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摘 要:针对热处理工种在金工实习存在的不足,提出工程融和模式,以工程实际热处理为基础,增加学生热处理工种的实际动手训练时间,提高实习效果,更好地满足社会对工程技术人才的需求
关键词:热处理金工实习模式
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0041-01
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热、保温、冷却,通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的工艺方法。是机械制造中的重要工艺之一,其作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。各高校在实习中多数只安排半天的时间,进行简单示范性操作,学生不能通过实习更多的了解热处理,针对此问题提出工程融和合模式,将热处理工种溶合于热加工和冷加工各主要工种,以实际工程中热处理工艺为基础,增加学生实际动手时间和动手能力训练,调动学生实习的积极性和主动性提高实习效果。
1 热处理工程融和模式意义
1.1 热处理的作用及地位
金属材料广泛应用于工业、农业、交通运输、建筑以及国防等各方面。随着科学技术的发展,人们对金属材料的性能要求越来越高。一方面不断研制新材料,另一方面是对金属材料进行热处理,最广泛、最常用的方法就是通过热处理提高材料的机械性能,满足工件的使用要求。例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁,提高塑性 ;齿轮采用正确的热处理工艺,使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高;另外,价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能,可以代替某些耐热钢、不锈钢;工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。
1.2 热处理贯穿金工实习全过程
教育部《普通高等学校工程材料及机械制造基础系列课程教学基本要求》中要求开设铸造、锻造、焊接、热处理等热加工实习和机加工(车、铣、刨、磨)与钳工等基本工种,热处理工种在金工实习中要求通过实习了解钢的热处理原理、作用及常用热处理方法和设备。金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等,钢铁整体热处理有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺,俗称“四把火”。工程实际上热处理贯穿这些工种之中,常用去应力退火消除铸件、焊接件、精密零件加工过程中的的内应力,通过正火细化晶粒,改善切削加工性能,通过淬火和回火改善加工零件的组织和性能,提高金属材料的使用性能,延长零件的使用寿命,改善工艺性能,扩大使用范围,减轻工件重量,节约金属材料。虽然目前很多高校为了熔化铁水方便铸造时多采用铸铝浇注工件,铸铝件也必须通过退火、固溶处理和时效处理等热处理工艺来提高硬度和强度,满足使用要求。如表1常用铸铝件热处理工艺代号名称。
1.3 工程教育模式的需要
我国高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的工程师,学生在校学习期间重视实践能力的培养,注重团队协作精神的培养、重视知识学习更要重视开拓创新精神的培养。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,目前在多个国家和地区广泛应用,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程,在金工实习中以工程实际为基础的热处理就是链接冷热加工的纽带,通过热处理来了解零件制造的全过程,以及零件在使用过程中能否适应工况情况。
2 开展工程融和模式注意的问题
2.1 正确选用各种温度
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度,是保证热处理质量的关键,加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异,加热温度过高,不仅引起奥氏体晶粒粗大,而且晶界局部出现氧化或熔化,导致晶界弱化,淬火时形成龟裂,过烧组织无法恢复,只能报废。当金属工件表面达到要求的加热温度时,获得需要的组织,组织转变需要一定的时间,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致,使显微组织转变完全。冷却时,冷却方法因工艺不同而不同,要控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度更快。
2.2 合理安排热处理的时间
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,这些过程互相衔接,不可间断。有时处理一批工件需要几个甚至十几个小时,合理安排热处理的时间不能为了热处理而把宝贵的时间浪费掉,因噎废食。可以把加热、保温、冷却穿插安排在实习中,甚至长时间的加热和保温放在休息时间,达到热处理实习的真正目的。
2.3 适当增加创新项目
热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,一般肉眼不能看到。启发学生如何检测工件内在质量的变化。在实习中增开硬度检测试验,在热处理工件前后可以通过测量工件的硬度,通过对比硬度检验工件机械性能的提高;增开观察金相组织试验,利用电子显微鏡观看热处理前后材料的金相组织,通过组织的变化检验工件机械性能的提高;增开材料的拉伸试验,利用拉伸试验对比材料热处理前后机械性能的变化。
热处理工种在金工实习中工程融和模式可以增加学生实际动手时间和动手能力训练,调动学生实习的积极性和主动性,提高实习效果。同时毕业后能更快地溶入社会,更好地满足社会对工程技术人才的需求。
参考文献
[1] 王炜,张春.对金工实践教学主要问题的探析[J].中国电力教育,2009.08 108-109.
[2] 朱玉英,殷艳树.现代工程教育下的金工实习改革[J].教学研究,2009.03.
