表面工程学在焊接方面的应用
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表面工程学在焊接方面的应用
摘要：综述焊接中的表面工程应用及发展历史、方向、前景，介绍目前几个目前应用比较广泛的表面工程技术，并对其性能、经济等方面进行比较。介绍爆炸焊接中表面工程技术应用。关键词：表面工程学，焊接，应用
Application of surface engineering in welding
Abstract：Surface engineering application of welding and the direction of development, prospect, present the application of surface engineering technology more widely, and compare its performance, economy etc.. The surface engineering techniques in the application of explosive welding.
Key Words：Surface engineering. Welding. Application
1.前言
表面工程学是多学科交叉、综合，多技术融合、集成的新兴学科，表面工程的最大优势是能够以低成本、低能耗制备出优于本体材料性能、多于本体材料功能，更加适宜于服役环境要求的新表面。表面工程学是材料科学与工程中发展最为迅速的学科之一，在机械制造、冶金、电子、汽车与船舶制造、能源与动力、航空航天等工业领域中起着举足轻重的作用，因此越来越受到广大工程技术人员的重视。
在焊接领域，表面工程学起着极其重要的作用，焊接材料表面经过预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理，改变焊接金属或非金属表面的形态、化学成分和组织结构域，以获得所需表面性能的系统工程。
表面强化、表面改性、表面防护以及表面修复在焊接领域的应用已有悠久的历史，但技术手段和技术内涵却在不断发展。在焊接初步发展之时，主要技术手段是手工电弧堆焊、埋弧自动堆焊和水蒸气保护振动电弧堆焊。70年代以后等离子堆焊、低真空熔结、CO2保护堆焊、氧-乙炔喷熔以及等离子喷涂、电弧喷涂、氧-乙炔喷涂等相继发展。进入80年代，化学气相沉积和物理气相沉积技术获得广泛应用，尤其是以激光束、电子束和离子束为代表的高能束技术趋于成熟，它以能量密度高、可控性好、加工精密等独特优点而被引用到表面熔覆、表面改性中。与此同时电刷镀、化学镀等镀覆技术以及超音速火焰喷涂技术也相继发展解决了设备制造与维修中的许多难题。
在新工艺手段不断涌现的同时，一些传统的工艺也在不断吸收新的科技成果丰富其内涵。新材料的开发为堆焊技术的发展注入了活力。70年代开发了基本性能达到钴基合金水平的无钴铁基堆焊合金，该材料成功用于国内50～300MW发电机组高温高压阀门密封面的制造及修复中，提高了产品质量，延长了阀门使用寿命，经济效益显著。80年代进一步开发了全面性能达到或超过Co基StelliteNo.6合金的无钴镍基堆焊材料，优于国内外已有的代钴材料，价格仅为钴基合金的一半，具有国际领先水平。该项目获得国家发明三等奖，并获中、美、英三国发明专利。八十年代末研究的无缝药芯焊带埋弧自动堆焊技术，不但可获得高合金堆焊材料，且熔敷效率高（>20kg/h），稀释率低（<30%），十多年来，已稳定用于要求抗高应力，强冲击磨损的水泥辊压机、混凝土泵等产品的堆焊，取得显著经济效益。
2.几种表面工程技术
表面工程最大的优势是能够以多种方法制备出优于基体材料性能的表面功能薄层，该薄层厚度一般从几十微米到几毫米，仅是工件整体厚度的几百分之一或几十分之一。但却使工件具有比基体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能。采用表面工程措施的费用一般只占产品价格的5％—10％，却可以大幅度地提高产品的性能及附加值，从而获得更高的利润。由于表面工程在节能、节材方面的显著功效，发展表面工程已经成为落实可持续发展战略的重要技术措施之一。
（1）电弧喷涂技术
在传统的电弧喷涂枪中，采用拉瓦尔喷射技术对喷枪喷嘴进行优化设计，使雾化气流速度由传统电弧喷涂的375m/s左右，提高到550～700m/s。电弧喷涂时，Al粒子的速度由250m/s 提高到342m/s，3Cr13粒子的速度由250m/s提高到388m/s。沉积率由60％提高到75％。Al涂层的拉伸结合强度提高114％，达到35MPa，3Cr13涂层的拉伸结合强度提高43％，达到43MPa，而高速电弧喷涂涂层的孔隙率只是传统电弧喷涂的三分之一。高速电弧喷涂的发展使传统的电弧喷涂在高结合强度、低孔隙率方面上了一个台阶，大大扩展了电弧喷涂技术的应用领域。
（2）激光重熔技术
激光重熔是用激光束将表面熔化而不加任何金属元素，已达到表面组织改善的目的。有些铸件的粗大树枝状结晶中常有氧化物和硫化物夹杂，以及金属化合物及气孔等缺陷，如果这些缺陷处于表面部位就会影响到疲劳强度、耐腐蚀性和耐磨性，用激光做表面重熔就可以把杂志、气孔、化合物释放出来，同时由于迅速冷却而使晶粒得到细化。
与激光淬火工艺相比，激光重熔处理的关键是使材料表面经历了一个快速熔化—凝固过程，所得到的熔凝层玮铸态组织。工件横截面沿深度方向的组织为：熔凝层、相变硬化层、热影响区和基材，如图1所示。因此也常称其为液相淬火法。
其主要特点如下：
a.表面熔化时一般不添加任何合金元素，熔凝层与材料基体是天然的冶金结合。
b. 在激光熔凝过程中，可以排除杂质和气体，同时急冷重结晶获得的组织有较高的硬度、耐磨性和抗蚀性。
c.其熔层薄，热作用区小，对表面粗糙度和工件尺寸影响不大，甚至可以直接使用。
（3）表面热扩渗技术
这一类型中包括有渗碳、渗氮、渗硼以及碳氮共渗、硫碳氮共渗等。渗碳和碳氮共渗渗碳工艺应用于焊接表面强化中都能提高焊接机构的寿命。进行渗碳处理时，主要的工艺方法有固体粉末渗碳、气体渗碳、以及真空渗碳、离子渗碳和在渗碳气氛中加入氮元素形成的碳氮共渗等。其中，真空渗碳和离子渗碳则是近20年来发展起来的技术，该技术具有渗速快、渗层均匀、碳浓度梯度平缓以及工件变形小等特点，将会在焊接材料表面尤其是精密焊接机构表面处理中发挥越来越重要的作用。
表面技术增多之后，呼唤着理论上的创新。要求对表面、界面、基体之间的相互关系有深刻的认识，要求对表面失效原理、表面技术、涂覆层性能、表面技术设计、涂覆层材料、预处理与后加工、表面检测、表面质量控制、使用寿命评估、表面施工管理、技术经济分析、三废处理等各环节上的问题进行综合系统的研究。在新的实践和新的形势下，表面工程作为一个综合、完整的概念而被提出，并建立了相应的学科体系，从而指导着表面工程的迅速发展。表面工程是在表面物理、表面化学和固体力学的理论基础上融汇了现代摩擦学、腐蚀与防护、材料学、焊接学、电子学、自动控制、无损检测以及环境工程等有关成果而发展起来的。表面工程涉及的学科领域十分宽广，已形成了一个巨大的技术体系。表面工程特定的研究对象，坚实的理论基础，独立的研究内容，成熟的研究方法，国家重点实验室的建立和比较规范的
