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金工实习:工科学子的“工匠”成长记

核心提示: 金工实习,是一门实践性很强的技术基础课,更是工科人的“艺术设计课”。记者带你走近金工实习课堂,读懂工学人对车、钳、刨、铣、锻、铸、焊的理解。

南湖网讯(学通社记者 胡晨璇)每至傍晚,常有身着整齐工服的蓝衣人三三两两穿梭在华农校园里,这是工学院学子从金工实习课堂回来的身影。

谈到金工实习时,工科学子总是一脸严肃地解释道:打铁属于锻造,我们金工实习包括车、钳、刨、铣、锻、铸、焊等很多种工艺。走进工学院工科基地实训车间,你会看到一张张专注而忙碌的脸庞,当问及对金工实习的理解时,同学们满脸自豪:金工实习,是一门实践性很强的技术基础课,更是我们工科人的“艺术设计课”。

焊接——塑造金属令人着迷

将眼镜换成墨镜模样,带上红褐色面罩,笔者走进一片高温电火花白光四射之地——这不是钢铁侠大战美国队长的片场,而是工科基地的焊接车间。

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锻焊,必须拿捏好速度

三千多度的氧炔焰从气枪中喷出,预热钢材约十秒后,旋转切割氧气进量旋钮。一瞬间,美丽的高温蓝色火焰化作大量四处飞溅的火花。切割工艺的关键在于调整氧气和乙炔气体的比例至中性焰,此时氧气和乙炔充分燃烧,氧炔焰最适于切割钢材。

“氧炔焰既可以用来焊接又可以用来切割,主要差别是控制氧气量的不同。氧气比例较小时,金属融化后再次凝固,即焊接;而氧气比例较大时,金属燃烧形成氧化物,被气流吹走,则是切割,”指导学生们实训的凌旭平老师介绍道,“在金属加工工艺学中,这样的例子比比皆是。课堂教学之外的实训能够让书本上的知识转化为实际动手操作,为培养学生的自主设计及创新能力打下坚实的基础。”凌老师作为工学院资深实习指导教师,实践教学经验丰富,指导学生既耐心又严格,让学生既喜欢又敬畏。

凌旭平一边详细介绍步骤及工艺原理,一边熟练地进行操作示范。与地面平行的火焰在距离三角钢材3毫米处匀速向上移动,至棱角处时改为垂直方向,此时减小切割氧气进量,再度预热钢材另一面后,调大切割氧气量,以铅直方向匀速向下切割,不到一分钟时间,被切割的钢材应声落入下方的簸箕中。同学们纷纷凑近,看到平滑的切削面,发出啧啧赞叹。

“金工实习前,同学们首先要学习《金属工艺学》的理论知识。课堂上讲得再清楚,也要学生亲自动手实践,这样才能理解金属加工工艺的过程,到自己真正设计时才能减少错误”凌老师一边纠正同学们的动作,一边讲解道,“焊接时,手的抖动幅度要尽可能小,直线移动,从起焊到结束保持匀速。”

尽管如此,看似简单的钢板切割仍会出现各种问题。机械化1503班的尹宝仪同学说:“手臂悬空久了,很难拿稳有一定重量的气枪,匀速就更难,这是耐心和细心的考验。匀速的同时,还要注意控制速度,快了割不断,慢了就不是焊断而是熔断了。如果不能一次成功,往回重新切削时熔融的铁水会再次凝固。”她对凌老师的技术钦佩不已:“老师真的很厉害,也很严格,我练了很久老师才点头,这种挑战所带来的成就感很让我着迷。”

车铣——源于机械精准的美

工科基地的另一边,铣工车间的同学们正站在万能升降台铣床前进行铣工实训。车床的自动走刀缓慢行进着,冷却液静静地流淌在刀具与工件之间,再流入排水口,循环使用。安静如斯,除了机器运行的声音,几乎没有交谈声。

车削实训

对操作必须精益求精 

圆周角360度,铣出33个齿,需要绝对的精准。失之毫厘,谬以千里,实训时的小失误可能导致工件作废,实际应用中则可能导致一场事故。 

多次对刀确保深度,尽量避免回程误差,走刀距离要准确,拨动分度盘上的分度尺时一拳加七孔亦不能出错。两个半小时后,齿轮完工。即便没有多么精密繁复,它的对称性和准确度仍然令人着迷。 

“学生以后也许多数会从事数控、设计、管理工作,而不会在车间一线,但如果连基础机床的原理都不清楚,各个工种的资金、时间成本也不了解,在实际工作中就会出现不切实际、闭门造车的情况。培养学生最忌眼高手低,夯实基础、不断积累才能有创新。”指导教师说道。 

除了齿轮,同学们还要制作花键、T型槽、螺柱、螺母等,大小不一的工件制作背后,是工学院学生对于机械之美的执着与热爱。机械化1502班的梁倩琪自豪地说道:“也许其他专业的同学不能理解,但对我们来说,这就是艺术。”

铸造——工科生的小浪漫

车间的工作台上,林林总总放着几十枚印章。十厘米见方的银白色模型上,有猛虎长啸状,有花儿舒放形,栩栩如生;也有汉字“福”“麟”等字形,遒劲有力。这里不是视觉传媒专业的画室,而是工学院的铸造实训车间,这一枚枚趣味横生的印章则是由金属铝液浇注而成。

砂型铸造是以型砂和芯砂为造型材料制成铸型,液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。同学们在打造一枚“专属自己”的印章之前,要进行两天整模、分模、砂型的练习,最后一天才是整套工艺的最后一步——铸型。

