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基金项目:本文系吉林省教育科学规划项目(项目编号:GB13268)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)15-0013-02
现代焊接技术是一门多学科交叉融合的应用性先进技术,是制造业重要的关键技术,[1]机械制造和金属结构制造行业急需大量的焊接工程高级专门人才。目前,国内对该类人才的培养基本由材料成型及控制工程(以下简称“材料成型”)和焊接技术与工程(以下简称“焊接”)两个专业承担,开设以上两个专业的本科院校上百所。随着高等工程教育改革的深入,高等本科院校根据自身的办学定位和优势对这两个专业不断地进行改革尝试。为了更好地促进专业改革,本文研究了国内院校“焊接”和“材料成型”专业人才培养的基本情况,通过梳理总结指出目前存在的问题,剖析了“焊接”与“材料成型”专业人才培养目标的差异性,以明晰两个专业的未来发展走向,使培养的专业人才更加适应国家经济建设和社会发展的客观需要。
一、存在的问题[2-5]
根据资料统计,国内多数学校的“材料成型”专业由热加工领域的1~3个原有专业整合形成。整合主要体现在专业基础课方面,而在专业课方面出现了两种培养模式:一是设置专业平台课按专业方向模块培养,主要专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net依托自身优势设置了铸造、模具和焊接等其中的一到三个;二是实行通才教育。还有一些院校由原机械类专业合并,涵盖热加工领域知识后形成。而目前开设“焊接”专业的院校已达16所,它是继国家保留哈尔滨工业大学焊接工艺及设备专业,并整合为焊接技术与工程专业之后,国内其他高校逐渐从“材料成型”专业分离出来形成的。
通过对众多高校人才培养方案的研究发现:对于“材料成型”专业,虽然拓宽了基础,但仍存在专业方向模块培养过窄的弊端以及实施通才式教育的缺陷。对于“焊接”专业,因承袭了原有焊接工艺及设备专业的培养思路,知识能力结构培养过窄、过深的弊病更加明显。究其原因在于没有从铸、锻、焊、模具和冲压等技术进步,以及行业未来发展趋势对人才需求变化的高度去准确理解这两个专业各自的内涵和外延,缺乏对“焊接”和“材料成型”专业人才培养目标进行深度解析,导致人才培养目标不够明确,出现了两个专业知识能力体系偏窄、不系统、不完善等现象。对于“材料成型”专业学生来说,戴上了知识大帽子,却成为了能力单一的专才,或能力弱的庸才,或无能力的偏才;而对于“焊接”专业学生来说,则戴上了知识专一的帽子,成为了能力单一、适应性差的窄才。
二、专业依托的学科发展趋势及行业需求分析
材料是国民经济的支柱,是社会进步的物质基础和先导。[6]随着社会和科技的进步,对材料的力、光、电、磁、声及热等特殊性能及其耦合效应的要求,对材料的高强、高韧、耐热、耐磨和耐腐蚀等性能的要求,以及对材料与环境协调性的要求都在日益提高。通过在微结构不同层次上的材料设计以及在此基础上的新材料开发,复合化、低维化、智能化和结构功能一体化的新材料在生物、信息、能源和生态环境等领域不断涌现。
材料是以一定使用性能和经济价值进入社会应用领域。材料通过加工制成结构件、设备及装备,在冶金、机械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工业领域得到了广泛应用。因此,现代社会大量的需要掌握材料加工技术的人才。
材料加工的范围包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。大量的新材料的涌现推动了材料加工过程向智能化、自动化、集成化和超精密化技术方向迈进。现代材料加工已超越传统冷、热加工的范畴,与材料学、材料物理与化学、力学、机械学、电学、控制学和计算机科学,以及新型高性能材料的研发有着相互依存和彼此促进的密切联系,并成为再制造工程的关键技术支撑之一。因此,只有掌握多学科交叉知识,并具有综合应用能力和创新能力的高级工程人才,才能满足现代材料加工行业对人才的需要。
材料加工工程学科主要研究材料的外部形状和内部组织与结构形成规律和控制技术。[6]当代材料加工技术和相关工专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net程问题包括:材料的表面工程、材料的循环利用、材料加工过程模拟及虚拟生产、加工过程及装备的自动智能集成化、材料加工过程的在线检测与质量控制、材料加工的模具和关键设备的设计与改进以及再制造快速成形理论与技术等。
材料加工工程学科的发展方向是:液态凝固成型、固态塑性成型、粉末成型、材料的净或近净成型等精密成型与处理、维纳加工、多场协同作用下的加工、表面工程、特种和异种材料连接、加工过程的模拟与智能化控制、材料循环再生利用技术,以及针对体积损伤零件及新品零件的三维快速成型技术等。[6]
教育部在20世纪末从铸、锻、焊、模具和冲压等技术发展进步,以及行业未来发展趋势对人才需求变化的高度,为适应21世纪国家经济建设和社会发展需要,在材料类专业中设置了“焊接”专业,而在机械类专业中设置了“材料成型”专业。[7]
三、两个专业人才培养目标的差异性分析
了解两个专业的学科门类、专业类以及专业依托的基本学科,准确理解基本学科内涵、专业名称内涵、相关学科以及学科间的联系,对于研究专业人才的培养极为重要。
1.“焊接”专业人才培养目标分析
“焊接”专业属于材料类专业,材料类专业的共同特征是以材料科学与工程为基本学科。该学科研究各类材料的组成及结构、制备合成及加工、物理及化学特性、使役性能及安全、环境影响及保护、再制造特性及方法等要素及其相互关系和制约规律,并研究材料与构件的生产过程及其技术,制成具有一定使用性能和经济价值的材料及构件的学科。[6]“焊接”专业人才培养应体现材料学科与工程学科的基本内涵,并侧重研究焊接结 构件的生产过程及其技术。
焊接技术工程追求优良的宏观性能,但是工程结构的宏观性能与结构材料的微观组织之间存在必然的联系,宏观性能的优劣取决于材料微观组织的状况。从材料连接的微观角度考虑,焊接机理复杂,加热热源、材料成分、母材的组织与性能、焊接应力与变形等因素对焊接质量影响极大,须以实验科学为基础,既重视具体细节问题,又考虑众多影响因素,通过改变材料微观组织来获取优异宏观性能。“焊接”专业是以连接技术为手段、以材料结构为加工对象、以过程控制为质量保证措施、以实现产品制造为目的的工科专业。
因此,“焊接”专业的人才培养目标应为:培养具备材料科学、力科学、机械科学、电科学、控制科学和计算机科学等基础知识和应用能力,能够在焊接工艺及设备、焊接生产、焊接质量控制与检测、焊接过程自动化控制等领域从事科学研究、技术开发、设计制造、生产组织与管理等工作,具有实践能力和创新意识的高级科技人才。
2.“材料成型”专业人才培养目标分析
“材料成型”专业属于机械类专业,机械类专业的共同特征是以机械工程为基本学科,该学科主要围绕各种机械产品与装备,开展设计、制造、运行、服务的理论和技术研究。[6]“材料成型”专业人才培养应体现机械工专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net程学科的基本内涵,侧重研究机械产品及装备的材料成型及控制工程技术。
材料成型及控制工程技术是指“材料”成型,而非“构件”成型。它通过控制外部形状和内部组织结构,使材料变成满足使用功能和服役寿命预期要求的各种零部件及成品。材料成型方法采用液态凝固成型、固态塑性成型、粉末成型、材料的净或近净成型等精密成型与处理、材料连接以及三维快速成型技术等。它不仅指成型工艺,而且还要对成型过程实施在线检测与质量控制。“材料成型”专业包含材料的成型设计、成型工艺和成型质量控制。对于设备的电控设计研究则不包含在本专业。
因此,“材料成型”专业的人才培养目标应为:培养具备机械科学、材料科学、力科学、电科学、控制科学和计算机科学等基础知识和应用能力,能够在材料加工理论、成型工艺及装备、材料成型过程自动控制和先进材料工程等领域从事科学研究、技术开发、设计制造、生产组织与管理,具有实践能力和创新意识的高级科技人才。
3.两个专业人才培养目标的辨析
“焊接”和“材料成型”专业分别属于两个不同专业类,应以充分体现各自专业类的鲜明特征作为确立各自人才培养目标的基石。通过分析“焊接”和“材料成型”专业的人才培养目标,可以得出如下结论:第一,专业依托的基本学科不同。前者依托材料科学;后者依托机械科学。第二,对相关学科重要性的排序不同。前者相关学科的排序为力科学、机械科学、电科学、控制科学和计算机科学;后者相关学科的排序为材料科学、力科学、电科学、控制科学和计算机科学。第三,二者研究的知识领域不同。前者研究焊接工艺及设备、焊接生产、焊接质量控制与检测、焊接过程自动化控制等领域;后者研究材料加工理论、成型工艺及装备、材料成型过程自动控制和先进材料工程等领域。第四,研究的对象不同。前者研究构件;后者研究机械产品及装备。
虽然两个专业都属于材料加工工程学科范畴,材料成型及控制工程技术涵盖材料连接技术,但是根据对“材料成型”专业人才培养目标的分析可以看出,“材料成型”专业从机械工程学科的角度出发,侧重培养掌握专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net材料成型及控制工程技术的人才,而“焊接”专业从材料科学与工程学科的角度出发,侧重培养掌握焊接技术与工程的人才。需要指出的是,“材料成型”专业的知识体系应包含焊接核心知识,能力体系应包含焊接应用能力。两个专业对焊接知识能力要求的范围广度和内容深度存在较大差异。由此可见,“焊接”和“材料成型”专业的人才培养目标存在重大差异。
四、人才培养目标的专业特色分析
高等本科院校在确立这两个专业的人才培养目标时,应在符合高等工程教育基本要求的前提下,充分体现专业类的明显特征,根据自身在全国高校同专业中所处的位置确定专业办学定位,即确定人才培养目标为科学研究精英型、科学研究和工程技术复合型,还是工程技术应用型。同时还应根据办学历史形成的专业办学优势,例如依托的行业等,并结合地方经济建设需要,使人才培养目标体现出明显的办学特色。
参考文献:
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[5]陈拂晓,张柯柯,郭俊卿,等.普通工科院校材料成型及控制工程专业人才培养方案构建与实践[J].科技咨询,2008,(6):116-117.