学科体系，标志着表面工程作为一门学科趋向成熟。
3.爆炸焊接中的表面技术应用
爆炸焊接是用炸药作能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。它的最大特点是在一瞬间能将相同的、特别是不同的和任意的金属组合，工艺简单、迅速、连接牢固。它的最大用途是制造大面积的各种组合、各种形状和各种用途的双金属及多金属复合材料。这种技术是一种先进的表面工程技术，这类材料也是一类用途广泛的表面工程材料。
有以下特点：
（1）表面（复层）材料、本体（基层）材料都可以根据实际需要任意选择。
（2）爆炸焊接的表面材料和本体材料知见为冶金结合，结合强度很高。
（3）爆炸焊接后，表面和本体以及整体材料都会有相当程度的硬化和强化，即爆炸硬化和爆炸强化。这种硬化作用有利于才来哦耐腐蚀和耐磨性的提高，相当于两种表面技术（复合表面技术）的有效结合。而且强化有利于这类材料的强度设计。
（4）表面材料和本体材料的厚度及其厚度比都可以根据实际需要任意选择。
（5）表面爆炸复合材料的面积可达数十平方米，重量可达数十吨，用其制造的设备可达数百吨。
（6）表面爆炸复合才来哦可以是双层和多层。这些材料两侧都有不同的表面性能。
（7）表面爆炸复合材料可以承受多次和多种形式的压力加工（如轧制、冲压、旋压、锻压、挤压和拉拔等），机械加工（如切割、切削、校直、校平和成形等），以及焊接、热处理和爆炸成形等后续加工，而不致分层和开裂。
（8）爆炸焊接工艺很简单。
（9）爆炸焊接工艺及其产品的成本低廉。
（10）用爆炸焊接法获得的表面工程材料比用其他表面工程技术获得的表面工程材料有更好的使用性能。
爆炸焊接技术是一种先进的和卓有成效的表面工程技术，爆炸复合材料就是一类品种繁多和数量庞大，具有特殊物理、力学和化学性能以及应用广泛的表面工程材料。
参考文献
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焊接冶金学（基本原理）习题 绪论 1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？ 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？ 4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？ 5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？ 6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？ 7.什么是焊接，其物理本质是什么？ 8.焊接冶金研究的内容有哪些 第一章焊接化学冶金 1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？ 2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？ 3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？ 4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？ 5.氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？ 6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？ 7.氢对焊接质量有哪些影响？ 8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？ 9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。 10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？ 11. 氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？ 12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？ 13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？ 14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。 15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？ 16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？ 17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？ 18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。 19.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。 20.什么是焊接化学冶金过程，手工电弧焊冶金过程分几个阶段，各阶段反应条件有何不同，主要进行哪些物理 化学反应？ 21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义？
室内设计原理平时作业及参考答案 第三章室内设计与人体工程学 1、简述人体工程学的含义。 （1）人体工程学(Human Engineering)，也称人机工程学、人类工程学、人间工学、工效学(Ergonomics)、工程心理学、宜人学等等。工效学Ergonomics原出希腊文“Ergo”，即“工作、劳动”和“nomos”，即“规律、效果”，也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性，是第二次世界大战后发展起来的一门新学科。 （2）人体工程学是研究‘人—机—环境’系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的一门技术科学。（3）它以人—机关系为研究的对象，以实测、统计、分析为基本的研究方法。 （4）“机”的含义非常广泛，不仅指机械，还包括了人直接接触的各种器物 和设施，在户型设计中则主要指各类与人关系密切的建筑构件，如门、窗、栏杆、楼梯等。而“人”的含义则不仅指人体尺寸，还包括了其他的人体构造和生理特征问题。 2、简述国际人类工效学学会对人机工程学的定义。 人体工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。 3、简述我国对人机工程学的定义。 人体工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学、解剖学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合地进行人体结构、功能，心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。 4、简述人机工程学的特点。 （1）人体工程学的研究对象是“人－机－环境”系统中人、机、环境三要素之间的关系。 （2）人体工程学研究的目的是使人们在工程技术和工作的设计中能够使三者得到合理的配合，实现系统中人和机器的效能、安全、健康和舒适等的最优化。 （3）人体工程学从系统的总体高度来研究人、机、环境三个要素，将他们看成是一个相互作用、相互依存的整体。 5、什么是构造尺寸？什么是功能尺寸？二者分别是在什么情况下使用？ （1）构造尺寸：是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。可以测量许多不同的标准状态和不同部位。如手臂长度、腿长度、座高等。它对
