亚铜(Cu2O)，它与铜 形成低熔点共晶体(Cu2O—Cu)，分布在晶界上，易产生热 裂纹。 (4)铜在液态时能溶解大量氢气，凝固时溶解度急剧下 降，易形成气孔。 (5)焊接黄铜时会产生锌的蒸发，使黄铜焊缝的强度和 耐蚀性下降。锌蒸气有毒，对人体有害。 氩弧焊是焊接紫铜和青铜的有效方法。焊接黄铜常用 气焊，锌的蒸发较少，而且由于气焊可采用轻微氧化焰和 含硅焊丝相配合，使熔池表面形成一层致密的氧化硅薄膜， 保护效果强，焊接质量高。
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2、焊接性的评定
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在焊接结构中最常用的金属材料是钢材。 影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。 碳当量：将钢中合金元素的含量按其对 焊接性的影响程度换算成碳的相当含量。它 可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。
Mn Cr Mo V Ni Cu CE (C ) 100% 6 5 15
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3、低合金结构钢的焊接