[6]国务院学位委员会第六届学科评议组.学位授予和人才培养一级学科简介[M].北京:高等教育出版社,2013:120-137.
提高教学质量、培养综合性和创新性人才是新世纪人才培养的重点,而人才培养的最终落脚点是在课程体系和教学内容的安排上,这也是教学改革的重点和难点。围绕新的人才培养目标,从以下几个方面进行了尝试和探索。
(一)理论课程体系建设
(1)专业平台课程设置。专业平台课主要是通识教育课程部分。该部分学校有统一的要求,原则上不能做变动。在材控专业的课程体系建设中,专业课程的设置是一个很突出的问题。在教育部专业目录中虽然列出了对该专业的主干课程,但并没有对其专业课程做严格的限定。在新的人才培养方案制定时,材控系曾多次组织基础课程和相关专业教师进行讨论,在不违背大专业体系和学校相关规定的前提下做了部分调整。我系针对材控专业的特点及以后学生就业的岗位,对专业平台课程部分教学学时和授课内容做了调整,如将传统的“工程力学”分解为“理论力学”和“材料力学”两门课程,并增加了学时,强化了“材料力学”部分的教学。为了让学生对材控专业各方向有初步的了解,增设了“材料成型及控制工程概论”;为了拓宽学生的知识面,同时也是从专业角度出发有侧重的学习,并为以后学习相关的控制类及设备类课程打下基础,新开设了“PLC系统和应用”;在材料成型过程中,离不开热量的传输,故新增设了“传输原理”,这些都是在传统课程体系中没有的。
(2)专业课的设置。专业课分为专业主干课和专业选修课。专业主干课按照原理类、工艺类、设备类来设置课程;专业方向课针对各专业方向的特点,突出专业和特点相结合。如保持锻压工艺与塑料成型方向以塑料、冲压及压铸工艺及锻造工艺设计为主,压力加工方向以各种板带材轧制工艺、孔型设计、型钢和管材生产工艺等为主,焊接方向以材料的焊接工艺及焊接结构等为主。同时,为了拓宽学生的视野并能使学生及时了解该专业方向发展的前沿和新技术,特开设部分选修课,如“有色金属塑性加工”、“新材料”、“先进连接技术”、“现代模具设计制造”、“现代表面技术”,主要体现少学时、多门类的特点,强调课外查找资料获取知识。在课程体系的总体构建下,对部分课程进行了整合和优化,科学、系统地确定所开课程数,每门课程的授课内容及课程之间的衔接。对设备类课程,目前控制及自动化技术的发展日新月异,相应的成型设备及控制技术也在不断更新,教学大纲中新增了部分新设备的教学内容。同时对陈旧和重复的内容在教学大纲中应以抛弃。
(二)实践教学体系建设
实践教学的重点是突出理论与实践的紧密结合,它是大学本科四年教育中最重要的部分之一,同时也是培养学生独立思考、自主创新、增强动手能力的重要渠道。尤其是在新课程体系的指导下,需要利用现有实验条件,以培养服务于生产一线的应用型技术人才为导向,对原有的实践环节进行改革,主要体现在以下几个方面:
(1)实验及实训。通过理论课带实验,增加对理论知识的了解和掌握。在我校现有设备逐步安装到位后,需要对理论课带实验大纲进行重新修订和编制,强化实验内容,提高实验质量。增开综合实训,增强学生对所学专业知识的综合理解和融会贯通的能力;弱化技能培训,如焊接方向将“焊接技术训练”由以前的三周缩为二周,“焊接技术综合训练”由二周增加至三周,通过焊接技术综合训练,可将所学的专业课程知识连贯起来,起到穿针引线的作用。增加“焊接方法及设备综合实验”(1周)、“金属材料焊接课程设计”(1周)、“轧制过程动态模拟与仿真实训”(1周)、“轧制产品质量检测综合实训”(1周)、“锻造工艺与工装课程设计”(1周)。不仅从量的方面增加了实践环节,同时也要保证实践教学环节较高质量的完成,增加了学生动手和实践的机会。
(2)生产实习。目前我校材控专业三个方向的生产实习安排的教学进度和时数是不同的,实习的单位也不尽相同,都在相关的专业生产厂实习。实习工作量不饱和,学生实习的效果较差。通过编制详细的生产实纲及实习内容,与企业联合,通过共同指导来提高实习质量。
(3)毕业设计。毕业设计是占学分最多,也是本科教育的最后一个环节。目前我校材控专业的毕业设计主要是在校内进行,学生主要是做某一专题研究,实验做得少或者是没做,论文主要是照搬照抄后稍做修改,论文质量难以保证。目前毕业设计的改革主要是从选题、指导方法上进行改进。目前我校材控系学生在毕业设计开始前,约70%~80%的学生已签约了工作单位,指导老师可针对学生以后可能从事的岗位及兴趣来合理选题,既可以调动学生学习的积极性,也为毕业后尽快适应工作岗位奠定基础。当然,也可以考虑让学生自主选题或到签约单位做设计,指导老师对学生的任务要求及内容要明确,尽可能量化,并及时督促和管理。旨在培养学生查阅文献和总结的能力、设计能力、实验动手能力,以及实验结果分析和论文撰写能力。
二、结语
关键词:试验,强度,匹配,破断脆裂
一、立项原因及背景
近几年,为了加大资源开采率,厚煤层、薄煤层开采已成为煤炭开采的必然发展趋势。与之相适应,大采高及薄煤层使用液压支架及重型刮板输送机的制造数量逐年增加。而为了满足液压支架支护能力大、自重轻,刮板机功率大、自重轻的发展方向,使用材料也逐步向低板厚高强度方向发展。故700MPa以上低合金高强板焊接已成为摆在煤机制造行业的一道重要课题。
2006年以来,先后完成的ZY6400/12.5/28型掩护式液压支架结构件及SGZ830/630刮板输送机中部槽中板,选用材料均为σb=800MPa的Q690板材和σb=700MPa的Q550板材,碳当量CE>0.6,焊接性能差,集团公司属于首次使用,在国内也属于初期使用尚未有十分成熟的焊接规范。
二、研究内容及创新点
针对以上情况,接受任务后,我们组成了700MPa以上低合金高强板焊接研究小组分别赴郑州、平阳等专业支架制造厂进行了广泛的市场调研,认真总结吸取了兄弟厂家使用同类型材料的经验教训,根据本厂实际情况,反复探讨,认真研究,并进行了多次焊接试验、工艺评定、工艺会签,制定了以下工艺方案,付诸实施,取得了满意的效果。
1、焊接材料选用
焊接材料选用有三种方式,即高匹配、等强匹配、低匹配,其中常规使用的是等强匹配。我们对等强匹配和低匹配两种方式分别进行了焊接试验,结果如下:800MPaQ690板、700MPaQ550板选用等强匹配的焊件,虽然抗拉强度满足了使用要求,分别达到800MPa和710MPa,但是压弯试验中,均产生脆断现象,弯曲角度未达到要求的120°而且拉伸试验断裂后,焊缝区没有明显塑变,缩颈现象,证明焊缝延展性、塑性差;而采用低匹配的焊件,抗拉强度分别达到了796MPa和702MPa符合焊缝强度±2%的要求,且压弯试样,弯曲角度达到100~110°时,800MPa焊件产生微裂,700MPa焊件未开裂。
综合比较,为了保证焊缝塑性、韧性及接头强度均满足要求;我们在焊接材料选用上采取了低匹配原则,即焊接材料比母材材料低一个强度等级,800MPa的Q690钢板选用700MPa的焊接材料,700MPa的Q550钢板选用600MPa的焊接材料,同时为了兼顾焊缝强度和外观质量,且在同级别焊接材料中分别选用了焊接熔透性较好的E70M(E60M)焊丝,用于打底焊和填充焊,选用了成型性优异、波纹平整的E702(E602)焊丝用于盖面焊。
