最新刊期
2024 年 第 54 卷 7 期
- 摘要：对于20 mm以上的厚板焊接传统上广泛采用窄间隙埋弧焊、窄间隙熔化极气体保护焊等方法，但其热输入大、变形大等特点限制了其发展。激光焊接具有能量集中、热影响区小、焊接变形小等优势，在厚板焊接方面有更大的优势。文中主要介绍了目前中厚板及厚板窄间隙激光焊接方法中常见的激光自熔焊、激光填丝焊和激光-电弧复合焊的技术特点及其研究现状，分析了窄间隙激光焊在实际应用中存在的问题，如焊接效率不足、热输入过大、焊后变形大、易产生未熔合等。激光-电弧复合焊接具有焊接效率高、熔敷效率高、焊接热损伤低等特点，是适合厚板焊接的方法之一。最后总结和展望了激光焊技术在中厚板制造领域的发展前景。关键词：窄间隙焊接;厚板;激光焊接;激光-电弧复合焊
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：CuCrZr合金具有优良的导热性和导电性，且兼具良好的力学性能，在航空航天、核反应堆部件等领域有着重要应用。对选区激光熔化（SLM）制备CuCrZr合金的成形性能进行了分析，主要考虑激光功率、扫描速度和扫描间距3个主要工艺参数对合金成形致密度、显微组织和显微硬度的影响。研究结果表明，SLM制备的CuCrZr合金孔隙主要以粉末未完全熔化和气孔为主，当体积能量密度升高时，孔隙类型逐渐由粉末未熔化向气孔转变。扫描间距为0.12 mm时合金致密度优于扫描间距为0.09 mm的合金，最佳工艺为激光功率360 W，扫描速度800 mm/s，扫描间距0.12 mm和层厚0.03 mm，此时致密度可达99.30%，其体积能量密度为125 J/mm3。合金组织呈大晶粒包围小晶粒的特征，晶粒形状不规则、随机分布，体现了 SLM 成形过程中不均匀温度场引起的晶粒生长的各向异性。不同构建方向上组织形貌差异明显，XY面以等轴晶为主，XZ面则出现大量沿构建方向生长的柱状晶。此外，工艺参数对SLM成形CuCrZr合金的显微硬度值影响不明显，致密度对硬度的影响更为显著。细小晶粒或细长晶粒聚集处的硬度值较高。SLM技术可以用于制备高性能CuCrZr合金，通过优化工艺参数可以获得高致密度、细小均匀的显微组织和高硬度。关键词：选区激光熔化;CuCrZr合金;成形性能;显微组织;硬度
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：为解决螺杆钻具磨损问题，通过激光熔覆技术在45钢基材上制备了铁铬梯度涂层。针对梯度涂层熔覆过程中常见的开裂问题，提出了调控熔覆层粉末成分的优化策略，采用不同碳含量的熔覆粉末构建了硬度梯度，并通过熔覆JG-3过渡层优化了界面结合。研究表明，梯度涂层硬度呈梯度上升，耐磨性逐步提升；JG-3过渡层可以促进基体与熔覆层之间的界面结合，有效连接了不同硬度的熔覆层，避免了裂纹产生；断口形貌分析表明，熔覆层呈现出典型的“河流花样”的解理断裂特征，不规则的金属氧化物可以撕裂熔覆层基体，显著降低其熔覆层性能，应对熔覆后的每层表面进行抛光处理，以保证完全清除界面间的氧化层。制备的铁铬梯度层的连接界面保持平整无裂纹。该研究结果为解决梯度涂层熔覆时的开裂问题提供了有效的解决方案与依据。关键词：激光熔覆;梯度涂层;界面行为;硬度;解理断裂
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：在使用大规模焊接设备生产现场中，由于焊接设备生产过程数据缺失、业务流程复杂、焊接过程缺乏信息化管控等原因，造成信息传递效率低且容易出现错误的现象，单轨构架焊接迫切需要加强其在生产管理环节信息化建设。设计并实现了一套焊接智控系统，系统通过网络实时采集不同焊接设备的运行数据，实现监控管理；利用参数自动匹配技术，根据操作人员偏好自动调整焊接参数，减少手动调整时间；通过数字化派工和报工流程，规范操作流程，提高效率；系统还支持视频监控和参数历史追溯，为质量控制和问题定位提供数据支持。试验表明，该系统可显著提升单轨构架焊接生产的信息化和智能化水平，具有广泛的推广应用价值。关键词：单轨构架焊接;智控系统;参数匹配;实时监控;数字化流程