焊接冶金学（基本原理） 部分习题及答案 绪论 一、什么是焊接，其物理本质是什么？ 1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。 2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 1、对被焊接的材质施加压力：目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2、对被焊材料加热(局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？ 钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。 1.温度场定义，分类及其影响因素。 1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类： 1)稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 2)非稳定温度场——温度场各点随时间而变动； 3)准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素： 1)热源的性质 2)焊接线能量 3)被焊金属的热物理性质
a.热导率 b.比热容 c.容积比热容 d.热扩散率 e.热焓 f.表面散热系数 4)焊件厚板及形状
第一章 二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？ 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。(100-1200℃) 1)水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高 温度下析出 2)某些物质分解:形成Co，CO2，H2O，O2等气体 3)铁合金氧化：先期氧化，降低气相的氧化性 2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1)温度高：1800－2400℃ 2)与气体、熔渣的接触面积大：1000－10000 cm2/kg 3)时间短速度快：；熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合. 3、熔池反应区 1)反应速度低 熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s 2)熔池温度不均匀的突出特点 熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应 3)具有一定的搅拌作用 促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而，没有熔滴阶段激烈。 三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？ 1、种类：金属及熔渣蒸气 2、来源： 1)焊接材料 2)气体介质
人机工程学的基本内容和原理 1 人机工程学( Ergonomics) 人机工程学是一门新兴的边缘科学。它起源于欧洲, 形成和发展于美国。人机工程学在欧洲称为Ergonomics, 这名称最早是由波兰学者雅斯特莱鲍夫斯基提出来的, 它是由两个希腊词根组成的。”ergo”的意思是”出力、工作”, ”nomics”表示”规律、法则”的意思, 因此, Ergonomics的含义也就是”人出力的规律”或”人工作的规律”, 也就是说, 这门学科是研究人在生产或操作过程中合理地、适度地劳动和用力的规律问题。人机工程学在美国称为”Human Engineering”( 人类工程学) 或”Human Factor Engineering”( 人类因素工程学) 。日本称为”人间工学”, 或采用欧洲的名称, 音译为”Ergonomics”, 俄文音译 名”Эргнотика”在中国, 所用名称也各不相, , 有”人类工程学”、”人体工程学”、”工效学”、”机器设备利用学”和”人机工程学”等。为便于学科发展, 统一名称很有必要, 现在大部分人称其为”人机工程学”, 简称”人机学”。”人机工程学”的确切定义是, 把人—机—环境系统作为研究的基本对象, 运用生理学、心理学和其它有关学科知识, 根据人和机器的条件和特点, 合理分配人和机器承担的操作职能, 并使之相互适应, 从而为人创造出舒适和安全的工作环境, 使工效达到最优的一门综合性学科。 2 人—机系统( Man-Machine systems) ”人—机系统”, 就是人和一些机器、装置、工具、用具等为完成某项工作或生产任务所组成的系统。更确切地说, 这种系统还应包括环境条件在内。因此, 人—机系统实际上是指人—机—环境组成的一个不可分割的整体。人—机系统的范围是很广阔的, 有简单的, 也有复杂的, 如人用铅笔书写, 就是一个简单的人—机系统; 又如船员驾驶轮船, 飞行员驾驶飞机, 司机开动汽车, 就是一些较复杂的人—机系统。在人—机系统中, 包括人、机器和环境三个组成部分, 而每个组成部分可称为一个分系统或子系统。机器分系统具有控制器和显示器( 显示器的种类
人机工程基本原理 1 人机工程学（Ergonomics） 人机工程学是一门新兴的边缘科学。它起源于欧洲，形成和发展于美国。人机工程学在欧洲称为Ergonomics，这名称最早是由波兰学者雅斯特莱鲍夫斯基提出来的，它是由两个希腊词根组成的。“ergo”的意思是“出力、工作”，“nomics”表示“规律、法则”的意思，因此，Ergonomics的含义也就是“人出力的规律”或“人工作的规律”，也就是说，这门学科是研究人在生产或操作过程中合理地、适度地劳动和用力的规律问题。人机工程学在美国称为“Human En gineering”（人类工程学）或“Human Factor Engineering”（人类因素工程学）。日本称为“人间工学”，或采用欧洲的名称，音译为“Ergonomics”，俄文音译名“Эргнотика”在我国，所用名称也各不相，，有“人类工程学”、“人体工程学”、“工效学”、“机器设备利用学”和“人机工程学”等。为便于学科发展，统一名称很有必要，现在大部分人称其为“人机工程学”，简称“人机学”。