焊接工艺及设备复习题.doc

一、名词解释1、熔池：熔化焊时，在热源作用下，焊件上形成的具有一定几何形状的液态金属部分称为熔池，在熔化电极焊接中熔池中还包括已经熔化了的填充金属。2、激励：当中性气体粒子受外加能量作用而不足以使其电离时，但可能使其内部的电子从原来的能级跃迁到较高的能级，这种现象称为激励。3、场致电离：在两电极间的电场作用下，气体中的带电粒子加速，电能将转换为带电粒子的动能。当带电粒子的动能增加到一定数值时，则可能与中性粒子发生非弹性碰撞而使之产生电离，这种电离称为场致电离。4、热电离：气体粒子受热的作用而产生电离的过程称为热电离。它实质上是由于气体粒子的热运动形成频繁而激烈的碰撞产生的一种电离过程.5、等离子流力：这些新进入电弧的气体被加热电离后受轴向推力的作用不断冲向工件，对熔池形成附加压力。这种高温电离气体(产生等量的电子和正高子)高速流动时所形成的力称为等离子流力。6、电磁静压力：这种靠近焊丝(条)的断面直径较小，连接工件的导电断面直径较大，轴向压力将因直径不同而产生压力差，从而产生由焊丝(条)指向工件的向下推力，这种电弧压力称为电弧的电磁静压力。7、斑点力：又称为斑点压力，包括正离子和电子对镕滴的撞击力，电极材料蒸发时产生的反作用力以及弧根面积很小时产生的指向熔滴的电磁收缩力。8、电弧的挺度：电弧抵抗外界机械干扰，力求保持沿焊丝(条)轴向运动的性能。9、焊接电弧的稳定性：是指电弧保持稳定燃烧(不产生断弧、飘移和偏吹等)的程度，电弧焊过程中，当电弧电压和焊接电流为某一定值时，电弧放电可在长时间内连续进行且稳定燃烧的性能称为电弧的稳定性。10、磁偏吹：由于种种原因，这种磁力线分布的均匀性可能受到破坏，而使电弧偏离焊丝(条)轴线方向，这种现象称为磁偏吹。11、熔滴过渡：在电弧热的作用下，焊丝末端加热熔化形成熔滴，并在各种力的作用下脱离焊丝进入熔池，称之为熔滴过渡。12、自由过渡：自由过渡是指镕滴脱离焊丝末端前不与熔池接触，脱离焊丝后经电弧空间自由飞行进入熔他的一种过渡形式。13、电弧等离子体：弧柱是包含大量电子、正离子等带电粒子和中性粒子等聚合在一起的气体状态。这种状态又称为电弧等离子体。14、飞溅率：焊接过程中，大部分焊丝熔化过渡到熔池冷却成为焊缝，小部分飞落到熔池之外而成为飞溅。通常用飞溅损失的金属与熔化焊丝(焊条)金属质量的百分比来表示飞溅的程度，称指之为飞溅率。15、热阴极电弧：在实际焊接电弧中，当使用沸点高的材料钨或碳作电极时，其阴极区的带电粒子主要靠热发射来提供，通常称为热阴极电弧。16、焊接残余应力：焊接残余应力是焊接后残留在焊接结构中的应力，它往往是双向或三向的复杂应力状态，通常只研究正应力17、钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的焊接方法称为钎焊。18、带电粒子的扩散：电弧空间中如果带电粒子的分布不均匀，则带电粒子将从密度高的地方向密度低的地方迁移而使密度趋于均匀，这种现象称为带电粒子的扩散。19、焊丝的熔化系数：熔化系数或称比熔化速度，则是指每安培焊接电流在单位时间内所熔化的焊丝重量(gA-lh-1)。20、脉冲电流控制法：是熔化极氩弧焊常用的控制方法，它通过控制焊接电流以定的频率脉冲变化，实现对焊丝熔化及熔滴过渡的控制。21、焊接：焊接指通过适当的手段使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合而成为一体的连接方法。22、碳当量法：是一种粗略估计低合金钢焊接冷裂敏感性的方法。焊接部位的淬硬倾向与化学成分有关。在各种元素中，碳对淬硬及冷裂影响最显著。设系数为“1”，将其他各种元素的作用按照相当于若干含碳量作用折合并迭加起来，即为“碳当量”。