铸型首先需要制作蜡模,用刻刀切削、打磨蜡块,形成拔模斜度,这是加工蜡模的第一步。若是拔模斜度没有做好,则蜡模无法以拔模针顺利取出,铸造失败。通过亲手制模,同学们真正了解到,机械设计制造,不仅要表达设计者的想法,同时也要符合工艺要求,使之能够在实际生产中被制造出来。

制好拔模斜度后,再以刻刀刻字于平滑面上。刻画要求宽度与深度比不小于二比一。实际操作工程中,每个人都屏气凝神,小心翼翼。同时,刻字到底应该正常写字,还是像常见的印章刻画那样需要“镜像反刻”也成为课堂上同学们激烈争论的焦点。

“刻画的具体深度,需要自己斟酌体会,甚至在一次次失败中总结。直接告知学生结果远不如让他们通过自己思考体会深刻”指导老师看着同学们经过思考讨论得出正确的结论后露出欣慰的笑容,“在砂型铸造中,蜡模在型腔表面留下反向模板,浇注后得到的铸件则与蜡模上的形状相同。”

制好蜡模之后,才能制作与之对应的砂型。用冲砂棒还是平头锤,取决于对砂型紧实程度的基本考量;两根极相似的针——拔模针、通气针,分别用于制好下砂型后拔出模具和制好上砂型后打气孔;一端为弧形面一端为平面的压勺用来修正型腔的较小平面,开通浇注系统,而两段均为勺形的秋叶则用来修正型腔的曲面或窄小凹面……小小的工具箱里大有乾坤,工艺流程中每个步骤所用工具丝毫马虎不得。数十件工具,观之难以辨识,同学们自己动手使用后却如数家珍。

教师示范锻造工艺

锻造示范(供图:赵妍)

将蜡模从制好的砂型中取出,由师傅进行铝液浇注。六百多度的铝液由砂制漏斗浇入,十分钟后作品取出。在传统的湿砂砂型铸造中,一旦砂型中存在少量蜡屑,蜡即会在高温铝液浇注时燃烧,铸造宣告失败。铝液浇下的一瞬间,冒出烟或者是巨大的铝泡,失败的同学不禁扼腕叹息。机械化1502班的苏振鹏说:“这次因为砂腔里有蜡屑失败了,下周的铸造大赛我一定会参加,做出成功的作品!”成功的同学欢呼雀跃,机电1501班的王逸非同学对自己的作品爱不释手:“看着自己的成果,就算不那么完美,还是很高兴。”

钳工——巧匠还需时间的打磨

脸上带着按捺不住的喜色,手中紧紧攥着一个鸭嘴锤头。暮色中,钳工实训车间的学生最后一天的实习结束了。

从实心方钢钢材上切下长为102毫米的钢块,在四个下午总计超过9个小时的漫漫时光中,在锯子、平锉、圆锉切削钢铁的声音中,完成了从一个不起眼的铁块,到一个能握在手心里的鸭嘴锤头的蜕变。

用锯子锯铁,这听起来似乎匪夷所思。实际上,除了冲孔的步骤,一切都是纯手工完成的。指导教师高原老师笑道:“虽然现在工厂基本已经以大机器生产代替了手工生产,但仍有些工艺是机器无法实现的,同学们动手操作形成对钳工工种的体会必须要有,譬如前两周我们将倒角的倒法由锯改成了锉,也是熟练后对加工方法的改良。”

“图纸上工件长度为一百毫米,切削要求的是一百零二毫米。这是因为锯条存在约一毫米的宽度;同时在加工时,由于锉等工序,工件也会有所磨损,所以必须留有加工余量。”高原老师一边讲解一边示范。自动化1501班的王金铭同学恍然大悟:“原来并不是不够精准,而是留余,这些问题只有当自己动手实践时才能体会到,如果按照自己的想法,工件尺寸就会减损,导致工件变成废品。”

纯手工精加工的钳工也是对同学们耐心、体力考验最大的环节。要使画好的轮廓线能够很好地表达,更需要细致和准确。先用圆锉锉出画好的圆倒角,再改变夹取角度,使斜面铅直于水平面,改用锯子锯时才能保证为一条直线。锯子要水平,用力锯时铁块会被摩擦得滚烫。每锯一段,就要停下来观察锯条角度是否有偏移,若有偏移,还需要改变锯条角度和用力方向。

唯一机器实现的步骤——冲孔完成后,同学们需要用圆锉将两个圆孔打通。机械化1501班的陈娟同学感慨道:“钻孔打通是个很大的难点,锉通又要避免锉到冲好的圆孔,很需要坚持,只这道工序我就用了一下午才完成,累到想要放弃的时候,就给自己鼓劲,磨完这个小工件,才发现自己手都在抖,但自信感油然而生。”

最后一道工序,就是打磨。原本生锈的铁块在双手中通体绽放出金属的银宝色光泽时,令人狂喜。四个下午的汗水和努力,终于在完成的这一刻得到验证。

据“基地一号人物”徐久祥厂长介绍:工科基地目前承担了工学院5个专业、资源与环境学院、食品科技学院等相关专业的金工实习任务。按照课程安排,金工实习有5个工种,每个工种16课时,实习分两个学期进行,每个学生实习总课时数为160。以工学院2015级为例,现有489人,总课时数就为78240课时。徐久祥表示,由于场地条件等多种因素限制,学生实习实训的任务让老师们感觉压力很大,但每当看着他们实习结束后工程意识、动手能力、创新能力得到很大提升,老师们就很有成就感和满足感,觉得再苦再累也是值得的。

年年岁岁蓝衣相似,岁岁年年蓝衣人不同。年复一年坚守的指导教师、一届又一届变化的学生,金工实习对工学人来说不仅是培养工程素质的必修课,更是培养未来工程师的必修课,是工学人对机械之美无尽的追求。

 审核人:郑越

责任编辑:陈辉
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