摘要：为使焊接专业学生牢固掌握各门专业课实操内容之间的关系，有效提高专业实验教学质量，笔者在焊接专业的各门专业课实验基础之上，结合课程内容和企业生产实际，开设了“板材焊接成型与焊缝质量无损检测”大型综合设计性实验。开课结果证明，这种既属综合设计类型、又有创新内容的大型实验课，可有效拓宽学生的专业知识面和增强专业学习的兴趣，同时也可提高学生灵活运用专业理论知识解决生产实际问题的能力，是一种值得推广的创新实验方法。
关键词：综合设计性实验；焊接专业；无损金相检验；实验教学
在工科高校中，专业实践教学是学校教学工作的重要环节，也是使学生深刻理解专业理论知识，掌握专业实践技能的重要途径。有计划的开设综合性、设计性实验，特别是创新型实验的必要性也为各个高校所普遍认知[1-2]。近年来，随着国家经济建设的发展和市场对经济建设人才的需求，国内多家高校适时增设和恢复了焊接本科专业的招生,并成为材料学科的特设专业。焊接专业的特点之一就是对学生的工程实践能力要求较高。无论是焊接技术与工程的本科层次还是焊接技术与自动化的专科层次学生，除完成必须的专业理论学习之外，更重要的是要掌握较多的焊接工程实践技能，要有将专业理论知识灵活应用于生产，解决焊接生产实际问题的能力。为达此目的，必须对原有的焊接专业实验教学体系及传统实验教学方法进行改革与创新。从焊接实验教学方法入手，找到一条适合于培养生产应用型焊接技术人才的新型实验教学方法。为此，根据辽宁理工学院（以下简称我院）的专科和本科的两个不同层次焊接专业学生的专业学习情况和实验室现有条件，决定首先在焊接16级学生中开设以焊接质量检测为主线的大型综合设计性实验课。
一、实验的题目与内容
我院的焊接专业分为本科和专科两个层次，其中焊接16级学生到本学期末，将学完全部焊接理论课程，包括“工程力学”“材料工程基础”“金属学与热处理”“金属力学性能”“焊接冶金学与材料焊接性”“焊接方法与设备”“焊接工艺学”“焊接结构生产”“焊接检测”等，同时将完成教学计划所规定的140学时专业基础课和专业课的课程实验。考虑到原来的实验项目绝大多数属于验证性实验，不能满足焊接专业学生成为企业生产一线应用型人才的培养目标要求，因此决定在课程实验教学中增加学生运用所学的检测技能解决焊接质量检验实际问题的内容，即在期末考试前为该级学生首次开设一个以焊接质量检测分析为主要内容、课时长达8学时的大型综合设计性实验课。实验的题目确定为：“板材的焊接成型与焊缝质量无损检测”。该实验项目内容包括板材焊接工艺的设计、焊材及焊接方法的选择、焊接操作、焊缝区的目视检测、硬度检测、磁粉检测、渗透检测、无损金相检测等内容，由此可见，该实验是集选材、设计、焊接、检测、分析于一体的综合性实验，又是设计性实验，也符合创新性要求。项目的创新之处在于实验的主要内容中融入了“复型法现场金相无损检测技术”.。钢铁焊接结构的复型法现场无损金相检验技术是国内外大型电力、化工、输油、造船等企业的大型钢铁设备与装置经常应用的现场检测方法，是大型焊接结构的焊缝质量监控重要的常规检测手段[3]，但目前，作为工科高校焊接专业一个实验课项目内容的例证尚未见报道。为此，决定将该项无损检测技术作为本大型综合设计性实验的重要内容之一而设置。将该实验项目作为一项创新实验为我院焊接专业16级学生开出，以使其多掌握一项新的检测技能，将来为国家经济建设服务。
二、实验方法与操作程序
“板材的焊接成型与焊缝质量无损检测”大型综合设计性实验的主要方法就是使学生将焊接工艺设计、焊接操作、质量检测与分析、数据整理四部分内容联接在一起，一气呵成。通过实验将工艺设计、焊接操作及质量检测知识融为一体，对课堂所学的各门专业理论知识起到互相联结的作用。
（一）下达实验任务书
指导教师根据课程安排提前下达实验任务书。其内容包括焊接结构的尺寸、坯料尺寸、坯料材质、坡口形状要求、焊接方法要求、焊缝质量要求等。本实验的焊接成型结构尺寸为300×200×8mm，材质为Q235，方法为直线对接；坡口要求为Y型；质量要求为焊缝外形美观，直线度、宽度差、凹凸差符合标准要求，表面无裂纹、气孔和夹渣；焊缝三区的显微组织正常且结合良好等。
（二）分组设计工艺
参加实验的学生以两人为一组，按任务书要求首先进行焊接方法的选择（手弧焊或埋弧焊），焊材牌号及焊条直径的选择，然后进行焊接工艺参数设计（焊接电流、电弧电压、焊接道次等），填写工艺设计表，经指导教师同意后准备施焊。
（三）焊接操作
每组领取钢板坯料和焊条后，按要求的尺寸进行切割，然后采用坡口机或砂轮机进行坡口加工，再按设计的工艺参数调试焊机进行试焊，试焊满意后再对母材坯料进行组对、定位焊和满焊，焊后对焊口进行除渣和清理以待检测。
（四）目视检测
各组将焊后的样件进行现场目视外观检测，首先用肉眼或放大镜观察整个焊缝区域是否存在表面宏观缺欠（裂纹、咬边、气孔、夹渣等），然后用焊接检验尺和直尺测量焊缝的熔宽、余高、直线度，高度差等数据，并记录和拍照。
