焊接是一門實踐性非常突出的學科。我校近幾年焊接人才供需矛盾日益突出，其中對具有創新思維的焊接應用型人才的需求尤為緊迫。所以在焊接人才培養中，創新實踐的能力尤為重要。但是，由于受當前教學的寬口徑人才培養思想和經費限制，我校原焊接專業方向的實踐環節、實際動手能力培養在教學內容中比例偏少。

這就造成對學生創新能力、工程思維能力培養也相當不足。具體體現在，目前某些課程的實驗教學仍然依附于理論教學。雖然，目前許多高校（包括我校）的焊接專業方向，在實踐教學環節也進行了大力改革，獨立開設了實驗課程，但其實驗內容大多還是驗證性實驗，只是將原來依附于每門理論課程的實驗項目機械地組合在了一起。綜合性實驗數目少，且對學生的工程意識、實踐能力、動手能力、分析解決問題的能力鍛煉不夠。針對以上問題，在半固態攪拌釬焊技術研發過程中，重點培養了學生的創新動手實踐能力和創新型實踐思維方式。

1焊接創新實驗應遵循的指導

1.1建立科學的焊接創新思維方式。

在實驗過程中，引導學生在實驗過程原則中自主設計和思考，引導學生以學科交叉理論為基礎綜合思考和分析問題,引導學生以批判性辯證思維方式分析問題和解決問題，培養學生具有團隊合作的精神。

1.2實驗內容主要采用創新的實驗方法探索某些難焊材料、物理化學不相容材料的焊接問題，提高焊接效率或改進焊接方法的新焊接工藝，抑制焊接有害界面反應的新工藝方法。主要實驗內容如下：焊接新工藝、新材料；新型焊接設備。

2“半固態攪拌釬焊”創新實驗思路及主要內容

2.1半固態攪拌釬焊實驗項目的提出

該創新實驗項目首先以焊接性差的鋁基復合材料為研究對象。鋁基復合材料具有高比強度、高比彈性模量、高尺寸穩定性等優點，在航天領域和武器裝備領域具有重大潛在的使用價值。但是由于該材料的焊接性差，極大限制了該種材料進一步推廣和應用。

作者基于多年半固態焊接研究的基礎,率先提出了創新型“鋁基復合材料的半固態攪拌釬焊新技術”。該項技術焊接原理如圖1所示，在半固態連接過程中通過施加適當的攪拌力場使半固態合金中固相部分流變擠壓、破碎以至去除待焊表面的氧化膜，使得半固態合金中液相部分與復合材料基體發生適當的擴散溶解，從而實現焊料與復合材料基體的冶金結合。該技術擬在非真空、低溫條件下實現鋁基復合材料的高效連接。因此，“鋁基復合材料的半固態攪拌釬焊”創新實驗項目充分體現新材料、新工藝和新裝備“三新技術”的應用。

2.2半固態攪拌釬焊實驗系統的初步建立

雖然該實驗技術在理論上具有一定的可行性，但是，如何在設備上加以實現，是擺在參加該項創新實驗所有學生面前的一道難題。指導老師對該項創新實驗提出明確的要求：

2.2.1首先明確試驗系統基本組成單元，即由旋轉攪拌、行走、加熱和測控溫等單元組成，并據此對試驗小組成員進行了明確分工；

2.2.2試驗裝置結構力求簡單、實用,能保證實現該項焊接技術的基本功能；

2.2.3該試驗裝置的各組成單元和所需材料最好立足實驗室現有的設備和材料，以節約該實驗項目的成本。

在明確該項創新實驗基本要求后,學生對該設備的整體方案進行了充分的調研和論證。在確定方案后，進入圖紙設計、設備加工和后期的設備安裝和調試階段。通過以上步驟的實施,初步建立半固態攪拌釬焊實驗系統，如圖2、3所示。其主要由行走小車（由埋弧焊行走部分改造而成）、旋轉機構（由手電轉改造而成）、焊接平臺、加熱系統、測控溫系統所組成。實踐表明，該實驗系統已能基本實現攪拌釬焊的功能。重要的是，通過該實驗系統的研制大大地提高了學生動手實踐能力。另外，學生運用所學的電子電工學、機械設計基礎等理論知識，分析焊接速度、旋轉速度等焊接參數的測量與控制原理和特點，找出現有焊接實驗設備的不足，并應用機電一體化的理論知識提出改進方案與措施,以便提高焊接設備的精準度和自動化程度。如對旋轉機構轉速測控單元進行改造，可實現旋轉攪拌參數精準控制。因此，通過該實驗系統的研制極大地提高了學生綜合分析問題的能力,并為培養學生的創新思維能力創造了有利條件。尤為重要的是，使學生充分意識到，即使利用現有簡單的設備,依然可使創新設想變為現實，從而激勵學生在日常工作中能進行創新實踐活動。

2.3釬料層類型和焊接參數優化確定

在鋁基復合材料的半固態釬焊過程中，Zn-Al釬料合金不同Zn含量對焊接成敗起到非常關鍵作用。這主要因為通過降低釬料中Zn含量可擴大釬料的固液區間，將助于降低焊接溫度參數的敏感性，從而提高焊接結果的穩定性。另外，在焊接實驗的探索階段,焊接成功率較低。但通過對成功案例的分析，積極引導學生摸索和揭示焊接實踐過程中偶然現象中的必然因素。

也就是說明該項技術在原理上是可行的，但是在工藝上還不成熟。這需要通過研究焊接溫度、攪拌頭旋轉速度等工藝參數對攪拌釬焊接頭的微觀結構和力學性能的影響規律來確定各參數的主次和交互作用，最終選擇優化的焊接工藝參數。故通過焊接創新實驗，學生不僅學習到相關性能檢測方法，增強了解決實際工程問題的能力，同時，也有助于學生建立批判性辨證思維方式，從而增強學生的創新能力。

3焊接創新實驗取得的教學成果

我校焊接教學團隊在半固態攪拌釬焊創新實踐的基礎上，先后指導學生進行了多項創新實驗項目，取得了顯著的創新教學成果，并形成了一套完整的焊接創新實驗教學體系。近3年來，以焊接創新實驗項目為基礎，開展了2005~2007級本科生的課程設計和畢業設計。