“人机工程学”的确切定义是，把人—机—环境系统作为研究的基本对象，运用生理学、心理学和其它有关学科知识，根据人和机器的条件和特点，合理分配人和机器承担的操作职能，并使之相互适应，从而为人创造出舒适和安全的工作环境，使工效达到最优的一门综合性学科。 2 人—机系统（Man-Machine systems） “人—机系统”，就是人和一些机器、装置、工具、用具等为完成某项工作或生产任务所组成的系统。更确切地说，这种系统还应包括环境条件在内。所以，人—机系统实际上是指人—机—环境组成的一个不可分割的整体。人—机系统的范围是很广阔的，有简单的，也有复杂的，如人用铅笔书写，就是一个简单的人—机系统；又如船员驾驶轮船，飞行员驾驶飞机，司机开动汽车，就是一些较复杂的人—机系统。在人—机系统中，包括人、机器和环境三个组成部分，而每个组成部分可称为一个分系统或子系统。机器分系统具有控制器和显示器（显示器的种类很多，有视觉的、听觉的，触觉的等）。人，这一分系统在看到（或听到，触到）显示器的显示时，就要决定如何去控制，如何去操作。如果有必要调节时，即可通过人体的动作去进行操纵。整个人—机系统是在各种不同的环境里工作。而环境条件又不同程度地影响着各个分系统的工作。可见，在人—机系统中，人同机器、环境的关系总是相互作用，相
【焊接工程学】复习思考题 第一篇 1.焊接：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子（或分子）间的结合而形成永久性连接的工艺过程。 焊接性：金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。 焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。 焊接温度场：焊接时焊件上各点的温度每一瞬时都在变化，而且是有规律的变化，故每一瞬时焊件上各点的温度分布我们称之为焊接温度场。 熔合区：是焊缝和母材的交界区，是焊接接头中焊缝金属向热影响区过渡的区域 稀释率：金属熔焊或堆焊时，熔敷金属被稀释的程度，用母材或预先堆焊层金属在焊缝金属中所占的百分比(即熔合比)来表示 焊接工艺规范：是指对焊接工艺过程中有关技术要求所做的一系列统一规定。 焊接坡口：根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽。 2.焊接方法有哪几大类？焊接热源有哪几种？ 添加：混合气体保护焊（MAG）、闪光混焊、波峰钎焊、烙铁钎焊 热源主要有：电弧热、化学热、电阻热、高频感应热、摩擦热、等离子焰、电子束、激光束等 3.焊机和焊接辅助装置有何区别？ 焊机是焊接生产过程中的核心设备，它包括焊接电源、焊接控制箱、焊接机头，有自己独立系统，不属于焊接机械装备的范畴。而焊接机械装备相对于焊机是处于辅助地位的，是配合焊机进行焊接生产，有利于实现焊接生产机械化、自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助机械装置和设备。 4.焊接自动化系统应包括哪些技术内容？ 焊接设备、机头移动装置、焊件移动装置、控制装置、传感装置、机械手机械人。 5.焊接机器人由哪几部分构成 焊接机器人的组成：操作（执行）部分、控制部分、动力源及其传递部分、工艺保障部分。 6.焊接技术管理包含哪些内容？ 内容：根据不同的工程结构，选择合适的焊接工艺方法，确定焊接工艺参数，制订焊接施工方案和焊接工艺卡或工艺规程，并在具体工程中组织实施。 最主要环节：材料的焊接性试验、焊接工艺评定、制订焊接工艺规程。（下面部分了解即可）材料的焊接性试验：对材料焊接性进行评定的过程。（工艺焊接性、使用焊接性、冶金焊接性和热焊接性） 焊接工艺评定：在确认了材料的焊接性后，用于验证拟定的焊接工艺的可靠性。 制订焊接工艺规程：焊接工艺规程是知道焊接施工生产的重要技术标准。通常由行业或企业自行制订并实施。
第三章：合金结构焊接热影响区（ HAZ最高硬度 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（ 1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si 。（ 2）细晶 强化，主要强化元素： Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V. ；正火钢的强化方式：（ 1）固溶强化， 主要强化元素：强的合金元素（ 2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo （ 3）沉淀强化，主要强化元素： Nb,V,Ti,Mo. ；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200 C以上的热影响区可能产生粗晶脆 化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制 A长大及组织细化作用被 削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、 M-A 等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。 2. 分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小 于0.4 %，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠 光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏 体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达 到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200 C以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆 化，韧性明显降低，Q345钢经过600CX 1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂 SJ501，焊丝H08A/H08MnA电渣焊：焊剂HJ431、 HJ360焊丝H08MnMo A CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100?150C。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600?650 C回火。电渣焊 900?930 C正火，600?650 C回火 3. Q345与Q390焊接性有何差异？ Q345焊接工艺是否适用于 Q390焊接，为什么？