(五）表面无损检测
各组自行选择磁粉检测或着色渗透检测两种方法之一，对各自的焊接结构试件的焊缝区进行表面无损检测，看其是否存在焊接裂纹、气孔、缩松等表面缺欠，然后进行缺欠尺寸测量和宏观照相，画草图记录，再按相关技术标准要求进行缺欠级别和质量等级评定。
（六）表面无损金相检验
为在不破坏焊接结构的条件下了解焊缝组织与热影响区组织情况，我们指导学生在完成其他各项无损检测后，对焊接结构的焊缝区表面进行现场无损金相检验，即塑料一次复型法金相技术。检测点分别选在焊缝的中央区、热影响区和母材区。通过现场无损金相检验，掌握焊缝区、熔合区、热影响区、原始母材的显微组织的性质、形貌及四个不同区域的交接区情况。参考笔者以前发表的相关论文。
（七）表面硬度无损检测
在焊缝区的无损金相检测点，利用金相检验磨面，采用里氏硬度计分别对焊接构件的焊缝区、热影响区和邻近的母材区进行布氏硬度对比无损检测，观其焊缝三区的硬度差别。
（八）焊接质量评定与报告
全部实验操作结束后，将各项检测结果与数据进行集中整理，按相关的焊接质量标准进行缺欠级别评定和质量判别，最终形成实验结果与结论。再按实验任务书、实验指导书要求，写出一份包括实验任务、实验设备仪器、设计参数、实验操作程序、实验数据、实验结果及分析、心得体会与建议等内容的综合性实验报告书。
三、实验的效果及前景分析
“板材焊接成型与焊缝质量无损检测”大型综合设计性实验的开设，受到我院焊接16级学生的欢迎和好评，有些同学还提出了一些修改意见和合理化建议。通过与学生座谈和个别调查，总结出该实验项目的开设具有以下几方面的作用与效果：1.提高了大多数学生对焊接专业实验和实践技能学习的兴趣，调动了学生遇到问题能独立思考、勇于创新的积极性。2.使学生在校期间就初步尝试了以所学专业知识解决生产实际问题的操作过程。3.通过该实验强化了学生对焊接过程中可能形成的各种缺欠的原因、性质、形貌特征、以及危害性的认识，提高了学生们对焊接生产质量控制的意识。4.通过该综合性实验，加深了学生对各门焊接专业课之间的关联性的认知，明确了各门不同内容专业课在整个焊接工程生产和质量控制中的地位与作用。5.通过该实验的创新点，即“复型法现场无损金相检验”，使焊接专业的学生学习和掌握了焊接结构现场无损金相检测技术，这会使学生们在今后在专业岗位就业中增加一项新的技能。焊接技术是一项涉及多学科、适于多领域的生产应用型技术，焊接专业学生要求具备较多的专业实践技能和工程实际训练经历，而我院又是以培养以所学专业知识解决生产实际问题，具有创新意识，工作于生产一线的实际应用型人才为目标，因而，使学生在专业知识学习中，有条件的增加实践环节的内涵，多开设综合性、设计性并带有创新内容的大型实验课，也应该是专业教师努力探索教学改革内容的方向之一。此次为焊接专业学生成功的开设“板材焊接成型与焊缝质量无损检测”大型综合设计性实验课，为我们进行焊接专业的实验教学改革闯出了一条新的路径。我们应该充分调动学生对专业实践技能学习的积极性和主动性，使其在专业实验课中能够独立思考，勇于创新。同时应该有计划的减少验证性实验课，而多开设综合性、设计性、带有创新内容的实验课，从而使学生学到更多具有真实性的实践技能。下一步，我们将把此类综合设计性型实验项目有计划的开设到焊接本科和专科不同层次学生的实验教学中去。
四、结束语
针对焊接专业不同层次的学生，为有效加深专业理论知识的理解程度，提高焊接实践技能，在其专业课实验中，结合实际情况开设的“板材焊接成型与焊缝质量无损检测”大型综合设计性实验课，收到了良好效果。该种类型实验课的成功开设，既加深了学生对各门专业课之间关系的理解，提高了学生对焊接质量的管控意识，同时还学到了“大型焊接结构现场复型法无损金相检验技术”。巩固了焊缝磁粉检测、渗透检测、目视检测、硬度检测等质量检测技能。根据此次创新实验的良好效果，我们将不断总结经验和充实项目内涵，弥补不足，及时推广，在我院的焊接专业中根据学生的不同层次特点，多开设综合设计型、创新型、生产模拟型实验课，最终为我校培养实际应用型焊接技术人才作出贡献。
参考文献：
[1]付庆玖，韩振.高等教育创新性实验教学体系的探讨[J].实验室研究与探索,2009,6（6）：14-16.
[2]刘银萍，彭端，蒋力立.创新实验教学与传统实验教学的比较[J],广东工业大学学报:社科版,2010,10(5)：27-30
[3]谷志刚，杨国强，李伟.涂胶复膜喷镀法制样在大型构件现场无损金相检验中的应用研究[J]，中国体视学与图像分析，2001,12（4）：226-229.
[4]谷志刚，马胜男，胡亚伦，等.开设现场金相实验增强学生实践能力[J]辽宁工业大学学报：社会科学版,2011,13（5）：133-135.
作者:谷志刚 高睿 朱晓欧 单位:辽宁理工学院
