《电弧焊》教学大纲
（课程编码： ）
Arc Welding
一、课程说明
课程总学时34学时，周学时2学时，共17周。学分： ，开课学期第二学期。（按2009级培养方案）
1.课程性质
《电弧焊》是高等学校材料成型及控制工程专业的学科专业课程。 2.课程教学目的与要求
本门课程是一门专业选修课，通过本课程的学习，要求学生深入的掌握焊接电弧物理基础、焊接熔化现象等内容；熟悉各种电弧焊接方法的特点、工作原理及工艺设备等方面的内容，对焊接过程的控制及焊接技术的最新进展有一定的了解。
3.教学内容与学时安排
第一章 绪论 2学时 第二章 电弧物理基础 4学时 第三章 焊接电弧的特性 3学时 第四章 焊材的熔化和熔滴过渡 2学时 第五章 母材的熔化与焊缝成形 4学时 第六章 焊条电弧焊 4学时 第七章 埋弧焊 4学时 第八章 钨极惰性气体保护焊 4学时 第九章 熔化极气体保护电弧焊 4学时 第十章 药芯焊丝电弧焊 3 学时 4.使用教材与参考书 使用教材：
《现代电话焊接方法及设备》，主编：吴志生等，化学工业出版社出版，2010年8月第1版。
参考书：
《熔焊方法及设备》，主编：王宗杰，机械工业出版社出版。（最新版本） 《焊接方法及设备》，主编：姜焕中，机械工业出版社出版。（最新版本） 5.课程教学重点与难点
教学重点：电弧焊基础知识、焊条电弧焊、埋弧自动焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊及其它焊接方法。 教学难点：焊接电弧物理基础、焊接熔化现象、电弧焊接方法的特点、工作原理、焊接过程的控制等。
6.课程教学方法与手段
认真贯彻理论联系实际的原则，掌握大纲的深广程度，合理处理教材内容，授课时结合生产实际问题研讨电弧焊接的特点和应用，增强学生对各种电弧焊接工艺及理论的理解。
7.课程考核方法与要求
本课程为考查课，采用平时考核与期终考核相结合的考核方法。
平时考核包括出勤情况、听课情况、学习态度、课堂表现、平时作业、等方面。占课程总评分的40%。
期未采取闭卷考核方式，侧重于考核学生对各种特种焊接方法原理和工艺选择等基础知识的了解和掌握程度，考核学生在面对实际焊接问题时运用特种焊接方法处理焊接问题的能力。占课程总评分的60%。
8.实践性教学内容安排
以课后作业的形式，建议学生用典型产品为例，根据所掌握的相关知识制定简单的电弧焊的焊接工艺。
9．本课程与其他课程的关系
本课程是材料成型及控制工程学科专业课，应在专业基础课之后开课。
二、教学内容纲要
第一章 绪论
【教学目的与要求】
通过本章的教学，使学生掌握焊接的概念及焊接的方法分类、焊接过程的物质本质；了解焊接方法的发展史、本课程的内容。
【教学重点与难点】
焊接方法的本质及分类：熔化焊接、固相焊接、钎焊；焊接方法在工业中地位及发展情况。
【教学时数】
本章参考教学时数：4学时。 【教学内容】
第一节 焊接方法的分类与发展
一、焊接方法的分类
（一）熔焊
（二）压焊
（三）钎焊
二、电弧焊接方法的发展历程
第二节 电弧焊接方法在现代工业中得应用
一、电弧焊的应用
二、课程性质及教学内容
第二章 电弧物理基础
【教学目的与要求】
本章内容中学生应该掌握气体电离、阴极电子发射、正接、反接的概念；熟悉电弧的物理本质、电弧的产生和转换的基本规律，以及在焊接中的应用。
【教学重点与难点】
电弧的物理本质、电弧中带电粒子的产生、气体的电离、气体放电的分类。 【教学时数】
本章参考教学时数：4学时。 【教学内容】
第一节 物质状态及等离子体基础
一、按温度高低分类
（一）高温等离子体
（二）低温等离子体
热等离子体、冷等离子体
二、按粒子密度分类
（一）致密等离子体
（二）稀薄等离子体
三、按等离子体的产生分类
四、按等离子体电离的程度分类
第二节 气体粒子的运动及其温度
一、气体粒子动能和温度的关系
二、气体粒子的碰撞
通过粒子间的碰撞将能量传给中性粒子并使之电离，就是电弧本身产生带电粒子，维持其导电的主要途径。 第三节 气体的电离
一、气体放电的分类
不同放电形式的伏安特性曲线