[3] 顾佩华,李舁平,庄哲民.CDIO培训材料[C].汕头:汕头大学工学院,2009．
关键词:热处理金工实习模式
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0041-01
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热、保温、冷却,通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的工艺方法。是机械制造中的重要工艺之一,其作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。各高校在实习中多数只安排半天的时间,进行简单示范性操作,学生不能通过实习更多的了解热处理,针对此问题提出工程融和合模式,将热处理工种溶合于热加工和冷加工各主要工种,以实际工程中热处理工艺为基础,增加学生实际动手时间和动手能力训练,调动学生实习的积极性和主动性提高实习效果。
1 热处理工程融和模式意义
1.1 热处理的作用及地位
金属材料广泛应用于工业、农业、交通运输、建筑以及国防等各方面。随着科学技术的发展,人们对金属材料的性能要求越来越高。一方面不断研制新材料,另一方面是对金属材料进行热处理,最广泛、最常用的方法就是通过热处理提高材料的机械性能,满足工件的使用要求。例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁,提高塑性 ;齿轮采用正确的热处理工艺,使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高;另外,价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能,可以代替某些耐热钢、不锈钢;工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。
1.2 热处理贯穿金工实习全过程
教育部《普通高等学校工程材料及机械制造基础系列课程教学基本要求》中要求开设铸造、锻造、焊接、热处理等热加工实习和机加工(车、铣、刨、磨)与钳工等基本工种,热处理工种在金工实习中要求通过实习了解钢的热处理原理、作用及常用热处理方法和设备。金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等,钢铁整体热处理有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺,俗称“四把火”。工程实际上热处理贯穿这些工种之中,常用去应力退火消除铸件、焊接件、精密零件加工过程中的的内应力,通过正火细化晶粒,改善切削加工性能,通过淬火和回火改善加工零件的组织和性能,提高金属材料的使用性能,延长零件的使用寿命,改善工艺性能,扩大使用范围,减轻工件重量,节约金属材料。虽然目前很多高校为了熔化铁水方便铸造时多采用铸铝浇注工件,铸铝件也必须通过退火、固溶处理和时效处理等热处理工艺来提高硬度和强度,满足使用要求。如表1常用铸铝件热处理工艺代号名称。
1.3 工程教育模式的需要
我国高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的工程师,学生在校学习期间重视实践能力的培养,注重团队协作精神的培养、重视知识学习更要重视开拓创新精神的培养。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,目前在多个国家和地区广泛应用,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程,在金工实习中以工程实际为基础的热处理就是链接冷热加工的纽带,通过热处理来了解零件制造的全过程,以及零件在使用过程中能否适应工况情况。
2 开展工程融和模式注意的问题
2.1 正确选用各种温度
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度,是保证热处理质量的关键,加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异,加热温度过高,不仅引起奥氏体晶粒粗大,而且晶界局部出现氧化或熔化,导致晶界弱化,淬火时形成龟裂,过烧组织无法恢复,只能报废。当金属工件表面达到要求的加热温度时,获得需要的组织,组织转变需要一定的时间,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致,使显微组织转变完全。冷却时,冷却方法因工艺不同而不同,要控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度更快。
2.2 合理安排热处理的时间
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,这些过程互相衔接,不可间断。有时处理一批工件需要几个甚至十几个小时,合理安排热处理的时间不能为了热处理而把宝贵的时间浪费掉,因噎废食。可以把加热、保温、冷却穿插安排在实习中,甚至长时间的加热和保温放在休息时间,达到热处理实习的真正目的。
2.3 适当增加创新项目
热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,一般肉眼不能看到。启发学生如何检测工件内在质量的变化。在实习中增开硬度检测试验,在热处理工件前后可以通过测量工件的硬度,通过对比硬度检验工件机械性能的提高;增开观察金相组织试验,利用电子显微鏡观看热处理前后材料的金相组织,通过组织的变化检验工件机械性能的提高;增开材料的拉伸试验,利用拉伸试验对比材料热处理前后机械性能的变化。
热处理工种在金工实习中工程融和模式可以增加学生实际动手时间和动手能力训练,调动学生实习的积极性和主动性,提高实习效果。同时毕业后能更快地溶入社会,更好地满足社会对工程技术人才的需求。
参考文献
[1] 王炜,张春.对金工实践教学主要问题的探析[J].中国电力教育,2009.08 108-109.
[2] 朱玉英,殷艳树.现代工程教育下的金工实习改革[J].教学研究,2009.03.
[3] 顾佩华,李舁平,庄哲民.CDIO培训材料[C].汕头:汕头大学工学院,2009．