3-3 其他焊接方法（教案）《机械制造工艺基础》上好课（劳动版·第八版）

《机械制造工艺基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 3-3 其他焊接方法 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 二、设计意图 学情分析 教材系统介绍了埋弧自动焊、等离子弧焊、电阻焊、钎焊四种焊接方法的原理、特点、分类及应用。本节内容是焊接工艺知识的重要组成部分，是对焊条电弧焊等常用焊接方法的补充与拓展，为学生全面了解焊接技术体系奠定基础。 背景分析 学生已学习了焊条电弧焊、气体保护电弧焊、气焊与气割等常用焊接方法，对焊接的基本概念有一定了解，具备一定的识图能力和机械常识基础。但学生对埋弧自动焊、等离子弧焊等方法的原理和设备较为陌生，对电阻焊和钎焊的应用场景认识不足。部分学生对抽象的电弧压缩、电阻发热等概念理解较慢，需通过图示和类比加以强化。学生动手意愿强，适合通过图示、互动提问等方式激发学习兴趣。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1.培养规范操作、安全焊接的职业意识。 2.养成认真听讲、积极思考、参与互动的学习习惯。 1.能说出埋弧自动焊的原理、三个显著特征及主要特点。 2.能描述等离子弧焊的原理、三种形式及应用。 3.能列举电阻焊的三种分类及其各自的应用。 4.能简述钎焊的原理、分类及特点。 1.通过图示分析，理解埋弧自动焊的工作原理和焊缝断面结构。 2.通过对比分析，区分不同焊接方法的适用场景。 学习任务 描述 1. 掌握埋弧自动焊的原理、三个显著特征、工作原理（图3-24）、焊缝断面结构（图3-25）及五个特点。 2. 掌握等离子弧焊的原理、等离子弧的三种形式（图3-27，非转移型、转移型、联合型）、三个特点及应用。 3. 掌握电阻焊的原理、三种分类（电阻对焊、电阻点焊、缝焊，对应图3-28、3-29、3-30）及四个特点。 4. 掌握钎焊的原理、分类（硬钎焊、软钎焊）及四个特点。 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 1.埋弧自动焊的原理、三个显著特征及特点。 2.等离子弧焊的三种形式。 3.电阻焊的三种分类及应用。 4.钎焊的原理及分类。 教学难点 1.埋弧自动焊的封闭电弧燃烧区及熔渣保护作用。 2.等离子弧的三种供电方式及电弧路径。 3.电阻焊的电阻发热原理。 教学难点突破方法 1. 图示分析法 2. 类比教学法 3. 分步引导法 4. 案例诊断法 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、问答法； 学法 观察归纳法、练习巩固法、背诵记忆法。 四、教学资源 教材工具材料 《机械制造工艺基础》，人力资源社会保障部教材办公室组织编写。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入（2分钟） [引入主题]（2分钟） 展示焊接结构图片（如大型管道、船舶、汽车车身），提问：这些金属零件除了用焊条电弧焊，还可以用什么方法连接？引出本节课题：其他焊接方法。 （1）展示PPT第1页，展示大型焊接结构图片。 （2）提问：“焊条电弧焊有什么局限性？哪些场合不适合使用？” （3）引导学生思考其他焊接方法的必要性。 （4）板书课题：3-3 其他焊接方法。 观察图片，思考教师提出的问题，结合已学知识回答“焊条电弧焊效率低”“不适合厚板”等，明确本节课将学习四种其他焊接方法。 通过生活化情境和直观图片引发学生好奇心，自然过渡到新课内容，激发学习兴趣。 探索 新知（20分钟） 一、埋弧自动焊 1. 定义：利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧所产生的热量来熔化焊丝、焊剂和焊件而形成焊缝的电弧焊方法。 