二、电弧中气体的电离与激励现象
常见分子和原子的电离电压
三、电弧中气体的电离种类 (一)热电离
(二)电场作用下的电离 (三)光电离
四、电弧中带电粒子的复合
第四节 电子发射及电弧中电子的运动和导电
一、热发射
二、电场发射
三、光发射
四、粒子碰撞发射
五、电弧中电子的运动和导电
（一）电弧各区域的电压分布
（二）电弧的导电机制
（三）最小电压原理
第三章 焊接电弧的特性
【教学目的与要求】
本章内容中学生应该掌握电弧的电特性、产热特性和力学特性，熟悉电弧力及磁场对电弧的作用。
【教学重点与难点】
焊接电弧的静特性及其影响因素，电弧及电弧力的影响因素，电弧的挺直性与磁偏吹。 【教学时数】
本章参考教学时数：3学时。 【教学内容】
第一节 焊接电弧的电特性
一、焊接电弧的静特性
（一） 静特性曲线
下降特性区、平特性区、上升特性区
（二） 焊接电弧的静特性影响因素
电弧长度的影响、气体介质成分的影响、气体介质压力的影响
二、焊接电弧的动特性
（一）直流电弧的动特性
（二）交流电弧的动特性
第二节 焊接电弧的产热特性
一、焊接电弧的产热机构
（一）弧柱的产热机构
（二）阴极区的产热机构
（三）阳极区的产热机构
二、电弧的温度分布
三、焊接电弧的热效率
第三节 焊接电弧的力学特性
一、电弧力及其作用
（一）电弧收缩力
（二）等离子流力（电弧动压力）
（三）斑点压力
二、电弧力的影响因素
（一）气体介质
（二）电流和电弧电压（弧长）
（三）焊丝直径
（四）电极（焊丝、焊条）的极性
（五）钨极端部的几何形状
（六）电流的脉动
第四章 焊材的熔化与熔滴过渡
【教学目的与要求】
通过本章的教学，学生应该掌握电弧极性的应用、焊材的熔化特性、焊材的熔化速度、熔化系数、熔滴过渡的形式及作用力等。
【教学重点与难点】
焊材的熔化及熔滴过渡，焊丝，焊条的加热熔化特性、熔化速度、熔化系数及影响因素、熔滴过渡的主要形式及主要力。 【教学时数】
本章参考教学时数：2学时。 【教学内容】
第一节 焊条的熔化与熔滴过渡
一、焊条的加热及熔化
（一）焊芯的加热
电阻热、电弧热、化学反应热
（二）焊条药皮的熔化和过渡
二、焊条的熔滴过渡
（一）粗熔滴过渡
（二）渣壁过渡
（三）爆炸过渡
（四）喷射过渡
（五）其他过渡形态
三、焊条电弧焊的飞溅
（一）焊条电弧焊时飞溅的几种类型
气体逸出引起的飞溅、熔滴短路引起的飞溅、熔滴爆炸引起的飞溅、气流的吹送引起的飞溅、喷洒飞溅、电弧力引起的飞溅、熔池中的飞溅现象
（二）焊条电弧焊熔滴过渡形态与飞溅现象的关系
第二节 焊丝的熔化与熔滴过渡
一、焊丝的加热与熔化
焊丝的熔化热源
（一）电阻热
（二）电弧热
二、焊丝的熔滴过渡
（一）短路过渡
（二）滴状过渡
（三）喷射过渡
（四）渣壁过渡
三、焊丝熔滴过渡的飞溅
（一）熔滴上的作用力
重力、表面张力、电弧力、爆破力、
（二）焊丝熔滴过渡的损失及飞溅
熔敷效率、熔敷系数和损失率、熔滴过渡的飞溅率
第五章 母材的熔化与焊缝成形
【教学目的与要求】
通过本章的教学， 学生应该掌握母材熔化与焊缝成形的基本规律和特点，熔池受到的的力及其对焊缝成形的影响；了解焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响；了解焊缝成形缺陷及其防止办法。
【教学重点与难点】
焊缝成形过程，熔池形状与焊接电弧热的关系，熔池受力对焊缝成形的影响。
【教学时数】
本章参考教学时数：4学时。 【教学内容】
第一节 焊缝形成过程及焊缝形状尺寸
一、焊缝形成过程
加热、熔化、化学冶金、凝固和固态相变
二、焊缝的形状尺寸
第二节 熔池形状与焊接电弧热的关系及熔池受力对焊缝成形的影响
一、焊接温度场
（一）焊接温度场的解析计算
（二）焊接熔池的特征参数
（三）实际焊接条件与解析计算的假设条件的差异
二、熔池尺寸与比热流分布的关系
三、熔池受力对焊缝成形的影响
（一）熔池金属的重力
（二）表面张力
（三）焊接电弧力
（四）熔滴冲击力
第三节 焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响
一、焊接参数对焊缝成形的影响
（一）焊接电流对焊缝成形的影响
（二）电弧电压对焊缝成形的影响
（三）焊接速度对焊缝成形的影响
二、焊接电流种类和极性、电极尺寸对焊缝成形的影响
（一）焊接电流的种类和极性
（二）钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度的影响
三、其他工艺因素对焊缝成形的影响
（一）坡口和间隙
（二）电极（焊丝）倾角
（三）焊件倾角
（四）焊件材质和厚度
（五）焊剂、焊条药皮和保护气体
第四节 焊缝成形缺陷及其防止
一、未熔合和未焊透
二、烧穿和塌陷
三、咬边
四、焊瘤
第六章 焊条电弧焊
【教学目的与要求】
通过本章的教学，学生应该掌握焊条电弧焊的特点及应用范围、焊接材料的选用、工艺参数的选择、焊接技术要点。
【教学重点与难点】
焊条电弧焊的原理及特点、焊条电弧焊设备及工具、焊条电弧焊工艺。 【教学时数】
本章参考教学时数：4学时。 【教学内容】
第一节 焊条电弧焊的原理、方法、特点及应用
一、焊条电弧焊接方法特点及应用
（一）焊条电弧焊接方法的优点
（二）焊条电弧焊接方法的局限
二、焊条电弧焊接方法的原理
第二节 焊条电弧焊接方法的设备和工艺
一、焊条电弧焊接方法的设备
（一）弧焊电源
（二）常用工具和辅具
二、焊条电弧焊接工艺
（一）焊条电弧焊焊条
（二）焊条电弧焊接头设计
（三）焊接工艺参数
第三节 焊条电弧焊的操作技术和特殊方法
一、焊条电弧焊操作技术
（一）基本操作技术
（二）单面焊双面成形操作技术
二、焊条电弧焊的特殊方法
（一）重力焊
（二）躺焊
第四节 焊条电弧焊缝形状缺陷及防止措施和焊条电弧焊安全与防护技术
一、焊条电弧焊缝形状缺陷及防止措施
（一）焊缝尺寸不符合要求
（二）咬边
（三）未焊透
（四）未熔合
（五）焊瘤
（六）弧坑
二、焊条电弧焊安全与防护技术
（一）防止触电
（二）防止弧光辐射
（三）防止火灾
（四）未熔合防止爆炸
（五）防止有毒气体和烟尘中毒
第七章 埋弧焊
【教学目的与要求】
通过本章的教学，学生应该掌握埋弧焊的特点及应用范围、焊接材料的选用、工艺参数的选择、焊接技术要点、埋弧自动焊机电路分析；熟悉埋弧焊的过程、冶金过程、焊缝成型、焊机的维护养与修理。
【教学重点与难点】
埋弧焊的过程特点及应用；埋弧焊的冶金过程及焊接材料的选用；埋弧焊的焊缝成形及工艺参数选择。 【教学时数】
本章参考教学时数：4学时。 【教学内容】
第一节 埋弧焊的原理、特点及应用
一、埋弧焊的工作原理
二、埋弧焊的特点
（一）埋弧焊的优点
（二）埋弧焊的缺点
三、埋弧焊的应用
第二节 埋弧焊的冶金特点
一、冶金特点
（一）机械保护作用好
（二）冶金反应充分
（三）焊缝的化学成分稳定
（四）焊缝的组织易粗化
二、低碳钢埋弧焊的主要化学冶金反应
（一）锰、硅的还原反应及过渡
（二）碳的氧化烧损
（三）去氢反应
（四）脱硫和脱磷反应
第三节 埋弧焊用焊接材料
一、焊剂
（一）焊剂的分类
（二）对焊剂的要求
二、焊丝
三、焊剂与焊丝的匹配
（一）被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求
（二）埋弧焊的工艺特点
第四节 埋弧焊设备和工艺
一、埋弧焊设备
（一）埋弧焊设备的分类与组成
（二）机械系统
（三）焊接电源
（四）控制系统
（五）MZ—1000型埋弧焊机
二、埋弧焊工艺
（一）埋弧焊工艺的内容
（二）焊前准备
（三）对接接头埋弧焊工艺
（四）T形接头和搭接接头埋弧焊工艺
（五）埋弧焊的其他工艺方法
第八章 钨极惰性气体保护焊（TIG）
【教学目的与要求】
通过本章的教学，学生应该掌握钨极惰性气体保护焊的特点及应用范围、电流种类和极性的应用、焊接工艺参数的选择、钨极惰性气体保护焊设备电路，熟悉钨极惰性气体保护焊的电极和焊枪结构、脉冲钨极氩弧焊。
【教学重点与难点】
氩弧焊的特点应用范围；钨极氩弧焊的电极和焊枪：钨极氩弧焊对电级材料的要求、钨级氩弧焊对电极直径和形状的要求、钨极氩弧焊焊枪；钨极氩弧焊的电流种类和极性、直流钨极氩弧焊、交流钨极氩弧焊。 【教学时数】
本章参考教学时数：4学时。 【教学内容】
第一节 钨极惰性气体保护焊原理、特点及应用
一、钨极惰性气体保护焊的工作原理
二、钨极惰性气体保护焊的特点
（一）钨极惰性气体保护焊优点
（二）钨极惰性气体保护焊缺点
三、钨极惰性气体保护焊的应用
第二节 钨极惰性气体保护焊设备
一、钨极惰性气体保护焊设备的组成
（一）手工钨极惰性气体保护焊设备
（二）自动钨极惰性气体保护焊设备
二、焊接电源
（一）直流电源
（二）交流电源
（三）方波（矩形波）交流电源
三、引弧装置和稳弧装置
（一）高频高压引弧和稳弧装置
（二）高压脉冲引弧和稳弧装置
四、焊枪
（一）作用与要求
（二）类型与结构
（三）喷嘴
五、供气系统和水冷系统
六、控制系统
第三节 钨极惰性气体保护焊用焊接材料
一、保护气体
（一）保护气体特性比较
（二）保护气体种类选择
二、钨极
（一）对钨极的要求
（二）钨极材料
三、焊丝
第四节 钨极惰性气体保护焊工艺
一、气体保护效果
（一）影响气体保护效果的主要因素
（二）加强气体保护效果的措施
二、焊前准备
（一）接头形式与坡口
（二）焊前清理
（三）工艺参数
三、操作技术
四、安全技术
（一）氩弧焊的有害因素
（二）安全防护措施
第九章 熔化极氩弧焊（MIG、MAG）
【教学目的与要求】
通过本章的教学，学生应该掌握熔化极氩弧焊的特点、熔滴过渡形式特点、所用气体、工艺和设备。
【教学重点与难点】
熔化极氩弧焊的特点；熔化极氩弧焊的熔滴过渡形式和特点。 【教学时数】
本章参考教学时数：4学时。 【教学内容】
第一节 熔化极氩弧焊原理、特点及应用
一、熔化极氩弧焊的工作原理
二、熔化极氩弧焊的特点
（一）熔化极氩弧焊与其他焊接方法相比具有的优点
（二）熔化极氩弧焊的不足之处
三、熔化极氩弧焊的应用
（一）可焊接的金属材料
（二）可焊接的产品结构
第二节 熔化极氩弧焊的熔滴过渡
一、焊接时的极性选择
二、射滴过渡
三、射流过渡
四、亚射流过渡
第三节 熔化极氩弧焊设备
一、熔化极氩弧焊设备的组成
二、焊接电源
三、送丝系统
四、焊枪和导丝管
五、供气系统和水冷系统
六、控制系统
第四节 熔化极氩弧焊用焊接材料和熔化极氩弧焊焊接工艺
一、保护气体
二、焊丝
三、焊前准备
四、焊接参数
（一）焊接电流和电弧电压
（二）焊接速度
（三）焊丝伸出长度
（四）保护气体流量
五、焊丝的选择
六、保护气体的选择
七、接头设计
八、焊接设备选择
第十章 药芯焊丝电弧焊
【教学目的与要求】
通过本章的教学，学生应该掌握药芯焊丝电弧焊的特点，发展历史，药芯焊丝及其制造，药芯焊丝的种类及分类方法，药芯焊丝电弧焊的原理。
【教学重点与难点】
药芯焊丝电弧焊的基本原理、药芯焊丝电弧焊的特点。 【教学时数】
本章参考教学时数：3学时。 【教学内容】
第一节 药芯焊丝电弧焊的特点
一、药芯焊丝电弧焊的发展历史
（一）药芯焊丝的发展现状与趋势
（二）药芯焊丝的应用
二、药芯焊丝及其制造
（一）药芯焊丝
（二）药芯焊丝的质量
（三）药芯焊丝的制造技术
三、药芯焊丝的种类及其分类方法
（一）药芯焊丝的分类
（二）药芯焊丝的标准
第二节 药芯焊丝电弧焊的原理
一、药芯焊丝电弧焊的基本原理
（一）药芯焊丝电弧焊基础
（二）药芯焊丝电弧焊的基本原理
（三）药芯焊丝电弧焊的保护机制
二、药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡
（一）气保护药芯焊丝熔滴过渡
（二）自保护药芯焊丝熔滴过渡
三、药芯焊丝的电弧稳定性及飞溅
（一）飞溅产生的原因
（二）降低飞溅的方法
四、药芯焊丝的焊接烟尘
（一）发尘机理
（二）影响药芯焊丝发尘量的因素
（三）焊接烟尘的测定和降低焊接烟尘的方法
第三节 药芯焊丝电弧焊的焊接设备及焊接质量
一、焊接设备的组成
二、焊接电源
三、供气系统
四、送丝系统
五、焊枪
六、药芯焊丝的选用
七、药芯焊丝电弧焊常见缺陷及防止
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