答：Q345与Q390都属 于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345,从而使Q390的碳当量大于 Q345,所以Q390 的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345,其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于 Q390的焊接， 因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。 4. 低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？答：选择原 则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。 5. 分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如 （14MnMoNiB HQ70 HQ80）的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。（P81）答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影 响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：①要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一自回火” 作用，以防止冷裂纹的产生；② 要求在800~500C之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术 ; 典型的低碳调质钢在 Wc> 0.18 %时不应提高冷速，Wc< 0.18 %时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于 481KJ/cm；当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800?500C的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使 热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括层间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。 6. 低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质 状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？答：低碳调质钢：在循环作用下， t8/5 继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由
人机工程基本原理人机工程 学 人机工程基本原理 人—机系统 （Man-Machine systems） “人—机系统”，就是人和一些机器、装置、工具、用具等为完成某项工作或生产任务所组成的系统。更确切地说，这种系统还应包括环境条件在内。所以，人—机系统实际上是指人—机—环境组成的一个不可分割的整体。人—机系统的范围是很广阔的，有简单的，也有复杂的，如人用铅笔书写，就是一个简单的人—机系统；又如船员驾驶轮船，飞行员驾驶飞机，司机开动汽车，就是一些较复杂的人—机系统。在人—机系统中，包括人、机器和环境三个组成部分，而每个组成部分可称为一个分系统或子系统。机器分系统具有控制器和显示器（显示器的种类很多，有视觉的、听觉的，触觉的等）。人，这一分系统在看到（或听到，触到）显示器的显示时，就要决定如何去控制，如何去操作。如果有必要调节时，即可通过人体的动作去进行操纵。整个人—机系统是在各种不同的环境里工作。而环境条件又不同程度地影响着各个分系统的工作。可见，在人—机系统中，人同机器、环境的关系总是相互作用，相互配合和相互制约的，但人始终起着主导
作用。因此，为了能充分地发挥人和机器的作用，使整个人—机 系统可靠、安全、高效，以及操作方便和舒适，设计人—机系统 时就得充分考虑人和机器的特征与功能，使之相互协调配合，构 成有机整体，达到生产和工作的最佳效果。 人—机系统设计 （Man-Machine systems design） 人们要完成某项工作或生产任务，就需要一定的机器或装置，但是有些机器或装置适合人的生理机能和心理特征，人们工作起 来就感到舒适和省力，效率高而且安全。而有些则不是这样。所以，在设计机器或装置时，要尽可能考虑人体的机能和人的心理 特征，力求在人操纵机器时所接触的部位尽量符合人体的各种因素。须使人体骨架结构能够适应它，肌肉组织能够操纵它，精神 系统能够控制它。同时，还须在使用这些机器或装置时，保证人 体安全。如果这些目标达不到，那么，人们所有期望的结果—事 故就很可能发生。人机工程学的这一基本思想是设计机器或作业 空间时必须考虑的。一般来说，人—机系统的设计可分六个阶段，即（1）调查研究；（2）编制设计任务书；（3）编制实施方案；（4）技术设计和施工图设计；（5）模型的制作；（6）人—机系 统的制作与鉴定。这些设计过程虽有先后次序之分，但各阶段之 间却有着密切的联系，也可相互穿插进行。 确定式反应 当有了某些刺激或信号时，人们常常就按照自己的经验和习
焊接冶金学材料-焊接性课后习题答案 第一章：概述 第二章：焊接性及其实验评定 1.了解焊接性的基本概念。什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 答：焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。影响因素：材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境。 第三章：合金结构钢 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以
上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。 2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。 答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火
人体工程学理论 一、人体工程学在沙发设计上的应用 人体工程学是关于技术和人协调关系的科学，近年来经常出现在家具企业的的宣传页上。以人为本是沙发设计的人体工程学的核心，也就是沙发的设计要具备舒适性，功能性和安全性三个基本的原则。沙发设计中的人体工程学理念要求把使用产品的人作为产品设计的出发点，要求产品的外形，色彩，性能等都围绕人的生理，心理来设计。 1.沙发设计与人的行为 沙发是现代客厅家居和办公空间接待区、会谈区的主要家具。因为使用沙发的人群和场合不同，所以人们在生理和心理上对沙发的功能、尺度、体量、形态、色彩等设计要素的要求也各不相同。以家居沙发为例。坐感松软、靠背支撑到头部，可以在多种坐卧姿态下使用的沙发适用于热爱休闲和自由生活方式的中青年，尤其是男士、老人身体衰弱、行动迟钝、调整坐姿不方便，因此老年人使用的沙发其座面和靠背都不宜过软座面倾斜角度不能过大，座高稍低，并需设置高度适宜的扶手。 沙发设计中，设计师在分析室内空间和人文环境需求的同时对人的行为的考虑是非常必要的。这不仅需要设计师细致地观察使用者的行为习惯而且要从表面的行为进一步探究产生这些行为的原因深化产品的"舒适性"、"功能性"和"安全性"。 2.沙发设计与人的坐姿 理想的沙发应当坐感舒适、起坐方便。当人就坐时，大腿平放，双足着地身体重心自然略向后倾脊柱呈正常形态、体压分布合理、全身肌肉放松、血液循环畅通、姿态舒适。 沙发设计时，沙发座高、座深、座面倾斜角、靠背倾斜角、座面和靠背的曲度等功能尺寸的确定需要充分考虑到人类坐姿的合理性和舒适性。如若设计不当，不仅会影响到沙发的使用，甚至会影响到人的健康。当人们坐在座面后部使用靠背时足跟支撑不到地面、甚至整个足部悬
第一章 1、解释下列名词：焊接电弧、热电离、场致电离、光电离、热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射、热阴极型电极、冷阴极型电极。 焊接电弧：由焊接电源提供能量，在具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 热电离：气体粒子受热的作用而产生电离的过程。 场致电离：在两电极间的电场作用下，气体中的带电粒子的运动被加速，最终与中性粒子发生非弹性碰撞而产生电离。 光电离：中性粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程。 热发射：固态或者液态物质（金属）表面受热后其中的某些电子具有大于逸出功的动能而逸出表面的现象。 场致发射：当固态或者液态物质（金属）表面空间存在强电场时，会使阴极较多的电子在电场的作用下获得足够的能量而克服电荷之间的静电吸引而发射出表面。 光发射：当固态或者液态物质（金属）表面接受光射线的辐射能量时，电极表面的自由电子能量增加最后飞出电极表面的现象。 粒子碰撞发射：当高速运动的粒子（电子或正离子）会碰撞金属电极表面，将能量传给电极表面的电子，使电子能量增加并飞出电极表面的现象。 冷阴极型电极：当使用钢，铜，铝等材料作为阴极时，其熔点和沸点都较低，阴极温度不可能很高，热发射不能提供足够的电子，这种电弧称为“冷阴极电弧”，电极称为“冷阴极型电极”。 热阴极型电极：当使用钨，碳等材料作阴极时，其熔点和沸点都较高，阴极可以被加热到很高的温度，电弧阴极区的电子可以主要依靠阴极热发射来提供，这种电弧称为“热阴极电弧”，电极称为“热阴极型电极”。 2、试述电弧中带电粒子的产生方式。 答：电弧中的带电粒子指的是电子、正离子和负离子。赖以引燃电弧和维持电弧燃烧的带电粒子是电子和正离子，这两种带电粒子的产生主要依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个过程。 气体的电离形式有：热电离，场致电离和光电离。 电子发射方式有：热发射场致发射光发射粒子碰撞发射 3、焊接电弧由哪几个区域组成？试述各区域的导电机构。 （1）焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。 （2）阴极区的导电机构有以下三类： A 热发射型——当采用W、C等热阴极型材料作为阴极，而且流过大电流时能发 生热发散性导电。 B 场致发射型——当采用Cu、Fe、Al等冷阴极型材料作为阴极，或采用W、C等 热阴极型材料作为阴极但电流比较小时，主要发生场致发射型导电。 C 等离子型——低气压钨极氩弧焊或使用冷阴极、小电流时容易产生的一种导电 机构。 阳极区的导电机构——阳极区主要接受来自弧柱的电子流，同时，还要向弧柱区发射正离子流。根据电弧电流密度的大小，阳极区可以通过两种方式提供正离子。 A 场致电离——电流密度较小时 B 热电离——电流密度较大 4、何谓最小电压原理？ 答：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保
课程教学 大纲编号： 南京理工大学泰州科技学院 课程教学大纲 课程名称：人机工程学 课程学分：3 执笔人：汪惠芬周建中 审订人：龚光容 修（制）订日期：2013.10 一、课程的性质、地位与任务
理， 。 ， 人机工程学是一门新兴的边缘学科，它与国民经济各部门都有密切关系。人机工程学运用人体 测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合地进行人体结构、 功能、心理以及力学等问题的研究，研究如何正确处理人、机器及其工作环境之间的相互关系、相 互作用，设计能使操作者发挥最大效能的机械、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适 位置等。 二、课程的教学目标与基本要求 通过本课程的学习，要求了解并掌握人机工程学的基本概念、基本原掌握人机系统设计的一般方 法，在明确系统总体要求的前提下，分析和研究人、机、环境三个要素应具备的功能及其对系统总体性能 的影响，寻求人机系统最优组合方案能应用人机工程学知识指导具体产品的设计使人机系统工作安全、 高效、可靠。通过各个教学环节培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。 三、课程内容 1 人机工程学概论 1.1 人机工程学的命名及定义 1.1.1 了解人机工程学的命名 美国“Human Engineering”,西欧 Ergonomics ，我国：人体工程学、人机工程学等。 1.1.2 了解人机工程学的定义 国际人类工效学 IEA 的定义，《辞海》的定义，美国 W.B.伍德森的定义 1.2 人机工程学的起源与发展 1.2.1 经验人机工程学 F.W.泰罗。使人适应于机器 1.2.2 科学人机工程学 重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人 1.2.3 现代人机工程学 使人-机-环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能 1.3 人机工程学的研究内容与方法 1.3.1 了解人机工程学的研究内容 七个分支，四个主要方面 1.3.2△了解人机工程学的研究方法 实验法和非实验法及其内容 1.4 人机工程学体系 1.4.1△了解人机工程学的学科体系 人体科学、环境科学为上肢，管理科学、人文科学为下肢，工程技术科学为驱干，系统 论、模型论、优化论为支撑。 1.5 人机工程学与工业设计 了解人机工程学与工业设计的区别和联系 1.6 学科的应用 1.6.1 学科研究的课题 主要讲授应用于工业设计的 5 各方面
1.第一章 1、氮对焊接质量的影响? (1).有害杂质(2).促使产生气孔(3).促使焊缝金属时效脆化。 影响焊缝含氮量的因素及控制措施? 1）、机械保护2)、焊接工艺参数（采用短弧焊;增加焊接电流; 直流正接高于交流，高于直流反接（焊缝含N量）; 增加焊丝直径;N%，多层焊>单层焊;N%，小直径焊条>大直径焊条3)合金元素( 增加含碳量可降低焊缝含氮量;Ti、Al、Zr和稀土元素对氮有较大亲和力 2.、氢对焊接质量的影响? 1）.氢气孔2)、白点3)、氢脆4)、组织变化和显微斑点5)、产生冷裂纹控制氢的措施? 1)、限制焊接材料的含氢量，药皮成分2)、严格清理工件及焊丝：去锈、油污、吸附水分3)、冶金处理4)、调整焊接规范5)、焊后脱氢处理 3、氧对焊接质量的影响? 1）、机械性能下降；化学性能变差2）、产生CO气孔,合金元素烧损3）、工艺性能变差应采取什么措施减小焊缝含氧量? 1)纯化焊接材料2)控制焊接工艺参数3)脱氧 4.CO2保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝，为什么？ 答：采用高锰高硅焊丝，原因:(1)Mn,Si被烧损;(2)Mn，Si联合脱氧。 5.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？ 答：L=(FeO)/[FeO] T↑L↓，焊接温度下L>1 同样温度下，FeO在碱性渣中比酸性渣中更容易向金属中分配 在熔渣含FeO量相同的情况下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多。 然而碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条低 碱性焊条药皮的氧化势小的缘故 6为什么焊接高铝钢时，即使焊条中不含SiO2，只是由于水玻璃作粘结剂焊缝还会严重增硅？ 答：Al和O的亲和力比Si和O的亲和力大，Si烧损少，水玻璃中的Si能大量的过渡到金属中。 7.为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁、锰铁和钛铁为脱氧剂？ 答：酸性焊条含SiO2多，与MnO2 （脱氧产物）形成复合氧化物，，降低O含量，使渣中MnO2含量降低，浓度降低，从而使熔敷金属中的氧化物向渣中过渡，达到脱氧的目的。在碱性渣中MnO的活度系数较大，不利于锰脱氧而碱性渣中Si的脱氧效果较好,硅的脱氧能力比锰大，但生成的SiO2熔点高，不易聚合为大的质点,SiO2与钢液的界面张力小，润湿性好，不易从钢中分离，易造成夹杂锰和硅按适当比例加入金属中进行联合脱氧时可以得到较好的脱氧效果. 优点：脱氧产物MnO·SiO2熔点低，比重小，易聚成球，浮到渣中去，减少焊缝夹杂物[Mn]/[Si]=3～7时效果最佳 8.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。 答：1）氧化问题：碱度大，则含SiO2等酸性氧化物就少，使FeO的活度大，容易向金属中扩散，使焊缝增氧。因此在熔渣含FeO含量相同的情况下碱性渣的焊缝含氧量比酸性渣多。 2）脱氧问题：碱性渣中MnO活度较大，不利于Mn脱氧，且碱度越大，Mn的脱氧
人机工程学在现代设计中的作用和意义 摘要 人机工程学和现代设计的主导思想都是以人为核心,研究人与物之间的协调关系,这说明了人机工程学的理论“产品设计要适合人的生理和心理因素”与现代设计的观念“创造的产品应同时满足人们的物质与文化需求”表达的意义和研究的内容是一致的。本文主要研究人机工程学在现代设计中的作用和意义。 关键词人机工程学现代设计作用意义 1.人机工程学和现代设计的概念及其研究范畴 人机工程学是由多门不同领域的学科互相渗透、汇聚而成的边缘学科,是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素,研究人和机器及环境的相互作用,研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。通常人机工程学把人———机———环境系统作为一个统一的整体来研究,以创造出最适合于人操作的机械设备和作业环境,使人———机———环境系统相协调,从而获得系统的最高综合效能。从中我们可以看出人机工程学要求任何产品和环境的设计都要以人为中心,满足人的生理和心理的需求。 现代设计是一项综合性的规划活动,是一个为了满足人们使用而创造新型产品和改进产品的过程,是一门技术与艺术相结合的学科,它同时受到环境和社会形态、文化观念以及经济等方面的制约和影响,即现代设计是功能与形式,技术与艺术的统一。现代设计,其核心是以“人”为中心,也就是说,任何工业产品的设计都必须充分考虑人的因素,满足人的需要,着重研究“物”与“人”之间的协调关系,在产品
的设计中要充分考虑物的宜人性。 人机工程学和现代设计的主导思想都是以人为核心,研究人与物之间的协调关系,这说明了人机工程学的理论“产品设计要适合人的生理和心理因素”与现代设计的观念“创造的产品应同时满足人们的物质与文化需求”表达的意义和研究 的内容是一致的。 2. 人机工程学在现代设计中的作用 人机工程学的加入为现代设计中的产品本身的功能合理性提供了科学依据,如搞纯物质功能的创作活动,不考虑人机工程学的需求,那将是创作活动的失败。在第二次世界大战期间,由于战争的需要,很多国家大力发展效能高威力大的武器和装备,但只是注重新式武器和装备的功能研究,而忽视了其中“人的因素”,因而 由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。失败的教训告诉我们如何解决“产品”与人相关的各种功能的最优化,创造出与人的生理和心理机能相协调的“产品”,在现代设计过程中加入人机工程学原理，这才是产品设计的最终目的之所在。 12 3 4 5 3人机工程学在现代设计中的意义 人机工程学和现代设计在基本思想与工作内容上有很多一致性,都是研究人与物之间的关系.人机工程学的基本理论是产品设计要适合人的生理、心理因素".现代设计是一个为了人们使用而创造新型和改进产品的过程,其核心是以"人"为中心,也就是说,任何工业产品的设计都必须充分考虑人的因素.人机工程学在 现代设计中的应用对于整个工业领域发展的影响及产品的优质程度起着关键性的作用 人机工程学因素往往是企业提高其竞争力的手法之一。若说“人性化产品”是与“人”合为一体的产品设计，“人机工程因素”则是设计工业产品时的人机
Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 人机工程学的基本概念和 定义正式版
人机工程学的基本概念和定义正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1．人机工程学的基本概念和定义 在人机工程学发展的不同历史时期，不同的学者提出过多种关于人机工程学的定义，分别反映了当时人机学学科思想的侧重点。这里优先介绍国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）对人机工程学所下的定义。因为这个定义反映了人机工程学已经相对成熟时期的学科思想，也为各国多数学者所认同。该定义如下： 人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因