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：在机械零件焊接裂纹检测中，由于采集的图像中焊接边界受到反射波干扰，其存在模糊化噪点，导致检测不准确。为解决该问题，基于边界形态中形状基不变原理，提出考虑形态学特征的机械零件焊接裂纹无损图像检测方法。该方法采用机器视觉技术采集机械零件焊接的视觉图像，通过照明反射模型和傅里叶变换，滤除图像受到光学干扰产生的模糊化噪点。通过二层小波分解图像，构建低频近似分量和高频细节分量。引入形态学算法，以结构元素为核心，通过腐蚀和膨胀处理，并且通过优化腐蚀次数和同态滤波进行优化，提取机械零件焊接裂纹的形态学特征，实现机械零件焊接裂纹无损检测。经过试验证明，所提方法采集的视觉图像更加清晰，可以有效提取裂纹形态学特征和裂纹，其机械零件焊接裂纹检测位置与实际位置基本一致，误差仅为0.01，说明该方法检测精度较高。关键词：机械零件焊接;机器视觉;同态滤波;图像校正;小波变换;形态学特征
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发布时间：2024-08-05
重点关注
- 摘要：对比研究了国内外三种不同ERNiCrMo-3焊丝的表面质量、显微组织、内部织构及其力学性能。结果表明：三种焊丝的平均松弛直径差异较小，国外焊丝（3#）的夹杂物尺寸在三种焊丝中最小（0.047mm），其中1#中夹杂物面积比2#（0.533％）小49.9%。三种焊丝均出现孪晶组织，且国内焊丝（1#）孪晶界占比最大（9.02%），而国外焊丝（3#）最小（1.85%）。孪晶界占比的差异可能影响焊丝的力学性能。三种焊丝在｛111｝和｛110｝晶面均具有明显的择优取向，3#的｛111｝晶面织构密度达到最大值23.75。抗拉强度最大（1 537 MPa）的3#比抗拉强度最小的1#高近40.6%，并且3#中晶界强化贡献了324.48 MPa。关键词：ERNiCrMo-3焊丝;表面质量;显微组织;择优取向;力学性能
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发布时间：2024-08-05
焊接材料
- 摘要：较高的锰含量给中锰低温钢焊接带来了挑战，这在一定程度上限制了中锰低温钢在工业生产中的应用。采用富氩混合气体保护焊对中锰低温钢进行焊接试验，研究不同焊接热输入条件下，焊接接头显微组织和力学性能的变化规律。结果表明：除焊缝及母材外，焊接接头各区域均为局部硬化区，且硬化程度随热输入的增加而增大；当热输入由12 kJ/cm增加到22 kJ/cm时，焊接接头的屈服强度由820 MPa降至775 MPa，抗拉强度由983 MPa降至925 MPa；当热输入为12 kJ/cm 和16.8 kJ/cm时，其焊接接头在-40 ℃条件下均有着良好的冲击韧性，且后者焊接接头各区域冲击吸收功较为均匀，在45 J左右；焊缝区细小的夹杂物及针状铁素体提供了高密度的大角度晶界，减缓了裂纹扩展速率。热影响区稳定性较低的残余奥氏体在受到冲击载荷作用时发生相变诱导塑性（TRIP）效应，提高了焊接接头的低温冲击韧性。关键词：中锰低温钢;富氩混合气体保护焊;焊接热输入;残余奥氏体
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：PPCA-TIG焊作为一种高效焊接方法，提高了活性元素在熔池表面的利用率，但对该电弧物理行为的理解仍存在空缺。为阐明PPCA-TIG焊中活性元素在电弧中的分布特征和对电弧物理行为的影响规律，拟采用光谱法，设计电弧空域逐点扫描同步采集系统，使用CaF2、MnCl2两种活性剂，采用Stark谱线法计算电弧电子密度，并对Ca、Mn元素的分布特征进行讨论。结果表明，相同参数下，加入MnCl2和CaF2活性剂后能明显提高整体电弧的电离度和电子密度，在热输入保持不变的情况下，电子密度的提高导致电流密度增加，熔池表面的热量更加集中，从而增加焊缝熔深。关键词：PPCA-TIG焊;活性剂;电子密度;电弧光谱;电弧温度
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：针对SiO2石英玻璃/TC4钛合金钎焊接头易脆裂难题，以Cu箔为缓冲层，采用AgCuTi活性钎料对石英玻璃/TC4钛合金进行真空钎焊。通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪、力学试验机分析Cu缓冲层及不同钎焊工艺对SiO2/TC4接头组织结构及力学性能的影响。研究结果表明，在合适的钎焊温度下，Cu箔缓冲层的加入一方面在SiO2/AgCuTi界面处形成了合适厚度的TiSi2+Ti4O7/Cu2Ti4O双层结构，另一方面在焊缝中形成大量韧性较好的Cu固溶体，这些固溶体在钎焊冷却过程中通过钎缝自身的蠕变和屈服吸收接头中的残余应力，减少接头残余应力，提高了钎焊接头的力学性能。当钎焊温度为900 ℃、保温时间10 min时，SiO2 /TC4钎焊接头抗剪强度最高，达到38 MPa。Cu箔缓冲层的加入显著改善了SiO2石英玻璃/TC4钎焊接头的力学性能。关键词：石英玻璃;TC4钛合金;Cu箔缓冲层;固溶体;应力
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：为解决窄孔内壁堆焊的可达性差和提高304L不锈钢的耐磨性能，采用激光金属沉积的方式在深30 mm、直径14 mm的304L窄孔内壁制备了一层约2.5 mm厚、致密度为99.9981%、无裂纹、未熔合等缺陷的stellite6耐磨层。通过微纳CT、XRD、金相、硬度测试和摩擦磨损试验等方法，系统研究了耐磨层的组织、相组成、硬度分布和耐磨性能。结果表明，Stellite6耐磨层致密无缺陷，其显微组织从底部到顶部依次为平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶。相组成主要为γ-Co、M23C6、CoCx及（Cr，Fe）7C3等。熔合线附近各种元素均匀分布，未出现明显聚集。耐磨层的显微硬度平均值是基体304L的2.38倍，且窄孔不同高度位置的显微硬度值相对稳定。耐磨层的磨损率较304L基体降低了29.3%，显示出优异的耐磨性能。该研究为大深宽比内孔壁激光金属沉积耐磨层在核电、能源动力等行业的应用提供了依据。关键词：激光金属沉积;窄孔内壁;Stellite6合金;组织性能;耐磨层
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：采用不同的焊接速度对铝合金E600及汽车车身用镀锌钢板DP590D+Z进行激光填丝熔钎焊试验，焊接材料选用ER4047焊丝，分别对不同焊接速度下的焊缝成形质量、金属间化合物层厚度及力学性能进行了分析研究。结果表明：选择适当的焊接参数时，利用激光填丝熔钎焊可获得成形良好且具有一定抗拉强度的熔钎焊接头。为保证焊缝接头的性能，需控制界面处主要成分为FeAl2和FeAl3的金属间化合物层的厚度，随着焊接速度的提升，线能量下降，金属间化合物层厚度随之减小。综合考虑接头的线载荷及生产效率，最优焊接速度为1.5 m/min，此时线载荷约为197 N/mm，换算成铝合金强度为219 MPa，相当于母材强度的81%。关键词：铝/钢;激光填丝焊;熔钎焊;焊接速度;金属间化合物
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：探讨了不同转速（1 600~2 000 r/min）对铝铜异种金属薄板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响，旨在为铜-铝较薄复合构件的开发提供理论依据。实验采用搅拌摩擦焊（FSW）技术对接焊铝和铜薄板，通过金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪器（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和显微维氏硬度计等设备对焊接接头的宏观形貌、微观结构、元素分布、金属间化合物（IMCs）相和硬度分布进行分析，并通过拉伸试验机研究其力学性能。结果表明，在1 600~1 800 r/min转速下，可获得表面质量良好的焊接接头，且随着转速的增加，IMCs层厚度增加，显微硬度峰值出现在焊核区，平均硬度高于铜侧和铝侧；接头断裂方式为韧-脆混合断裂，断裂位置均在铜铝对接接头处；当焊接速度为30 mm/min，转速1 800 r/min时，接头表面质量最佳，IMCs层厚为2.65 μm，抗拉强度达到最大值，显示出良好的力学性能，适合于铜-铝较薄复合构件的应用。。关键词：搅拌摩擦焊;铜铝异种接头;转速;金属间化合物;力学性能
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：关于法兰端面防松片焊点疲劳寿命与焊点布置问题，如果根据焊接标准对工件焊点布置方案进行设计，可能会导致工件材料的性能得不到完全发挥，若在一些危险区域的焊点过少，则会导致焊接失败，焊点过多则会导致材料性能的破坏，焊接成本增加。因此，根据防松片焊点疲劳寿命与个数之间的关系，对防松片焊点布置方案进行了优化设计，提高法兰端面防松片焊点疲劳寿命性能。首先，对法兰端面防松片焊点布置方案进行了设计；其次，基于ANSYS建立了防松片焊接有限元模型，通过对焊接过程中热流密度分布的分析，采用高斯热源模型作为防松片焊接模型热源；通过对防松片焊点模型分析求解出了法兰端面防松片不同焊点布置方案的最大应变；最后，建立了焊点疲劳寿命预测模型，根据应变进行疲劳寿命预测并进行求解，求解出不同分布方案下焊点的疲劳寿命，并对数据进行高斯曲线拟合建立优化函数关系，通过拟合优化结果表明当防松片内圈焊点24个、外圈焊点30个同时作用在防松片上时，其焊点疲劳寿命能够得到较好的保持。关键词：电阻点焊：焊点疲劳寿命;焊点分布优化;高斯曲线拟合
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：随着新能源技术的不断进步，新能源储能模组装备的生产效率显得尤为重要。提出了一种基于振镜激光飞行焊接技术的解决方案。该方案通过设计连贯的生产设备，并引入振镜激光飞行焊接技术。振镜激光飞行焊接技术具有非接触性、高精度、动态运行等优势，能够有效缩短加工时间，提高产品质量，降低人工成本，并推动新能源产业的发展。主要论述新能源储能模组的生产设备、生产工艺路线以及振镜激光飞行焊接的优势等，经过现场调试及工艺试验，掌握了振镜激光飞行焊接核心技术，实现了新能源储能模组的稳定高效应用。并验证了其在新能源储能模组生产过程中的可行性。关键词：振镜激光焊接技术;新能源储能模组;工艺路线;飞行焊接
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：双金属带锯条由M42高速钢齿材和B2000高强度钢背材焊接而成，焊接后易产生焊接热应力，影响其焊缝性能。研究了双金属带锯条焊接接头经过820 ℃（退火炉中）退火再随炉冷却后的组织演变和元素分布规律。结果表明，退火后的焊缝组织由柱状晶逐渐演变为碳化物球化，Mo、Cr、V、W等合金元素与C形成碳化物并逐渐球化，导致合金元素在接头处团聚。此外，退火过程中元素扩散系数增大，使得双金属带锯条的母材中的元素向焊缝中扩散，形成了M6C型、M23C6型和MC型碳化物，降低了焊缝硬度。该研究结果为双金属带锯条焊接接头的退火工艺优化提供了理论依据，有助于提高双金属带锯条的质量和使用寿命。关键词：双金属带锯条;退火;焊接接头;碳化物球化;元素分布
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：不锈钢电子束焊通常被认为是手工GTAW焊的最佳升级方案，然而在某些有剪切强度要求的焊接结构中，电子束焊缝较窄的特性可能会影响其承载性能。为保证堆芯产品焊接结构可靠性，首先对比分析了电子束（EB）焊和手工GTAW焊缝的几何尺寸和承载面积，发现EB焊缝的宽度仅为GTAW焊缝的53.5%，承载面积仅为GTAW焊缝的48.8%。然后通过理论计算和工况分析，得出筒体部件焊缝的最大承载力为134 765 N，而EB焊缝和GTAW焊缝的理论承载力均远大于这一值。最后，通过实物试验验证，EB焊缝和GTAW焊缝的承载性能相当，且均大于筒体部件本身结构的承载能力。最终证明EB焊缝可满足正常工况及事故工况下产品承载性能的设计要求，为核燃料国产化研究的顺利推进提供了支持。关键词：核燃料;筒体部件;焊接结构;低钴奥氏体不锈钢;焊缝承载性能
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：随着全球市场竞争的加剧，塔机制造领域面临着低成本、短周期、高品质等挑战。介绍了一套应用于塔机片式标准节自动化焊接生产线，该生产线集成了机器人技术、焊接技术、自动化技术、仿真模拟技术和工装夹具设计技术，有效提升了焊接质量与稳定性，减少了人工需求，提高了生产效率并降低成本。详细介绍该生产线的组成、布局、工序划分和节拍计算，以及仿真技术、机器人本体技术参数、始端检出和焊缝跟踪功能等关键技术。通过实际生产验证，该生产线满足了高效生产的需求，同时展示了机器人在重型工件自动化生产中的适用性。最后指出了该自动化焊接生产线优化的方向，包括降低投资成本、提高生产柔性和提升生产线的整体设备效率（OEE），能为塔机标准节的自动化生产提供指导和参考。关键词：焊接自动化;弧焊机器人;生产线规划;仿真模拟;塔机标准节
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发布时间：2024-08-05
焊接工艺
- 摘要：针对某煤矿瓦斯抽放系统三偏心蝶阀密封面和轴孔的失效进行系统分析，确定其主要发生的是均匀腐蚀失效。该三偏心蝶阀长期在饱含凝露水及强腐蚀性气体（H2S、CO2、SO2）的瓦斯介质中服役，针对该服役环境，提出在其密封面和轴孔表面等离子熔覆司太立12合金的修复方案。对司太立12等离子熔覆层进行系统的显微组织观察、化学成分测试、显微硬度测试，以评估其可靠性。结果表明：司太立熔覆层主要为胞状树枝晶结构，熔覆层与基体结合良好，未见裂纹和气孔缺陷；熔覆层中的胞状枝晶主要为Co基固溶体，在枝晶间连续分布着富Cr相（Cr基固溶体+Cr的碳化物共晶组织）网状结构，富W相（W2C碳化物+Co基固溶体）在富Cr网状结构中呈现不连续分布；司太立12等离子熔覆层的显微硬度为375~450 HV0.3，高于基材（100~150 HV0.3）和原始不锈钢套（200~250 HV0.3）。修复后的蝶阀在煤矿中服役4个月未发生失效，而未处理的新蝶阀服役1个月就发生失效，说明蝶阀密封面及轴孔所采用的司太立12等离子熔覆层对基材有较好的保护作用。关键词：等离子熔覆;失效分析;蝶阀;显微组织
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：针对某机组通流改造后高压主汽阀和高压调节阀的R337对接焊缝出现的横向裂纹问题进行深入分析。通过观察现场裂纹、分析样品以及评估材料性能，确定裂纹形成的主要原因。首先，焊材R337的选用不当导致了焊缝脆性的增加，其次，结构应力和交变应力的叠加作用加速了裂纹的扩展；ZG15Cr1Mo1V钢的碳当量较高，具有较大的淬硬倾向，容易产生冷裂纹，而Nb元素的加入则增加了再热裂纹的敏感性。针对裂纹形成的原因提出了处理建议，首先彻底清除原有的R337焊缝，并采用低匹配的R317焊条进行修复；在焊接过程中，严格控制预热温度、层间温度和焊接线能量，以减少焊接应力；焊后进行中频感应热处理，以均匀温度场并充分消减应力；考虑到ZG15Cr1Mo1V钢的再热裂纹倾向，建议在修复过程中采取适当的预防措施。关键词：ZG15Cr1Mo1V;横向裂纹;失效分析;焊接修复
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：某电厂超临界锅炉运行中发现高温再热器出口T91/TP347H异种钢焊接接头发生断裂致使锅炉泄漏。对失效焊接接头进行宏观形貌观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试等一系列检验，结合该锅炉的运行情况和历史故障情况，综合分析该锅炉异种钢焊接接头的失效原因。结果显示，焊缝成形差、焊接质量不合格是导致出现接头开裂的直接原因；异种钢接头本身化学成分差异大，性能不均匀，在长期的高温和应力作用下发生元素迁移，造成交界面性能下降，这是焊接接头出现开裂的根本原因；机组的深度调峰、频繁启停调峰则进一步加速了裂纹的产生。经过失效原因分析，并借鉴异种钢焊接接头的管理标准及实践经验，建议加强焊接质量控制和优化金属监督策略，提高无损检测的抽样率，并注意控制机组调峰速率。可为同类型电厂异种钢焊接接头管理提供参考。关键词：超临界锅炉;高温再热器;异种钢焊接;失效分析
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发布时间：2024-08-05
失效分析及修复
- 摘要：以智能焊接技术专业《焊接机器人技能实训》课程为例，通过对教学项目的创新设计，实现知识传授、思政教育、素质教育和能力培养的紧密结合。在教学实施过程中，挖掘课程蕴含的思政点，融入“感悟工匠精神，捍卫质量安全，立志技能报国”的思政主题，有针对性地、以润物细无声的方式将家国情怀、职业精神、人生观、价值观、严谨细致、精益求精的职业理念融入课堂；通过制度来规范学生的行为，通过活动来激励学生的潜能，在学生成长的过程中树立一些榜样，用“榜样”引领他们成长，有效达成了“厚基础、精技能、擅创新”的教学目标。关键词：焊接机器人;课程思政;工匠精神;精益求精
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发布时间：2024-08-05 - 摘要：在新工科背景下，为了进一步提高焊接专业学生的专业素养和创新能力，通过分析焊接教学中存在“学习目标不明确”“交叉学科有难度”和“职业路径未规划”的三个现状，提出“追溯过去”“把握现在”和“开拓未来”的三种智能焊接思政育人途径，传承老一辈焊接人奋斗精神、融合现有资源教育方法、培养学生创新精神。实现智能焊接专业化教育与思政教育的有机融入，从而探寻新工科背景下人才培养的有效途径，为海洋强国战略贡献力量。关键词：新工科;智能焊接;思政教育;建设路径
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发布时间：2024-08-05
教育与培训
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