另外,为了在保证产品质量的前提下,尽可能提高焊接生产效率,我们选用了直径φ1.6㎜焊丝,抛弃了多年来长期沿用的直径φ1.2㎜焊丝。
2、焊接气体的选用
根据国内外各种焊接书籍介绍,600MPa以上材料焊接,保护气体推荐使用80%氩气+20%CO2气体或100%氩气保护方式。
在研究过程中,为了既满足焊缝质量,又确保方案经济合理,我们对保护气体与焊丝匹配的三种方案即药芯焊丝加富氩气保护,实芯焊丝加富氩气保护,药芯焊丝加CO2气体保护进行了反复试验,结果超声波探伤焊缝内部质量均在Ⅱ级焊缝以内,均满足《金属焊接结构件焊接质量检验技术要求》中“二氧化碳气体保护自动和半自动焊的产品焊接件焊缝质量检验:自动焊选取Ⅱ级,半自动焊重要焊缝选取Ⅱ级,非重要焊缝选取Ⅲ级”的规定,但方案Ⅰ富氩气保护加药芯焊丝,每件产品需费用21080元;方案Ⅱ富氩气保护加实芯焊丝,每件产品费用18913元,方案ⅢCO2气体加药芯焊丝,每件产品需费用15916元。
综合比较,选用了焊缝质量与经济性能最佳匹配方案,药芯焊丝加CO2气体保护。
3、焊前预热方法选择
由于Q690、Q550钢板属于可焊性差的低合金超高强度结构钢,其淬硬倾向严重,产生焊接裂缝及延迟裂纹的可能性较大,这在北京煤机厂、郑州煤机厂使用过程中已得到了充分体现。而且ZY6400支架生产日期又正值大同地区风大,气温变化大的三、四月份,保持始焊温度及层间温度对于焊接成败有着十分重要的作用。
本着既保证产品质量,又降低成本,改善焊工工作条件的原则,我们对Q690与Q690、Q690与Q550,Q690与Q460、Q550与Q550、Q550与Q460、Q460与Q460六种组焊方式试样,分别采用了不预热、氧—乙炔火焰局部预热,加热炉整体预热三种工艺方案进行了施焊,并采取了超声波探伤和理化试验措施分别进行检测,结果如下:
Q690母材相关的九件试样,不预热的三件在熔合线附近出现程度不同的微观裂纹,其中最长的达到15~20㎜长2~3㎜深;氧—乙炔局部预热的三件试样,有一件有可疑性裂纹,加热炉整体预热的三件试样,未发现有焊接裂纹,焊缝质量Ⅱ级。
Q550母材相关的六件试样,不预热的二件有一件有可见阴影线疑似裂纹,而氧—炔局部预热和加热炉整体预热的四件试样,均未发现有任何焊接裂纹迹象,焊接质量一件Ⅰ级三件Ⅱ级。
Q460与Q460焊接试样,三件均未发现有焊接裂纹迹象,焊接质量Ⅱ级。
根据试验检测结果,我们确定了Q690钢板焊接,必须入加热炉整体进行焊前预热,预热温度150~200℃,且焊接过程中应经常进行点温计监测层间温度,低于100℃时,应重新入炉加热至150~200℃;Q550钢板开始焊接前,用氧—乙炔火焰对始焊部位焊缝两侧80~100㎜范围内预热1.5m~2m,温度150~200℃,以提高始焊温度,施焊过程中,通过焊接自身电阻热,保证层间温度介于80~100℃之间。
4、焊接过程控制
为了保证预热效果,保证焊件层间温度满足焊接要求,工艺要求焊接过程废弃过去长期使用的单人包件制,改为作业小组包件制,即3~4个人组成一个作业小组,对同一工件预热后,不间断连续焊接,中间采取换方法,直至该道焊接工序组件全部焊接完毕,进入焊后热处理为止。
焊接采用两人对称焊接方法,以控制焊接变形。规定焊接电流介于350~400A,焊接电压34~36V焊丝伸出长度23~25㎜,焊丝送丝速度11~12m/分,气体流量19~20L/分,且要求加强焊接工艺监控,严格限定焊接电流,防止电流太小产生未熔合,未焊透现象,电流太大导致焊缝热影响区增大,焊缝严重脆化,造成焊缝开裂。
5、焊后热处理方法选用
为了消除焊接残余应力,防止延迟裂纹的产生,我们对工件进行了焊后热处理方法的选用研究分别对Q690与Q550焊件进行了预热,不预热试验,结果如下:Q690未采取热处理措施试件,在磁粉探伤检查中,发现有磁粉残留现象,疑似有裂纹;采取热处理措施试件,未发现有磁粉残留现象,焊缝表面光亮。Q550试件,采取或未采取热处理措施试件,均未发现磁粉残留现象,焊缝表面光亮。
根据试验检测结果,我们制定了以下措施:(1)Q690钢板为主要母材制成的工件,严格强调每一道工序焊接完毕,都必须马上入炉进行焊后热处理,加热温度450~500℃,保温2.5小时后将工件运至避风部位空冷至常温,再进入下一道工序组点。(2)Q550钢板为主要母材制成的工件,主要零件焊接工序,重要焊缝必须立即入炉进行焊后热处理,加热温度450~500℃保温时间2.5小时后将工件运至避风部位空冷至常温,非重要焊缝及次要零件焊后可不入炉热处理,但必须避风放置冷却至常温。
二、创新点
1、焊前预热,对700MPa级母材采取了局部氧—乙炔预热工艺,对600MPa级母材不预热,降低了产品成本,改善了员工工作条件。
2、保护气体,采用了药芯焊丝加CO2气体,气—渣联合保护方法代替了富氩气保护方式,降低了生产成本。
3、焊接材料选用,采用了低匹配原则,改变了等强匹配的传统观念。免费论文参考网。免费论文参考网。
4、焊后热处理,采用了消氢处理与焊后热处理相结合空冷的方式,改变了低合金高强钢必须焊后热处理,随炉冷却方式。
三、应用情况及社会经济效益
1、应用情况
2006年4月,对成套工艺进行了焊接工艺评定,结果如下:
拉伸试验如下图
①抗拉强度 Q690与Q690、Q690与Q550采用入炉预热700MPa焊丝,380A电流,12L/分气体流量,干伸长度23㎜,焊后热处理,在拉力试验机进行,试样尺寸30×30×400㎜,破断力达到标准要求,未断未裂(因接近设备允许拉力极限未拉断)
Q550与Q550、Q550与Q460采用氧—乙炔局部预热,600MPa焊丝,380A电流,12m/分送丝速度,20L/分气体流量,干伸长度23㎜,焊后入炉热处理,在100KN试验机进行试验,试样尺寸30×30×400㎜破断力642KN、638KN未断未裂;
②弯曲试验(见下图)
试验数据
1、试验方法 圆头弯曲(三点弯曲)试验
2、圆头直径 D=90㎜(标准要求3δ)
3、支点宽度 150㎜(标准要求≤3δ+D)
Q690相关试样 1/3试件焊缝处发生开裂现象,2/3试件未断未裂
Q550相关试样 焊缝处大多数未断未裂
超过标准提出的≤120°要求合格
③2006年3~7月我们分别对按照该工艺焊接Q690和Q550、Q690和Q690,在不同的气候条件下,我们做了4~5次探伤试验,除发现局部焊接缺陷外,未发现任何焊接裂纹。免费论文参考网。同时在拉伸试验中抗拉强度均达到700MPa左右,其中最好的试样达到了800MPa未断未裂(由于保护设备没有继续加大拉力);
④2006年5月,送北京煤科总院支架试验中心,对ZY6400/12.5/28掩护式支架样机进行支架型式试验,全部指标符合MT312-200《液压支架通用技术条件》要求,一次成功,进行工业性试验阶段,未发现由于工艺问题而出现的焊缝开裂现象。
实践证明,在同一产品焊接过程中,已达到同行业先进水平。在低合金高强度结构钢焊接中,围绕焊接材料选用、保护气体选用、焊接工艺参数选择、焊前预热方法选择、焊后热处理方法选用等工艺规范有较好的推广交流价值。
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4 王笑天.金属材料学.西安,西安交通大学出版社.1989.