2. 分类：分为自动焊和半自动焊两种，最常用的是埋弧自动焊。 3. 设备图示：图3-23 埋弧自动焊设备。 4. 三个显著特征：采用连续焊丝，使用颗粒焊剂，焊接过程自动化。 5. 工作原理（图3-24）：电源输出端分别接在导电嘴和焊件上，先将焊丝由送丝机构送出，经导电嘴与焊件轻微接触，焊剂由漏斗口经软管流出后，均匀地撒在待焊处。引弧后电弧将焊丝和焊件熔化形成熔池，同时将电弧区周围的焊剂熔化并析出熔渣，形成一个封闭的电弧燃烧空间。熔渣较少的熔渣浮在熔池表面，将液态金属与空气隔绝开来，有利于焊接冶金反应的进行。随着电弧向前移动，熔池液态金属随之冷却凝固而形成焊缝，浮在表面上的液态熔渣也随之冷却而形成渣壳。 6. 焊缝断面示意图（图3-25）：展示焊件、焊缝、熔渣、渣壳的结构。 7. 特点： （1）焊缝质量好：电弧在焊剂层下燃烧，熔池金属不受空气的影响，焊丝的送进和熔渣的移动均为自动控制，因此工作稳定，焊接质量好。 （2）生产效率高：埋弧自动焊允许使用大的焊接电流，熔深大，焊接速度快，因而生产效率高。 （3）成本低：埋弧自动焊能量损失少，使用连续焊丝余料损失少，一般厚度的焊件不需要开坡口，因此可节约大量能源、材料和工时，成本低。 （4）改善劳动条件：埋弧自动焊过程已实现机械化、自动化，焊接时无可见弧光，烟尘少，焊工劳动条件得到改善。 （5）适用性有限：埋弧自动焊只适用于水平位置焊接（允许倾斜坡度不超过20°）和长而直或大圆弧的连续焊缝，而且对生产批量有一定要求（大批量生产），因而应用受到一定的限制。 二、等离子弧焊 1. 原理/定义：等离子弧是一种压缩电弧，通过焊枪的特殊设计将钨极插入焊枪喷嘴内部，在喷嘴中通以等离子气，强迫电弧通过喷嘴的孔道，借助水冷喷嘴的外部喷水条件，利用机械压缩作用，热收缩作用和电磁收缩作用，使电弧的弧柱横截面受到限制，产生温度达24000～50000 K，能量密度达10^5～10^6 W/cm^2的高温，高能量密度的压缩电弧。利用等离子弧焊枪所产生的高温等离子弧有效地熔化焊件而实现焊接的过程称为等离子弧焊。 2. 设备图示：图3-26 等离子弧焊。 3. 三种形式（图3-27）： （1）非转移型等离子弧：电极接电源负极，喷嘴接正极，而焊件不参与导电。电弧在电极和喷嘴之间产生。 （2）转移型等离子弧：电极接电源负极，焊件接正极，等离子弧在钨极与焊件之间产生。 （3）联合型（又称混合型）等离子弧：转移弧和非转移弧同时存在，需要两个电源独立供电。电极接两个电源的负极，喷嘴及焊件分别接两个电源的正极。 4. 特点及应用（教材第47-48页）： （1）等离子弧呈柱形，其加热区域大小与焊枪离工件的距离基本无关。 （2）温度高，能量密度和等离子流力很大的等离子弧具有很强的小孔效应，适合于单面焊双面成形。 （3）能量密度大，流速快的等离子弧具有很好的稳定性和刚性，不易偏离它所指向的最近点，因此可进行高速焊接，而且对接头的对中要求不高。 （4）应用：可用于从超薄材料到中厚板材的焊接。一般离子气和保护气采用氩气、氮气等惰性气体，可用于低碳钢、低合金钢、不锈钢和铜、镍合金及活性金属的焊接。 1.（1）讲授埋弧自动焊的定义、分类和三个显著特征。 （2）展示图3-23，指出主要设备。 （3）结合图3-24详细讲解工作原理，重点强调“封闭的电弧燃烧空间”和熔渣的保护作用。 （4）结合图3-25讲解焊缝断面结构。 （5）逐条、完整地讲授埋弧自动焊的五个特点，确保每个特点的原文字句都被呈现。 （6）板书：三个特征、五个特点。 2.（1）讲授等离子弧焊的定义，结合“三种收缩作用”（机械、热、电磁）讲解压缩电弧的形成。 （2）展示图3-26，讲解等离子弧焊枪的组成（钨极、喷嘴、等离子气、冷却水）。 （3）结合图3-27，完整、准确地讲授三种等离子弧形式，强调每种形式的电源接法和电弧路径。 （4）逐条、完整地讲授教材列出的三个特点和应用范围。 （5）板书：三种形式、三个特点。 1.（1）听讲并记录埋弧自动焊的定义、三个特征和五个特点。 （2）观察图3-23、图3-24和图3-25，理解设备构成、工作原理和焊缝结构。 （3）回答教师提问：“为什么埋弧自动焊焊缝质量好？”（因为电弧在焊剂层下燃烧，熔池金属不受空气影响） （4）在教材上勾画重点内容。 2.（1）听讲并记录等离子弧焊的定义、三种形式和三个特点。 （2）观察图3-26和图3-27，理解压缩电弧的形成和三种供电方式的区别。 （3）回答教师提问：“什么是小孔效应？它有什么作用？”（适合于单面焊双面成形） （4）在教材上勾画重点内容。 1.系统掌握埋弧自动焊的核心知识点，通过图示帮助学生理解“封闭电弧区”和熔渣保护作用，突破教学重点。 2.帮助学生掌握等离子弧焊的核心知识点，通过图示理解三种等离子弧形式的本质区别，突破电弧压缩原理这一难点。 学 习 新 知（20分钟） 一、电阻焊 1. 定义：焊件组合后通过电极施加压力，将被焊工件压紧于两电极之间，并通过电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。 2. 分类及应用： （1）电阻对焊（图3-28）：俗称对焊，工件装配成对接形式，并使其端面紧密接触。焊接时先利用电阻热将其加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力，使其相互结合，形成焊缝，常用于刀具、型钢、管材的焊接。 （2）电阻点焊（图3-29）：俗称点焊，工件装配成搭接形式，压紧在两电极之间，焊接时利用电阻热熔化母材金属，形成焊点，常用于薄钢板的焊接。 （3）缝焊（图3-30）：电极是一对滚轮，工件装配成搭接或对接形式并置于滚轮之间。滚轮在加压工件的同时转动，连续或断续送电，利用电阻热产生连续焊点，形成缝焊焊缝，常用于焊接厚度不大于2mm的有密封性要求的薄壁容器或构件。 3. 特点（教材第49页）： （1）焊接时须对焊件加压并通电，焊件的内电阻和接触电阻发热而使焊件被焊处达到熔化或塑性状态，在压力作用下焊合在一起。 （2）焊件接头不需要开坡口，不用填充金属。 （3）热影响区小，焊件变形小。 （4）劳动条件好，生产效率高，容易实现自动化。 二、钎焊 1. 定义：采用比母材熔点低的金属材料做钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法称为钎焊。 2. 分类： （1）硬钎焊：使用硬钎料进行的钎焊称为硬钎焊。硬钎焊适用于受力较大或工作温度较高的焊件。 （2）软钎焊：使用软钎料进行的钎焊称为软钎焊。软钎焊适用于受力不大或工作温度较低、要求不高的焊件。 此外，按加热方式不同，钎焊又分为烙铁钎焊、火焰钎焊（图3-31）和浸渍钎焊等。 3. 特点及应用： （1）焊接时，母材不熔化，只有钎料熔化。 （2）焊件加热温度低，构件变形小，焊件金属组织和性能基本不变。 （3）可焊接异种金属、难熔金属。 （4）为半永久性连接。 （5）应用：钎焊适用于精密零件、复杂结构件及异种金属、难熔金属甚至金属与非金属材料的连接。 1.（1）讲授电阻焊的定义，强调“电阻热+压力”两个核心要素。 （2）结合图3-28、3-29、3-30，完整讲授三种电阻焊的装配形式、焊接过程和典型应用。 （3）逐条、完整地讲授教材列出的四个特点。 （4）板书：三种分类及对应应用。 2.（1）讲授钎焊的定义，强调“钎料熔点低于母材”“母材不熔化”这一核心特征。 （2）完整讲授硬钎焊和软钎焊的区别及适用场景。 （3）展示图3-31，讲授火焰钎焊作为加热方式的一个例子。 （4）逐条、完整地讲授钎焊的四个特点和应用范围。 （5）板书：硬钎焊 vs 软钎焊对比 3.知识背诵： （1）埋弧自动焊三个特征：采用连续焊丝、使用颗粒焊剂、焊接过程自动化。 （2）埋弧自动焊五个特点：焊缝质量好、生产效率高、成本低、改善劳动条件、适用性有限。 （3）：等离子弧三种形式：非转移型、转移型、联合型（混合型）。 （4）：电阻焊三种类型：电阻对焊、电阻点焊、缝焊。 （5）：钎焊两种分类：硬钎焊、软钎焊。 4.师生互动： 出示题目：为焊接任务选择合适的方法 任务一：焊接长而直的厚钢板，要求效率高、成本低。 任务二：焊接薄壁密封罐体，要求密封性好、不用填充金属。 教师总结：【任务一】选择方法：埋弧自动焊 理由： 1. 生产效率高——埋弧自动焊允许使用大的焊接电流，熔深大，焊接速度快。 2. 成本低——能量损失少，使用连续焊丝，一般厚度的焊件不需要开坡口。 3. 适用于长而直的连续焊缝。 【任务二】选择方法：缝焊 理由： 1. 缝焊的电极是一对滚轮，可以形成连续焊缝，密封性好。 2. 缝焊常用于焊接厚度不大于2mm的有密封性要求的薄壁容器。 3. 电阻焊（包括缝焊）不需要开坡口，不用填充金属。 1.（1）听讲并记录电阻焊的定义、三种分类及各自应用、四个特点。 （2）观察图3-28、3-29、3-30，理解三种电阻焊的工件装配形式、电极结构（板状/滚轮）的区别。 （3）回答教师提问：“电阻点焊和缝焊的主要区别是什么？”（电极形式不同：点焊是固定电极，缝焊是滚轮电极；焊缝形式不同：点焊是离散焊点，缝焊是连续焊缝） （4）在教材上勾画重点内容。 2.（1）听讲并记录钎焊的定义、分类、特点及应用。 （2）观察图3-31，理解火焰钎焊的加热方式。 （3）回答教师提问：“硬钎焊和软钎焊的主要区别是什么？”（钎料不同、适用场景不同：硬钎焊用于受力大或温度高的焊件，软钎焊用于受力小或温度低的焊件） （4）在教材上勾画重点内容。 3.学生默背互背，同桌互相提问。 4.独立思考或小组讨论，举手回答，对照答案订正。跟随回顾，查漏补缺。 1.帮助学生掌握电阻焊的三种分类及其应用场景，通过图示区分不同电阻焊的电极形式和适用场合。 2.帮助学生掌握钎焊的核心概念，通过对比理解硬钎焊和软钎焊的适用场景差异。 3.强化记忆。 4.帮助学生在课堂上掌握核心知识点。 课堂 总结（2分钟） 1. 埋弧自动焊：采用连续焊丝、颗粒焊剂、自动化；特点：质量好、效率高、成本低、改善劳动条件、适用性有限。 2. 等离子弧焊：压缩电弧，三种形式（非转移型、转移型、联合型）；特点：柱形加热、小孔效应（单面焊双面成形）、刚性大。 3. 电阻焊：电阻热+压力；分为电阻对焊、电阻点焊、缝焊；特点：不开口、无填充金属、变形小、易自动化。 4. 钎焊：母材不熔化，只有钎料熔化；分为硬钎焊（受力大、高温）、软钎焊（受力小、低温）；特点：变形小、可焊异种金属、半永久性连接。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1. 简述埋弧自动焊的三个显著特征和五个特点。 2. 列表对比等离子弧焊的三种形式（包括电源接法、电弧路径）。 3. 简述电阻焊的三种分类及其各自的应用场景。 4. 简述钎焊的定义，并说明硬钎焊和软钎焊的区别。 板书 设计 text 第三章 焊接 · 3-3 其他焊接方法 一、埋弧自动焊 三个特征：连续焊丝、颗粒焊剂、自动化 五个特点：质量好、效率高、成本低、改善劳动条件、适用性有限（≤20°，长直/大圆弧，大批量） 二、等离子弧焊 三种形式：非转移型（电极-喷嘴）、转移型（电极-焊件）、联合型（两者同时） 三个特点：柱形加热、小孔效应（单面焊双面成形）、刚性大 三、电阻焊 三种分类：电阻对焊（对接，顶锻力，刀具/型钢/管材） 电阻点焊（搭接，两电极，薄钢板） 缝焊（滚轮电极，连续焊缝，≤2mm密封容器） 四个特点：加压通电、不开口、无填充金属、变形小、易自动化 四、钎焊 两种分类：硬钎焊（受力大/高温）、软钎焊（受力小/低温） 核心特征：母材不熔化，只有钎料熔化 四个特点：母材不熔化、变形小、可焊异种金属、半永久性连接 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $