焊接技能培訓的關鍵是焊接熔池的控制

張村亮

（龍巖華僑職業中專學校，福建 龍巖 364000）

熔化焊的焊接熔池是指由熔化的局部母材和填充材料所組成的具有一定幾何形狀的液態區域。而焊縫是指熔池凝固后所形成的固態區域。因此焊接熔池和焊縫之間存在著內在的、必然的聯系。也就是說焊縫金屬的組織和性能不僅取決于焊縫的相變行為，而且受到焊接熔池結晶行為的直接影響。

如在焊條電弧焊的焊接技能培訓過程中，學生能否提前感知、及時發現并根據焊接熔池的形成、發展和變化規律，正確采用切實可行、有效的操作方法，調節各種焊接工藝參數來控制熔池的大小、形狀、厚薄，使熔池清晰、渣液分離、結晶凝固時間等合理是保證焊縫內部質量和外部成形良好的關鍵。因此文章認為焊接技能培訓的關鍵是焊接熔池的控制。

1 焊接技能的共性

（1）操作技能與心智技能的聯系。心智技能是外部動作的設計、策劃和調節者。操作技能是心智技能的具體表象，心智技能是操作技能的整合調節者。在焊接教學過程中心智技能訓練寓于操作技能訓練之中。二者共同活動，促進焊接技能熟練。

圖1

（2）操作技能與心智技能的區別。技能培訓是一個從操作技能到心智技能的發展過程。操作技能培訓主要是告訴學生先做什么，后做什么。步驟非常明晰。心智技能培訓是要求學生知道為什么，要注意什么，漸漸形成安全第一、質量第一的思維定勢。

2 焊接技能的個性（焊條電弧焊為例）

（1）焊接過程的特點：焊接過程是在焊接電弧的持續高溫（6000℃以上）作用下，被焊的局部母材和填充金屬經過熔化和凝固形成焊縫。

（2）焊接熔池的特點：①熔池體積小0.5～1cm3、冷卻速度大100℃/s、熔池存在時間短，只有4s。熔池過熱1870℃、熔池邊界溫度梯度大可達200℃/mm以上。②熔池在動態下結晶。③反應接觸比較面積大，攪拌激烈。

（3）焊接操作的特點：焊條電弧焊的焊接過程是在深面罩的保護下主要靠感知進行操作訓練，學習者會對自己的錯誤動作不能感知，基礎不扎實就很難對動作進行有意識的調節和控制，更別說整合和熟練，這樣不僅導致技術操作水平不穩定，難以找出動作失誤的真正原因、操作技能訓練就會陷入盲目狀態。

（4）焊接過程熔池的形成、發展和變化。加熱→熔化形成熔池→冶金反應→電弧移開（逐漸冷卻）→開始一次結晶→液態相變→二次結晶→固態相變→形成焊縫。

圖2

3 焊接操作技能注重的“熟練”

焊接操作技能是指學生在焊接過程中將一系列控制熔池的基本動作組合起來，協調和順利地進行焊接操作的能力。

（1）遵循操作技能的形成規律。如學生定點引弧到引弧堆高的訓練，其技能掌握內容是先易后難，即由單個熔池控制到一連串熔池控制的過程。學生通過對熔池控制的訓練，能較容易在頭腦中建立和形成準確的焊接操作活動定向印象，了解操作活動的結構和要求，即知道焊接操作是做什么，怎么做，進而在焊接操作活動中可以調節肢體動作的執行。

（2）按照操作技能的培訓要求。熔池的控制操作有利于教師準確的示范與講解，有利于學生進行必要而適當的定向練習和充分而有效的反饋，有利于學生建立穩定而清晰的動覺，即復雜的內部運動知覺。通過對焊點的比較和分析，能及時對學生動作的品質、結構、控制和效能等操作技能進行評價，從而判斷學生操作的模仿、整合和熟練程度。

（3）熔池控制訓練能直接體現操作技能的“熟練”程度：通過焊接工藝參數的變化和學生的訓練，使學生逐漸體會各種焊接條件下，工藝參數對熔池和焊縫成形的影響。如在中“V”型坡口單面焊雙面成形的訓練中，特別是根部間隙變化較大時，操作方法的關鍵是要建立好第一個熔池，學生的熟練程度具體反映在背面成形狀態上。①有意識地控制熔池質量有助于提高焊接動作的品質的穩定性、準確性、靈活性。有利于在各種焊接條件下順利完成焊接操作。②有意識地控制熔池質量有助于焊接動作的結構的完善。使各個焊接動作要素之間的干擾逐漸消失、運條動作銜接連貫、流暢、協調。③有意識地控制熔池質量有助于焊接動作的效能提高。焊接工作量完成速度標準、焊接動作具有輕快感。

4 焊接操作技能注重的“心靈”

焊接心智技能是指學生對焊接過程的內心認知能力。學生通過適當訓練，基本可以判斷和分析熔池變化，其內部心理能按照焊接質量標準，合理且合乎焊接法則的方式所進行的一系列心理活動。

（1）焊接熔池控制的訓練符合心智技能的形成階段：①原型定向。如定點引弧練習控制熔池，使其冷卻后形成一系列大小相近、豆狀相似、位置準確、飽滿的焊點。②原型操作。即前蘇聯心理學家加里培林物質或物質化活動階段。如合理選擇焊條、調節電流、在安全、勞保措施防護下，引燃電弧并訓練保持焊接電弧高度和角度的前提下及時送進、前移、擺動焊條來控制熔池。③原型內化。觀察分析焊點，通過心智技能訓練了解判斷缺陷產生原因，調整焊接操作方法。通過反復模仿、比較、整合焊接操作技能，通過心智活動的實踐模式向學生頭腦內部轉化。④焊接過程熔池的結晶特點對焊縫成形的影響。焊接熔池的結晶過程也是晶核的形成和晶核的長大過程。但由于凝固條件的巨大差異使得焊接熔池的結晶過程表現出非平衡結晶、聯生結晶和競爭成長以及成長速度方向動態變化的特征。控制熔池的尺寸及溫度梯度就可控制熔池的結晶形態，晶粒的大小及成長方向，以期獲得晶粒細小的結晶組織，提高焊縫的強度和韌性。如焊接電流，焊接速度變化時的焊縫成形對比，就能很直觀說明。

（2）焊接熔池控制的訓練符合心智技能的培訓要求。①焊接熔池控制易于激發學生學習的積極性與主動性。訓練初期學生學習熱情高、求知欲強，但缺乏焊接的基礎知識。焊接熔池控制動作簡單，易協調，學生不至于顧此失彼、手忙腳亂。②焊接熔池控制具備焊接操作原型的完備性、獨立性與概括性。焊接熔池控制包含準確引弧，長弧預熱，焊接接頭，收弧與填滿弧坑等焊接基本操作，包含電弧長度，焊接電流，焊條角度，焊接速度，電弧穩定性，燃滅弧時間、頻率、節奏等焊接工藝參數，包含熔池大小、形狀、厚薄、渣液分離，溫度高低，凝固時間等焊接質量元素。③焊接熔池控制適應學生培養的階段特征，便于正確使用語言。一是符合中職學生的認知發展與教育，即瑞士心理學家皮亞杰：關于適當的訓練來加快認知發展階段轉化的速度。二是符合前蘇聯維果斯基的最近發展區理論，即在有指導的情況下借助成人的幫助所能達到的解決問題與獨自解決問題之間的差異。三是符合學習的基本規律“即做中學”。四是符合中職學生的特征和能力。

經幾年來的實際培訓教學和比較可以說明，只要學生明確熔池的作用，熟練掌握熔池控制的方法，就能對焊接操作活動建立穩定、清晰的動覺。如長弧、短弧，焊條角度，擺動幅度，運條速度等進行調整應用。

5 結語

中職學生的技能培養、訓練的目標是技能的知行合一，即心智技能和操作技能合一。中職學生的技能教學策略“教學做合一”，以培養學生從整體上駕馭知識的能力。任何技能訓練的關鍵都是基礎技能的掌握程度，好的開始就是成功的一半。焊接技能訓練“好的開始”就是要求學生能夠做成第一個輪廓邊界清晰、渣液分離完全的熔池，其后根據焊接目的、要求，焊件材質、厚度和焊條型號、規格，調整好（焊接電流、根部間隙），控制好（電弧電壓、焊接速度、運條方法、燃滅弧頻率）等工藝參數后，做成一個個輪廓邊界、渣液分離清晰的熔池，形成波紋緊密重疊、疏密一致的焊縫。筆者膚淺的認為：焊接技能培訓的關鍵是焊接熔池能控制好，一是可以說明其已基本掌握了焊接操作技能，二是可以通過工藝參數的變換來訓練、提高其焊接技能。