素（研究对象）；研究人和机器及环境的相互作用（研究内容）；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（研究目的）。 这个定义的三句话，分别阐明了人机学的研究对象、研究内容和研究目的。 第一句话指出人机学的研究对象，是工作环境中的解剖学、生理学、心理学等方面的因素。这些因素除了工业设计以外，还与管理工程、劳动科学、安全工程、环境工程等领域有关。单就工业设计的三类设计而言，产品是给人用的、视觉传达是供人看的、环境是为人在其间生活、工作的，当然三类设计都涉及到人的解剖学、生理学、心理学因素，它们便是
编号：SM-ZD-29482 机械设计与人机工程学Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
机械设计与人机工程学 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查 和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目 标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 摘要：论述了人机工程学对于机械产品设计的重要性，指出人机结合及人机功能分配的主要研究内容，对人体感觉功能与设计关系的协调提出了具体建议。 关键词：人机系统；环境条件；人机工程 人机工程学是研究人的特性及工作条件与机器相匹配的科学。它把人和机器视为一个有机结合的系统，指出机器应该具有什么样的条件才能使人付出适宜的代价后可获得整个系统的最佳效益。人机工程学不仅涉及到工程技术理论，还涉及到人体解剖学、生理学、心理学以及劳动卫生学等。认真研究这门科学，可以创造出最佳设计和最适宜的条件，使人机实现高度协调统一，形成高效、经济、安全的有机系统。 1 人机匹配与人机系统总体设计 人机匹配是指人的特性与机器特性的适当配合。在人机系统中，人是系统的主体，机器是人创造出来的，机器
绪论 1)焊接：焊接是指被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。 2)焊接、钎焊和粘焊本质上的区别: 焊接：母材与焊接材料均熔化，且二者之间形成共同的晶粒； 钎焊：只有钎料熔化，而母材不熔化，在连接处一般不易形成共同晶粒，只有在母材和钎料之间形成有相互原子渗透的 机械结合； 粘焊：既没有原子的相互渗透而形成共同的晶粒也没有原子间的扩散，只是靠粘接剂与母材的粘接作用。 3)熔化焊热源：电弧热、等离子弧热、电子束、激光束、化学热。 压力焊和钎焊热源：电阻热、摩擦热、高频感应热。 4)焊接加热区可分为活性斑点区和加热斑点区 5）焊接温度场：焊接时焊件上的某瞬时的温度分布称为焊接温度场。 6）稳定温度场：当焊件上温度场各点温度不随时间变化时，称之 7）准稳定温度场：恒定功率的热源作用在焊件上做匀速直线运动时，经过一段时间后，焊件传热达到饱和状态，温度场会达到暂时稳定状态，并可随着热源以同样速度移动。 8）焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程。 第一章 1）平均熔化速度：单位时间内熔化焊芯质量或长度。 平均熔敷速度：单位时间内熔敷在焊件上的金属质量称为平均熔敷速度。 损失系数：在焊接过程中，由于飞溅、氧化、蒸发损失的一部分焊条金属(或焊丝)质量与熔化的焊芯质量之比称焊条损失系数。 熔合比：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。 熔滴的比表面积:表面积与质量之比2）熔滴过渡的形式：短路过渡、颗粒状过渡和附壁过渡。 3）熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分就是熔池。 4）焊接过程中对金属的保护的必要性： （1）防止熔化金属与空气发生激烈的相 互作用，降低焊缝金属中氧和氮的含量。 （2）防止有益合金元素的烧损和蒸发而 减少，使焊缝得到合适的化学成分。（3） 防止电弧不稳定，避免焊缝中产生气孔。 5）手工电弧焊时的反应区：药皮反应区、 熔滴反应区和熔池反应区。 6）药皮反应区主要物化反应有： 1 水分蒸发： 2 有机物燃烧和分解： 3 铁合金氧化： 7）熔滴反应区的特点： 1 熔滴温度高，熔滴金属过热度大； 2 熔滴与气体和熔渣的接触面积大； 3 各相之间的反应时间短； 4 熔滴与熔渣发生强烈的混合。 8）焊接区气体来源： 1焊接材料：焊接区内的气体主要来源 于焊接材料。焊条药皮、焊剂及焊丝药芯 中都含有造气剂。 2热源周围的气体介质：热源周围的空 气是难以避免的气体来源，而焊接材料中 的造气剂所产生的气体，不能完全排除焊 接区内的空气。 3焊丝和母材表面上的杂质：焊丝表面 和母材表面的杂质，如铁锈、油污、氧化 铁皮以及吸附水等，在焊接过程中受热而 析出气体进入气相中。 气体的产生： 1 有机物的分解和燃烧 2 碳酸盐和高价氧化物的分解 3 材料的蒸发 9）氮对金属的作用： 焊接时电弧气氛中氮的主要来源是 周围的空气。 焊接时空气中的氮总是或多或少地 会侵入焊接区，与熔化金属发生作用。 氮对焊接质量的影响： 1 促使焊缝产生气孔：液态金属在高温时 可以溶解大量的氮，凝固结晶时氮的溶解 度突然下降，过饱和氮以气泡形式从熔池 中逸出，若焊缝金属的结晶速度大于氮的 逸出速度时，就形成气孔。 2 氮是提高低碳、低合金钢焊缝强度，降 低塑性和韧性的元素。如果熔池中含有比 较多的氮，一部分氮将以过饱和的形式存 在于固溶体中；另一部分氮则以针状氮化 物Fe4N的形式析出，分布于晶界或晶内， 因而使焊缝金属的强度、硬度升高，而塑 性、韧性，特别是低温韧度急剧下降。 3 氮是促使焊缝金属时效脆化的元素：焊 缝金属中过饱和的氮处于不稳定状态，随 着时间的延长，过饱和的氮逐渐析出，形 成稳定的碳氮化物Fe4N，因而使焊缝金属 的强度增加、塑性、韧性降低。 4 氮可以作为合金元素加入钢中。在焊缝 金属中加入能形成稳定氮化物元素，如 RE、A1、Ti、Zr等，可以抑制或消除时效 现象。 控制焊缝合氮量的措施 1 加强焊接区的保护 （1）焊条药皮的保护作用，取决于药皮 的成分和数量。 （2）药芯焊丝的保护效果，取决于保护 成分含量和形状系数。 2 焊接工艺参数的影响 （1）U↑（电弧长度↑），氮可以与熔滴 作用时间τ↑，S N ↑，应尽量采用短弧 焊。 （2）I↑，熔滴过渡频率f↑,熔滴阶段作 用时间τ↓, S N↓ 。 直流正极性焊接时焊缝含氮量比反 极性(焊条接正极，工件接负极)时高。 （3）焊接速度对焊缝的含氮量影响不大。 （4）增加焊丝直径，熔滴变粗，焊缝含 氮量下降。 （5）多层焊时焊缝含氮量比单层焊时高， 这与氮的逐层积累有关 3 利用合金元素控制焊缝合氮量： (1)增加焊丝或药皮中的含碳量可降 低焊缝的含氮量，其原因是： a)碳能够降低氮在铁中的溶解度。 b)碳氧化生成CO、CO2加强保护作用， 降低了氮分压。 c)碳的氧化引起熔池沸腾，有利于氮 的逸出。 (2)Ti、A1、Zr和稀土元素对氮有较大 的亲合力，能形成稳定的氮化物。并且这 些氮化物不溶于铁水，而进入熔渣中。这 些元素对氧的亲力也很大，因此，可减少 气相中NO的含量，这在一定程度上减少 了焊缝的含氮量。 10）焊缝金属中的氢 扩散氢：氢原子及离子半径很小，可 以在焊缝金属晶格中自由扩散，故被称为 扩散氢。 残余氢：氢扩散到金属的晶格缺陷、