【关键词】室内,地埋PB管,施工技术,探讨
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
一,前言
室内地埋管管施工是一项专业性极强的工作,涉及到对混泥土的浇筑等多种专业性技术,施工难度相对较高,施工标准比较严格,因此,埋地管施工,对各种设备机械,施工人员,物质材料等都有着独特的要求。在室内的地埋管工程中,室内的采暖管将直接关系到居民建筑室内的采暖性能,将会直接关系到整个居住环境的舒适,影响到居民的生活质量和生活水平。伴随着室内地埋管施工技术的成熟,采暖地埋管道施工理论日渐完善,为国民经济的发展和人们生活水平的提高,奠定了坚实的基础。近些年来PB管道在室内地埋管道中被广泛采用,极大地方便施工加快施工进度。因此,加强对室内地埋管的施工技术探究,具有十分重要的社会现实意义。
二.室内地埋PB采暖管施工技术分析
1,室内地埋PB采暖管施工流程
PB管(聚丁烯)是高分子惰性聚合物,诞生于70年代,PB树脂是由丁烯-1合成的高分子综合体,是具有特殊密度(0.937)结晶体,是具有柔软性的异性质体。属于有机化工材料类的高科技产品,它具有很高的耐温性,持久性、化学稳定性和可塑性,无味、无毒、无嗅,温度适用范围是-30oC至+100oC,具有耐寒、耐热、耐压、不生锈、不腐蚀、不结垢、寿命长(可达50-100年),且有能长期耐老化特点。室内地埋PB采暖管施工是一项专业性很强的工作,不仅仅需要严格的施工设计,也要严格遵守施工的规范,按照规范的施工流程进行,保证工程的进度,确保工程质量。一般而言,有这样的流程:审核设计图纸-预留管沟、套管-规划好地埋管走向及路由并做好标记一铺设地埋管及管卡固定-暖气支管安装一冲洗试压一填铺焦渣混凝土一竣工验收。遵守其施工流程,这是保证地埋施工质量的关键。
2.室内地埋PB采暖管施工工艺
(一)埋地管沟槽的施工
首先,要对施工的区域做出墙面的检测,并进行粉刷,一般都会先对大面积的区域进行施工。其次,要严格遵守暖气管道的管沟设计方案,严格把握沟槽的宽度和深度,做好地埋管沟槽的预留。最后,要保持整个沟槽内部的清洁干净,严格控制水平误差,同时,要保证管沟内部的的光滑,墙角的四周要保持平滑,且呈直线状,暗敷的管道不能凸起,沟槽表面没有硬结。
(二)埋地管道的铺设施工
首先,要对管道进行严格细致的检查,保证外观质量,如有损伤的管道,则严格禁止使用,同时,要对施工房间的施工长度和走向做出测量并确定,管道下料时候要在管道尾部、首部留下合理的余量。管道沿预设的管路铺设PB管,特别注意,敷设在垫层内的管道不得有接头,采暖PB管道在过混泥土墙处做钢套管(必须在土建施工时预留)保护,套管与管道之间填充柔性非燃烧密封膏,铺设后要用专用的U型管卡(俗称马鞍卡)固定,管卡的安装间距不宜过大,一般控制在500mm-800mm为宜,如果管道转弯处,应在管道转弯处两端安装管卡,应不超过200mm,在与暖气片接口的每个末端PB盘管改为PB直管,直管与盘管连接、直管与阀门连接处的管件安装要特别注意管材、管件的熔接技术要求,详见下表:
PB管材管件熔接技术要求表
再核对好暖片的安装高度,直管高度应留有一定的余量,一般超出暖气片接口高度的50mm-100mm为宜。埋地管道铺设完,分两种情况处理:一、如果是毛坯交楼安装暖气片,用PB管堵熔接封堵直管,先做管道冲洗,合格后再做地埋管压力试验管道,管道保压至暖气片能安装前,如果毛坯交楼不安装暖气片,就直接在端口加专用PB管堵熔接密封,冲洗合格后再做压力试验;PB管堵封堵应及时,以免管道长时间不封口,一旦掉进杂物堵塞管道将影响使用;2、如果是精装修交楼,先用PB管堵熔接封堵直管,再做地埋管压力试验管道,管道保压至暖气片能安装前。最后做PB管得保温,一般用填铺焦渣混凝土保温,也可以使用聚苯乙烯泡沫海绵管保温。
三.埋地管施工技术要点分析(控制要点):
(1) 必须按材料供应商提供的管道管件安装技术要求;
(2) 现场安装前:必须按审核设计图纸,施工现场摆放不得除去包装,管材、管件用多少拿多少,保证管材管件的清洁度。管材管件存放仓库时,要保证通风、干燥、远离明火;不得遭到损坏,但是管材管件存放不得低于5℃;
(3) 用材料供应商提供的专用工具:专用剪刀切割管材,切割管材不能一刀切,要轻轻转动管材来切割,保证管材的圆度。
(4) 焊接前,应检查管材表面有无损坏,阻氧层PB管削皮后是否符合规定;管口损坏面积不能超过10%,损坏严重应切掉损坏部分,如整根管材损坏严重就不能使用。
(5) 焊接前用浓度不低于94%的酒精和不脱毛的清洁纸,来清洁管材管件的热熔接口处表面,没焊接一个接头应清洁焊机模头,保证管材管件的焊接质量。
(6) 热熔前,必须用尺子在管材的融合面,画上对应管径的插入深度做标记,按照熔接时间表来执行,保证每个接头的焊接质量:热熔机温度达到后绿灯亮,准备好管材管件在规定插入时间内,同时无旋转的插入模头,在管件推到尽头,管材到达划线部位时,保持这一位置并按加热时间进行加热计时;加热计时达到规定时间后,迅速同时将管材管件从加热模头无旋转的拔出,拔出后,迅速将管材沿管件中轴线无旋转的插入管件中。直至达到管材划线位置为止
(7) 焊接时在把持时间内管材或管件都应同轴,管材管件应完全结合在一起,不得移动,更不允许转动。
(8) 在冷却时间内不可用外力移动,也不可以进行下一组装工作,一定让其保持同轴。
(9) 管材和管件完成对接后做外观检查,看熔瘤判断对接是否合格,当承接后熔瘤为一圈或一圈半时,判断该管材和管件承接合格。同时也要看管内,不得有熔物形成缩径。
(10) 管材管件安装时必须加管卡固定,管卡间距不应超过0.8米;
(11) 直埋暗管封蔽后,应在墙面或地面标明暗管的位置和走向,严禁在管上冲击或钉金属钉类尖锐物体,一定要做好保护措施严防管材遭到破坏;
四.室内地埋管带压作业分析
1.室内地埋管带压作业的必要性和重要性
随着经济的发展,目前,高层住宅楼采暖、给水系统安装普遍采用地埋管,采暖用的管材有PB管、PE管、PER-T管等,主要为PB管,给水系统管材为PP—R管、PB管等,主要用PP-R管。在施工中由于各种原因,造成了地埋管渗漏,由于地埋管位于楼面垫层内。处于隐蔽状态,渗漏点不易寻找,维修困难。面对这些问题,为了改善居民的生活状况,减少这些施工质量问题的出现,就必须从地埋管施工过程中,加以控制,而其中很重要的措施就是采取带压作业,在管道覆盖之前,安装阀门、暖片、卫生器具之前一直保持管道内的有一定的水压,这样一旦在施工过程中如出现管道破损、渗漏,就很容易发现并查找具体的位置。这是解决地埋管出现漏水等一系列问题的重要措施。因此,实施室内地埋管作业,具有十分重要的意义。
2.室内地埋管水压试验分析
管道安装过程中,可分层或单套进行水压试验,最好是单套做。首先,在管道系统安装完毕后再全面检查,核对已安装的管子、管卡、紧固件、封堵等,全部符合设计和技术规范规定后,换上临时短管,所有开口处进行封闭,同时应注意冷却时间完成之前,不得立刻试压。至少冷却24小时后方可试压,并从最低处灌水,高处放气。其次,试验时应缓慢注水,注满后应做密封检查。最后,加压宜用手压泵缓慢升压至试验压力后,压力应为最大可能工作压力的1.5倍,不小于0.6Mpa,并且要在30分钟内进行2次测试,间隔时间为10分钟,稳压1h,压降小于0.05MPa,然后下降至设计压力的1.15倍状态下,稳压2h,压力降不得超过0.03 MPa,进行外观检查,同时检验各连接处不得渗漏为合格。室内温度低于5℃结冻可能的情况下试压,应采取防冻措施,试压完毕后及时将管内的水吹尽,吹干,或者室内采取有效的临时采暖保温措施。
四.结束语
埋地管施工时我国现代工程建设中的重要环节,关系到施工成败和居民的切身利益,其独特的施工要求和施工标准要对施工设计人员提出了挑战,因此,必须加强施工人员的素质提升,加强管理,保证施工质量,促进施工的规范化。
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本文结合材料成型及控制工程专业本科毕业设计存在的现状和问题,从多方面提出了相关解决措施,为保证本科毕业设计质量进行了有益探索。
华北水利水电大学机械学院材料成型及控制工程专业在2001年正式招生,学院根据国内高校的专业建设经验和自身实际情况,开设了焊接和模具两个方向,随着不断建设,材料成型及控制工程专业已经得到了长足的发展,但是近年来学生数量激增和社会的发展,对本科教育及培养质量提出了更高要求。
本科毕业设计是本科培养计划中重要的实践性教育教学环节[1],是检验学生本科阶段学习质量的重要途径,通过毕业设计教育培养能够提高学生运用知识的能力,加强学生的动手操作能力,缩短学生从校园到社会的过渡时间,为顺利工作或学习深造打下基础。从某种程度上讲,毕业设计的质量是检验一个学校、一个专业的培养水平的重要方面[2],因此,如何在新的形势下提升本科毕业质量是一个严肃的教育问题。
一、毕业设计存在的主要问题
到目前为止,相关教务管理部门制定了本科毕业设计管理的相关规范,建立了较为完善的毕业设计管理体系,各项规章制度运行良好。随着时间的推移,新形式下的毕业设计矛盾开始凸显,概括起来主要有以下几点。
1.毕业设计时间不够充分。和众多高校类似,我校毕业设计时间被设置在第八学期。首先毕业设计时间一般为14周左右(中间还穿插着2周毕业实习时间),毕业设计时间短,任务重。其次在第八学期中,学生面临着诸如考研复试、工作面试、工作实习等压力,这些因素难免会导致学生“分心”,毕业设计专注度不够,个别学生甚至存在临时突击现象。
2.毕业设计题目不够科学。现代大学生的培养注重学科交叉培养,因此毕业设计题目要有一定的要求,比如说设计内容有深度、广度,设计背景清晰,应用性强等。但是由于材料成型及控制专业的师生比不够合理(2015年材料成型及控制专业生师比达29),老师指导学生数量较多,精力有限,容易出现毕业设计题目应用背景模糊,内容相似度高,难易程度不合理等现象,或者出现指导老师选题没有考虑学生的个体情况[3],不利于学生的发展。
3.学生在思想上对毕业设计不够重视。毕业设计培养是一个系统性的过程,从文献查找、实验思路设计到实验验证及论文的撰写,学生作为参与主体及行为执行者在毕业设计过程中起到了决定性的作用。在毕业设计过程中,学生应该在指导老师的辅导下独立作业,学生要发挥主观能动性,完成毕业设计工作,如果学生在思想上对毕业设计不够重视,存在着“应付过关”、“及格万岁”甚至是“毕业设计无论做的好坏,总会毕业”等看法[4],那么学生就不会踏踏实实的工作,更谈不上高质量完成毕业设计工作。
4.学生对网络过度依赖。正确查阅文献资料是毕业设计过程中学生必须要掌握的一个基本技能,更是高质量毕业设计的有力保障。现代社会网络科技发达,学生查阅文献资料非常方便,但是在毕业设计管理过程中发现了存在的一些问题:学生遇到问题后就会过度迷恋网络,丧失了自己独立思考的能力,甚至认为网络上查阅的知识都是正确的,缺乏必要的辨别能力。在论文撰写过程中不分青红皂白地盲目引用网络知识,甚至出现抄袭现象,学生正确查阅专业资料(期刊文献、图书)的能力较弱,这些都成为制约毕业设计质量提升的因素。
二、毕业设计创新培养探索
1.毕业设计时间提前开放。面对第八学期中“考研复试”、“找工作”等压力,学生的精力难免要被分散,如果没有足够的毕业设计时间的保证,学生是无法做出高质量的毕业设计论文。因此建议指导老师提前(第七学期)对学生公布毕业设计题目,学生与老师进行双向选择,允许部分学生在第七学期提前进入毕业设计工作,提前熟悉实验设备,为毕业设计“热身”。一般情况下,学生对自选课题具有较浓厚的兴趣,学生可以利用课余时间进行前期实验设计和实验安排,为毕业设计打下良好基础,避免了第八学期仓促进行实验的现象,同时学生可以学习更多的实验基本操作,为以后的工作和科研打下一定的基础。
2.课题设置的科学性和创新性。学生容易对具有较好的应用背景、具有创新性、难易程度适中的毕业设计题目产生兴趣,合理的毕业设计题目知识涵盖面广,能够锻炼学生查阅、整理资料和分析问题的能力,学生在毕业设计中发现问题,在毕业设计中解决问题,在毕业设计中体会知识的运用,学生收获比较多,毕业论文质量也较高。
例如,我们在设置毕业论文题目时,根据自有条件设置了“高性能涂层的制备及电化学性能研究”“特殊钢、异种钢焊接接头耐腐蚀性研究”“功能膜层材料制备工艺及性能研究”等课题,课题设置知识结构层次合理,实验可操作性和应用背景较强,题目综合程度大大提高,能够有效锻炼学生综合运用知识的能力,突破了以往单纯焊接毕业题目内容、工艺较为单一,学生撰写内容重复率高的瓶颈,毕业论文质量得到了进一步提升。
如果学生已经签约工作,有条件的情况下学校鼓励学生到用人单位根据实际需要做毕业设计[5],增强学生解决实际问题的能力,提高学生的积极性和科研学习的动力,为学生参加工作打下良好的基础。
3.学生思想管理,加强思想教育。华北水利水电大学从2012级学生开始实施成绩绩点考核,学习成绩平均绩点低于2.0的学生将无法顺利毕业,学校改革符合了大学教育的趋势,学生过去那种“60分万岁”的做法已经行不通了。由于毕业设计学分重,学院学生管理人员和指导老师要在毕业选题之前对学生进行统一专题教育动员活动,强调毕业设计的重要性,让学生抛弃过去那种“及格万岁”的看法,让学生以正确的态度投入到毕业设计工作中去。
4.加强毕业设计过程管理。(1)管理制度。学校、学院要从指导老师配备、毕业设计题目设置、选题/开题时间、中期检查以及答辩考核等方面进一步优化和完善本科毕业管理制度,并在每年的毕业设计工作开展之前,对参加毕业设计指导工作的老师进行全方面培训,指导老师必须对各项管理制度了然于心,做到权责分明。对指导老师工作的监督可以从学校、院系方面实施,但是根据往年的毕业设计工作管理经验,如何有效监督学生毕业设计日常执行情况则需要进一步探索。老师对学生的评价更多是靠最终答辩及论文体现出来的,因此学生容易出现下面情况:个别学生存在“前松后紧”的学习状态,甚至到毕业设计的最后阶段临时抱佛脚,临时突击,胡乱拼凑,这些做法显然是无法保证毕业设计质量的,也是和我们毕业设计培养初衷相悖的。
经过实践发现,如果在毕业设计管理环节中加入关于学生的毕业设计过程监督,毕业设计效果会更好。比如说实行“学生汇报”制度,在规定的时间内,学生每周必须到指定地点与指导老师进行交流,汇报自己本周的工作进展,通过检查,老师不仅可以与学生进行充分交流,了解学生在毕业设计中期出现的问题,为学生答疑解惑,而且可以督促进度慢的学生抓紧时间迎头赶上。通过学生毕业设计过程监督,指导老师可以从容掌握学生的毕业设计情况,为毕业设计高质量的完成做出重要保障。
(2)指导老师结构管理。在毕业设计过程中,要合理搭配指导老师结构,教授、副教授、讲师等层次的老师都要按照一定比例参与到毕业设计指导过程中去,建立优化的、知识结构合理、业务水平高、实践能力强的毕业设计指导教师队伍[2],保证毕业设计指导更具有层次性,多样性。根据专业特点,院系可以成立指导老师交流小组,并推选出小组长,定期召开交流会议,根据学生普遍出现的问题,进行交流并制定对策,保证毕业设计的顺利进行。(3)毕业设计阶段量化考评。学校、院系和指导老师根据毕业设计指导计划进度定时对学生的毕业设计情况进行阶段化检查,实施量化管理,从毕业设计进度、出勤平时表现、阶段任务完成情况等方面对学生进行阶段性量化考核,并作为学生的有效平时成绩计入毕业设计总成绩中,改掉学生“注重答辩结果,轻视学习过程”的错误看法,要给学生一定的压力,真正让学生踏踏实实地投入到毕业设计工作中去。在阶段性考评中,对于那些进度不前或过慢,编造数据,拼凑论文的学生要给予警示,并严厉督促迎头赶上。
三、结语
本科毕业设计是一个重要而严肃的科学工程,有着自身的特点和规律,我们要实事求是,从学校和学生实际出发,积极探索如何提高材料成型及控制专业本科毕业设计质量,为社会发展培养出更多优秀的本科毕业生,同时通过本科毕业设计工作质量的提升促进本科教学水平的提高。
实践教学是高等教育教学的重要组成部分,是培养学生实践能力、创新精神和综合素质的重要环节。加强实践教学,是实现应用型人才培养目标的内在要求。实践教学工作的落实和实施质量,关系到专业和课程设置的目标能否实现,关系到人才培养的目标能否实现。所以,我们必须充分认识到实践教学的重要性,这对于提高应用型本科人才培养质量、加强高等教育内涵建设具有重要的现实意义。
实践教学体系改革分为实践教学目标体系改革、实践教学内容体系改革、实践教学管理体系改革、实践教学保障体系改革和实践教学评价体系改革。本文重点以材料科学与工程专业实践教学内容体系改革作一简单阐述。
一依据应用型人才培养目标,构建实践教学内容体系
实践教学内容体系是实践教学目标任务的具体体现,它是将实践教学环节(实验、实习、实训、毕业论文(设计)、创新项目、社会实践等)通过合理配置,构建成以应用能力培养为主体,按基本技能、专业技能和综合应用能力等层次,循序渐进地安排实践教学内容,将实践教学的目标和任务具体落实到各个实践教学环节中,使学生在实践教学中掌握必备的、完整的、系统的实践技能。
为了在教学目标中体现课程性与综合性,在教学内容上体现理论性与技能性,在教学方式上体现多样性,在教学方法上体现有效性,我们通过整合课程体系,构建了材料科学与工程专业的实践教学内容体系。该体系由三大模块构成:通识教育实践模块(包括思想政治理论课实践、文献检索实践、工程训练、大学物理实验、大学数学实验等);专业教育实践训练模块(包括企业文化认识与体验、专项技能训练、计算机辅助设计集中训练、专业综合实训、专业实习、毕业顶岗实习、毕业论文(设计)等);综合教育模块(包括资格认证、学科竞赛、科技学术活动等)。形成了由基础性实验、综合性实验、设计性实验、应用性实验、认识实习(企业文化认知与体验)、专业实习、专项技能训练、专业综合实训、毕业顶岗实习、社会实践、毕业论文(设计)等组成的实践教学内容体系。
二改革实验教学内容,实现实践教学课程目标
为了培养学生分析和解决工程实际问题的思维能力和动手能力,在改革实验教学内容方面进行了探索与实践。例如,调整课时比例结构,增加实践教学课时数,减少重复性的验证性实验,增加应用性、综合性、设计性、创新性实验,并根据学生具体情况,在不同阶段设置不同的实验课程,逐步减少和取消课程实验。分层次开设实验,由传统的验证性实验向设计性、创新性实验转变,由单一性实验向综合性、应用性实验转变,形成适应现代教育理念的实践教学培养模式。
三改革实习、实训内容,加强工程实践能力培养
为了加深学生对所学理论知识的理解与掌握,加强工程实践能力的培养,我们对实习、实训内容进行了改革。例如,在大学第二学期和第四学期分别安排为期一周的《企业文化认知与体验》课程(即认识实习),通过进行企业观摩及企业工作人员介绍,使学生了解企业工程文化、企业工程环境及管理体系;完成工程职业道德教育和良好的质量、环境、安全及服务意识教育;了解企业生产与社会需求的关系;了解生产相关法律法规、专业规范、标准等。通过实践,增加一线体验;养成良好工作习惯和团队合作精神;初步了解产品生产过程的材料加工技术。
专业综合实训课程安排在第七学期,为期五周,它是根据专业方向由企业工程技术人员与指导教师联合选择零部件或产品案例,学生以小组为单位自行设计,到企业实施验证。学生通过案例实践,初步具备了专业基础知识在产品设计、生产、质量评定等环节中的综合应用能力,使学生具备了工程技术人员应有的基本素质。
专业实习课程安排在第七学期,为期四周,它是学生深入企业,接受技术人员和生产一线工人指导,参加企业培训,参与企业生产,全面熟悉企业生产流程中各个相关技术环节。在企业工程技术人员和教师指导下学习产品设计、工艺制定、质量评定、生产组织、现场管理等内容。熟悉专业知识在工程中的应用,熟悉主要生产设备的操作流程,全面了解企业文化、管理体系;具有全方位工程实践工作能力,提高学生综合应用所学专业知识的能力及实践技能。
毕业顶岗实习课程安排在第七学期,为期十周,它是学生轮流到企业不同岗位进行实习,深入参与企业实际生产的具体工作。学生通过在企业指定岗位进行实习,独立完成该岗位应能完成的工作。全面深入体验企业工程文化,完成工程职业道德教育和良好的质量、环境、安全及服务意识教育。熟悉生产过程,熟悉生产过程中相关专业规范、标准等,可能的话结合岗位实际,确定毕业设计的选题。培养学生具有独立操作,协助解决生产中所遇到问题的能力,熟练掌握主要设备的操作方法和维护知识,进一步提高所学专业知识的运用能力,提升沟通协调能力,通过一线实践,养成良好工作习惯和团队合作精神。
四改革毕业论文(设计)内容,满足行业需求
为了保证毕业论文(设计)的有效性,提高毕业论文(设计)的质量,要求毕业论文(设计)题目和内容尽量来源于企业或教师的科研项目,并实行企业技术人员与高校教师共同指导学生,实现毕业顶岗实习与毕业论文(设计)一体化。这样既有利于调动企业助学的积极性,为企业解决实际问题,满足行业需求,又可以在很大程度上避免培养目标与实际相脱离的现象,使学生真正达到知识得到运用、能力得到锻炼、素质得到提高的目的。
五选择课程内容实施企业人员授课,加强实践教学内容建设
依照现代工程技术的综合性特点和卓越工程师人才培养计划,结合材料科学与工程专业的核心课程和主干课程建设,选择与实践结合紧密的课程内容,聘请企业具有实践能力强、理论功底深的高级技术人员进行授课,这对于培养学生实践意识,强化学生动手能力,了解社会行业实际需求,提高学生实践能力和创新精神等方面发挥了重要作用。例如,让学生到指定企业,由企业高级工程师进行理论授课和现场实践,使学生结合现场工程环境及背景的认识,加深对专业课程基本理论的理解,了解与课程密切相关的生产原理、工艺及设备。企业授课的考核方式为企业工程技术人员与校内指导教师合作命题,以笔试与实际操作相结合方式进行考核。
六积极组织学科专业技能竞赛,加强创新实践能力培养
学科专业技能竞赛是培养学生创新意识、创新能力的有效形式,是培养高素质应用型本科人才实践应用能力的重要内容。我校积极创造条件和争取机会,在课外组织安排一些与社会实践相关的竞赛项目,如全国大学生周培源力学大赛、创新杯新材料大赛、金属材料技能大赛、熔盛杯焊接技能大赛等。学科专业技能竞赛紧紧围绕学校应用型人才培养目标,大力拓展学生第二课堂,营造良好的科技学术氛围,通过老师指导、学生自学等形式,用生动有趣的竞赛项目激发大学生的参与热情,使学生能够积极地把理论知识运用于实践,从而有效地提高自身的专业综合素质和团结协作能力。
七积极组织素质拓展和科技创新活动,加强综合性工程素质培养
国外许多发达国家非常重视学生综合性工程素质的培养,把学生置身于真实的产业环境中,进行实践能力和创新能力的训练培养。我校根据高素质应用型本科人才的培养定位,把综合素质培养作为实践教学内容体系的重要组成部分,它主要围绕素质拓展和科技创新两部分内容开展。素质拓展主要通过专业资格认证和校园文化活动等环节体现,例如国际焊接工程师资格认证和校园文化节活动等。科技创新则通过科技学术活动和参与科研项目来体现,例如有计划的聘请校外知名学者或专家来校进行学术讲座、大学生申请创新创业项目等。综合素质培养既是人才培养方案中相对独立的组成部分,又是实践教学内容体系的有效补充。通过组织素质拓展和科技创新活动,有效地提高了学生的综合素质和创新能力,较好地促进了学生个性化发展。
总之,实践是创新的先导和基石,应用型本科院校要培养出符合社会发展需要的高素质的创新性人才,必须进行实践教学改革,加强实践教学探索,注重社会行业需求,构建科学的实践教学内容体系,惟其如此,才能提高学生的综合实践应用能力,才能为区域经济发展、社会进步以及为实现高校服务社会的功能做贡献。
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论文关键词:磷化废水,人工快渗,金属件加工,工程设计
磷化废水的主要特征为:磷酸盐排放量大[1],主要以磷酸二氢锌等无机盐类的形式存在[2],此外还有COD、石油类和悬浮物等污染物。当前磷化废水的在工程实践中的主流处理工艺为:化学沉淀/混凝气浮/砂滤/活性炭吸附[3],工艺复杂,投药量多,运行费用高。本工程采用化学沉淀/人工快滤工艺对酸洗磷化废水进行处理,出水水质能稳定地达到污水综合排放排放新扩改二级标准。
1设计水质水量
安徽某电器实业公司生产废水来自于金属件半成品工段表面处理的磷化工艺。该公司的前处理工段把金属件半成品工件表面不可避免粘附的油脂类杂质去除以防不利于浸塑工艺中尼龙粉对工件的粘附性能。具体的生产工艺流程为:焊接后的半成品→脱脂→水洗1→酸洗→水洗2→中和→水洗3→表调→磷化→水洗4→热水洗→空压机干燥→进入浸塑过程。
从生产工艺流程和水平衡可以看出,主要的水污染源为除油脱脂工序废水,酸碱工序废水以及磷化过程中产生废水,经测定磷酸盐含量高达80mg/L左右,严重超标。由于磷化母液定期由专业公司回收,本工程设计规模为120 m3/d(24h×5m3/h)的清洗废水,出水需达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)新扩改二级标准,具体设计进、出水水质指标见表1。
表1设计进出水水质 mg/L(pH除外)
水质指标
设计进水
设计出水
CODcr
≤350
≤150
TP(磷酸盐)
≤90
≤1.0
SS
≤140
≤70
石油类
≤200
≤10
Zn2+
≤20
≤4.0
pH
【关键词】钢结构,超高层建筑,施工技术,特点,环节探讨
中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
在很长的一段时期,我国的建筑行业多采取的是钢筋混泥土的建筑结构,但随着土木工程和新的力学体系,新的设计方法出现,经过时间见证,钢筋混泥土的结构在超高层建筑中,有着明显的缺陷,那就是自重很大,于是,更多的设计师和建造师便开始寻找新的建筑结构来更好的实施对建筑的设计施工。终于,经过无数次的实验和实践的检验,最终选用了强度很大的钢材来实施结构设计,甚至演变成为全钢的建筑结构。直到目前为止,全钢结构的建筑已经成为一种建筑风潮,不仅大大推进了我国建筑设计施工的发展,更大大提升了建筑的整体质量。
二.钢结构超高层建筑施工概述
1.工程实例分析
中关村金融中心工程地处北京市中关村科技园区的最核心位置,为北京西部最高建筑(总高度150m),国际甲级写字楼。工程由塔楼、配楼、连廊3部分组成,总建筑面积111 818平方米。其中塔楼地下4层、地上35层,总建筑面积79 012平方米,总檐高150m,为全钢结构。
工程项目部组建了最强的管理团队,通过精心组织、精心施工,攻克了一道道技术难关。用6个月的时间完成了约15 000t钢结构安装施工任务,月施工最快完成9层;采用CO:气体保护半自动焊完成了超厚钢板焊接的施工(最厚达100mm),整个工程的焊缝100%超声波探伤,100%合格,一次探伤合格率达98%;在钢结构吊装方面,经过项目技术人员不断探索与总结,解决了超高层钢结构空间定位及折线形钢结构箱型柱吊装技术问题,且整体垂直度最大偏差9mm。
本工程由于设计的特殊性,无法选用内爬式塔吊,根据工程的地理位置、结构形式及大量的特殊构件选择2台大型附着式塔吊,一台K80/115与一台36B,分别布置在塔楼的西侧与东侧,不仅满足了所有构件的垂直运输,而且为大量超重、超高及偏心构件的吊装创造了条件。K80/115附着式塔吊在国内尚属首次使用,可借鉴的成熟经验不多。施工中通过不断的摸索,很好地解决了塔吊的组装、顶升及施工工效等方面的难题,为工程的顺利进行创造了条件,塔吊平面布置如图1。
2.超高层建筑结构体系简析
每一种类型的建筑都有着不同的结构设计要求,先要综合考虑到建筑的主要用途,是民用还是商业,或者生产车间;再结合从实地勘察来的关于建筑要求的高度,地基的抗震烈度相关参数和数据,严格遵守我国建筑设计规范的安全可靠性原则,进行合理科学的结构设计,并选择符合设计方案的高层结构建筑体系。目前,我国的高层建筑结构体系一般有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系等可以供选择。
3.钢超高结构的建筑体系在设计施工的特点。
全钢结构的建筑体系在设计施工中有着很强的专业性和技术性要求,作为一种新型的建筑设计体系,有着自己的严格的设计施工要求,从地质地形的勘察测量,到对各种钢材料的选择运用,整体的框架的搭建,各部分大小构件的设计剪裁,到实地的施工安装,一直到后期的质量管理,质量的全面监控,及其对整体工程的保养维护,都是一个紧密结合的过程,对施工方的设计水平、技术能力、专业水平、管理能力等一系列综合能力提出了挑战。
一般而言,全钢结构建筑设计施工有着自己特性,加强对各种特点的研究,有助于正确的施工,减少失误。
首先,工序繁多。高层施工,立体施工,相互交叉施工,这是全钢高层建筑施工的第一特点,也是施工的难点之一,必须做好全面细致的科学设计,统筹安排,从设计施工到施工人员的安全保护,都要有着极其高的标准和要求。
其次,全钢结构施工多半位于高空,空间狭小,但由于工序繁多,需要准备的各种部件和施工器械品种繁多,操作人员的空间移动位置小,安全保障难度高,对众多的零部件和施工的构件无处安放,对升降传输速度安全性有着高端要求。
最后,工程进度控制难度大。高空作业,超高的施工标准,严格的施工规范,高端的材料处理,科学的安装,合理安全的拆迁等一系列巩固都受到了各种因素的影响,比如材料的质量,各种构件的传送,自然气候因素,焊接技术等各个方面。
三.钢结构建筑的施工技术操作
1.要做好施工前的各种准备。
首先,要经过实地勘察测量得到准确的各种数据,结合双方的建设协议,综合考虑各种影响因素,做出科学合理的工程设计,制定施工标准和施工规范,严格实行权责制度,做到目标明确,权责分明。
其次,在施工前要做好各种物料、装吊设备的准备和检测,保证施工要用到的各种机械设备够足够齐全,且都能够保持正常运行状态,同时,要做好对施工人员的培训,加强对相关技术的掌握,提高对各种机械的操控熟练程度,加强心理素质的测验和锻炼。
最后,要对即将施工的场地做出清理,对周边的人员和物品进行分离,同时,将各种即将用到的机械设备运输到现场合理布置。
2.以全钢结构施工中的钢柱安装为例做出简单技术分析
钢柱在整个全钢结构体系中起着重要的支撑作用,其安装关系到整个建筑的稳定和安全。因此,笔者将全钢结构施工的钢柱安装为例,探究其施工方法和施工技术,保证钢柱安装的质量。
节柱的标高具有及其重要的作用,如果出现差错,要做到随时随地科学严谨修改,同时,要密切和节柱的轴线检验,以保证二者之间的精确,为钢柱的安装做好准备。
在进行钢柱安装高空作业之时,要将钢爬梯等各种需要的施工构件准备好,并放到钢柱上。进行对钢柱的最后检查,看看钢柱的生产厂家生产的临时连接板是否稳定?若符合标准,则可以根据相关安装标准,采用螺栓开始固定,以保证施工时候随时应用。采用起吊设备,进行两点连接,同时起吊,于此,对钢柱的安装已初步完成。
3.钢柱安装质量受到的影响因素
(一)安装上存在着误差。主要由安装过程中碰撞及钢柱本身几何尺寸偏差引起,也包括校正过程中测量人员操作误差,须通过加强施工管理进行保证。
(二)焊接上存在着变形。钢梁施焊后,焊缝横向收缩变形对钢柱垂直度影响很大,由于本工程焊缝较厚,所以累计误差的影响比较大。因此,加强对焊接质量的监控,刻不容缓。
(三)大自然的日照温差。日照温差引起的偏差与柱子的细长比、温度差成正比。一年四季的温度变化会使钢结构产生较大的变形,尤其是夏季,在太阳光照射下,向阳面的膨胀量较大,故钢柱便向背向阳光的一面倾斜。
(四)缆风绳松紧不当。严禁利用揽风绳强行改变柱子垂偏值。此种做法,既不科学又不安全,难以对施工的质量产生积极意义。
四.关于钢结构超高建筑施工中的协调管理
1.进行施工人员的安全管理,由于全钢超高层的施工,都是立体高层施工,人员之间的上下空间重叠厉害,对各个楼层建设时期,要分开时段,实施分开分时段施工,避免高空坠物,同时,要加强施工人员上下运输和用电用火的监控。
2.对各种机械进行统一安排,严格按照施工程序进行,统一调度,统一进度,在使用高峰期,可以实时流水线作业或者是倒班制,提高机械的使用效率。
3.加强施工平面的管理。由于全钢超高层施工施工场地面向空中,施工场地受到限制,平面狭小,缺乏一定的空间摆放材料和施工器械,而在施工过程中,总会有大量的构件和设备进出。因此,要根据施工设计规范,随时进行场地的协调,对材料,设备的运输,摆放,加强管理监督,实施规范化摆放器械,保证场地的有序性。
五.结束语
钢超高结构建筑的施工具有极大的技术性和挑战性,施工单位必须做好科学合理的设计,设定严格科学的施工规范,并精心准备施工所用各种器械设备,加强对施工人员的培训,提高整个施工队伍的技术能力和综合素质。在施工时候既要保证施工进度,控制施工质量,又要结合施工的实际情况,从全局出发,统筹全局,兼顾细节,保证施工的科学合理性,保证整个全钢结构超高层施工的安全稳定,优质高效。为推动我国建筑业的进步,经济的发展,人们生活水平的提高,做出贡献。
参考文献:
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[2]万荣涛 浅谈超高层建筑钢结构施工技术 [期刊论文] 《浙江建筑》 -2009年3期
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关键词:钢结构;施工;管理
中图分类号: TU391 文献标识码: A
80年代以来,飞机库、侯机搂、体育场馆等高、空、大(高度、空间、跨度)建筑物中都广泛使用空间网架结构。我国自改革开放以来发展起来的高层钢结构(包括钢骨混凝土结构),大量进入民用建筑领域,使得钢结构建筑,在技术上更加成熟,在质量上更加稳定。 改革开放以来,我国经济迅猛发展,城市化进程突飞猛进,建筑行业炙手可热,这也引起了国家和行业的认识。钢结构工程的施工管理和施工工艺是整个工程中应该重点把握的关键环节。
一.钢结构特点
钢结构住宅体系自重轻,钢结构属于框架结构,以钢框架和钢筋混凝土框架做比较:在跨度相同情况下,钢梁高度是钢筋混凝土梁高度的一半。在承载力相同的情况下,钢柱面积是钢筋混凝土面积的1/4,可以大大减少基础造价。钢结构的延性好、塑性变形能力强,使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好,则使钢结构对动力荷载的适应性较强。在建筑物拆除时,大部分材料可以再用或降解,不会造成垃圾。钢结构防火性能差。随着温度的升高,强度就降低。当周围存在着辐射热,温度在150度以上时,就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾,结构温度达到500度以上时,就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级,通常都用混凝土或砖把它包裹起来。钢材易于锈蚀。钢材在潮湿环境中,特别是处于有腐蚀介质的环境中容易蚀,必须刷涂料或镀锌,而且在使用期间还应定期维护。
二.钢结构施工
1、图纸的会审工作
图纸是工程施工的依据,工程开工前专业技术人员对图纸进行会审,检查施工图纸中的“错、楼、碰、缺”,力争把问题解决的施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响熟悉图纸及项目有关的规范标准、工艺技术条件,充分领会设计意图。
2、施工组织设计的编制
施工组织设计是施工单位前面指导工程现场施工的的技术性文件,施工组织设计的完善程度直接影响工程的智联、进度。因此,钢结构安装工程施工组织设计的编制要保证以下要点:
2.1、质量保证体系和技术管理体系的建立;
2.2、质量、进度控制的措施和方法;
2.3、新工艺的应用;
2.4、施工计划(工期)的安排:
2.5、对工程项目的针对性。
3、安装前的检验工作
安装前需对重要的吊装机械、工具、钢丝绳及其他配件均须进行检验,保证具备可靠的性能,以确保安装的顺利及安全。
三.钢结构施工管理
1.钢结构施工管理的经验体会
1.1严管构建验收、进场、堆放
施工条件艰苦、场地空间狭小是目前钢结构施工过程中存在的普遍难题。在相对紧张的工期范围内,钢结构的层次越高,越要更高更严地要求构件堆场。避免对吊装及整体的施工过程造成不良的影响。
1.2选择、布置、装卸塔吊
超高层钢结构在施工过程中的核心设备就是塔吊,要综合考虑现场条件,建筑物布置以及钢结构的重量等实际因素选择和布置塔吊,同时要保证塔吊在装拆过程中的安全可靠,方便快捷。
1.3吊装的重要性
作为钢结构工程施工过程中的龙头工序,吊装的速度和质量对于整个施工工程都有着举足轻重的影响。
1.4严格把握测量控制
测量作为对于工程质量管理的控制阶段,严格控制超高层钢结构在施工过程中的轴线、垂直度、标高偏差等等能够衡量工程质量的几项重要的指标,为工程施工提供检查数据是十分必要的。由于钢结构施工过程中各个流程之间的相互联系与相互制约关系,正确选择测量控制方法,是保证工程测量标准度和提升工程进度的关键环节。
2.焊接技术
在钢结构的领域内,棚顶的铺设和焊接是最重要的一步。这道工序不但工作量大而且危险系数高。重点是它的进度快慢直接影响到整个工程。给焊接人员也带来了一系列的不必要麻烦,电焊机的合理运用就解决了这个问题。对于焊接这一个钢结构工程施工中的关键环节,必须有以下几点注意事项:对于同一个焊缝的焊接,应该连续施焊,确保一次性完成。如果不幸中断,应该先适当地采取后热和保湿措施,进行预热之后再重新焊接。为了避免风和雨对焊接质量的影响,保证焊接操作人员掌握好焊接技巧,避免自然力量对焊接的影响。 不允许将焊接卡码等一系列临时设施焊接在母材上,避免对母材的伤害。如果必须有这一施工过程,应该提前对母材进行适当的预热。 由于在彩带工艺孔中的肋板焊接条件比较低端,所以,每一名焊工的连续工作时间应该控制在两小时以内,并且要向工艺孔中辅助吹氧。
3.钢结构施工的安全防护要点
3.1预防高空坠物
高空作业人员要保证所携带的各种螺栓、工具都安放在专用工具袋中,在高空传递过程中不要随意抛掷,应该挂好安全绳,避免伤人。构件要牢固捆绑,使起吊点通过其重心位置,平稳吊开,避免摆动,不得在构件固定前解开吊装索具,防止构件伤人。由于钢梁的不规则工字形,捆扎点易滑动,所以在钢梁吊装过程中一定要牢固螺栓和钢梁上弦,起吊速度不宜太快,高空停留不宜太久,以防高空构件的脱落。确保构件连接安全可靠,才可以松钩和卸索,一定要控制好方向。
3.2预防吊装后结构失稳
吊装就位后,经过初校和临时固定后才能够卸钩,最后稳定后才可以拆除。屋盖构件的吊装,应该及时固定好屋面的支撑系统,保持其结构稳定。未经就位固定的单元体系,应该加地锚设置溜绳子固定。使得整体校正后符合空间体系要求。
3.3预防现场触电事故
对电箱设置门锁,要有专人负责,机械设备必须执行接地和重复接地的保护手段。电箱内的配置不适用额定蒂娜留偏大或者偏小的电熔丝,确保配置的电闸和漏电保护装置与设备的额定电流相匹配。工人下班前,一定要有专门人员对施工现场进行全面细致的检查,关闭电源、消灭火种、收起各种电线插头,放置开关箱内,若现场发生停电情况应立即拉下电闸。
3.4现场防火防爆
要进行现场的防火防爆,首先要配备灭火器等必要的防火防爆设施,安排专人监管。高空的焊接必须设置接火花斗,防止熔珠溅出。不要用油的手接触氧气瓶,不要将起重机等机械油弄到氧气瓶上。现场要设置乙炔、氧气搬运防震措施,禁止在阳光下暴晒,远离火源。
参考文献:
[1] 张峰 浅谈建筑钢结构的施工管理技术 [期刊论文] 《城市建设》 -2010年17期
[2] 王建坤 赵忆寒 钢结构建筑施工管理的技术漫谈 [期刊论文] 《商品与质量•建筑与发展》 -2013年3期