显然，钢材碳当量越大，淬硬冷裂倾向越大，焊接性越差。23、焊接热影响区：受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材组织和性能发生变化的区域，称为焊接热影响区。24、电阻焊：是利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，在压力下形成焊接接头的方法。二填空题1、采用直流电焊机焊接时，若工件接负极，此种接法称为 直流反接 。2、手工电弧焊电焊条的焊芯的作用是 电极 与补充金属。3、焊条（手工）电弧焊的电焊条由 焊芯 和 药皮 组成。4、碳当量法可用来估算钢材的焊接性能，碳当量值小于 0.4% 时，钢材的焊接性能良好。5、焊接电弧由三个不同电场强度的区域，即阳极区、阴极区和弧柱区构成。6、射流过渡中，氩气或富氩气体保护焊接时，在一定工艺条件会出现喷射过渡，通常分为射滴、亚射流、射流和旋转射流四种过渡形式。7、电弧各部分的温度分布受电弧产热特性的影响，电弧组成的三个区域产热特性不同，温度分布也有较大区别：轴向阴极区和阳极区的温度较低，弧柱温度较高；径向弧柱轴线温度最高，沿径向出中心至周围温度逐渐降低。8、铝及其合金的氩弧焊分为TIG即钨极氩弧焊和MIG即熔化极氩弧焊。TIG多用于焊接薄板，而MIG主要用在板厚3mm以上的产品上。9、焊接电弧中的能量平衡包括弧柱区的能量平衡、阴极区的能量平衡 和阳极区的能量平衡。10、弧柱区的产热和热损失相平衡。热损失有对流、传导和辐射等，其中 对流 约占80以上，传导和辐射 占10左右。11、根据外观形态，熔滴尺寸以及过渡频率等特征熔滴过渡通常可分为三大类型，即自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。12、CO2保护焊供气系统的作用是保证纯度合格的CO2保护气体能以一定的流量均匀地从喷嘴中喷出，它由以钢瓶、预热器、干燥器、减压器、流量计及电磁气阀等组成。13、焊接电流是影响焊缝熔深的主要因素；电弧电压是影响焊缝熔宽的主要因素；焊接速度对焊缝形状和尺寸都有明显的影响。14、短路过渡过程的特点是正常的短路过渡过程中，一般要经历电弧燃烧形成熔滴一熔滴长大并与熔池短路熄弧一液桥缩颈而断开过渡一电弧复燃等四个阶段。15、氮在高温液态金属的溶解度是随电弧气氛中氮的分压增高而 增 大。16、焊接方法对焊接性的影响主要体现在两个方面，即能量密度和保护条件。三判断题 1、TIG多用于焊接薄板，而MI主要用在扳厚3mm以上的产品上。 （）2、焊丝和焊缝的相对位置会影响焊缝成形，焊丝的相对位置有前倾、后倾两种。 （）3、沿焊缝长度方向的收缩称之为纵向收缩；沿着垂直于焊缝长度方向的收缩称之为横向收缩。 （）4、钛合金焊缝合氢量变化对焊缝冲击性能的影响最为显著。 （）5、一般说来，理化性能、晶体结构接近的金属材料比较难以实现焊接。 （）6、不留间隙双面焊就是在焊第一面时焊件背面设计衬垫或辅助装置。 ()7、对于不宜采用较大热输入焊接的钢材或厚度较大的焊件，可采用开坡口双面焊。 () 8、CO2保护焊可以焊接容易氧化的有色金属。 ()9、钨极承载电流能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发。 ()10、为了减少曲面对熔池金属流动的不利影响，无论是焊接外环缝或内环缝，焊枪都应逆工件旋转方向偏移一段距离，使熔池的形成与凝固结晶处于接近水平位置。 （对）11、产生冷裂纹三要素是指淬硬倾向、拘束度和扩散氢含量。 （对）12、电弧轴向阴极区和阳极区的温度较高，弧柱温度较低。 (错)13、不留间隙双面焊就是在焊第一面时焊件背面设计衬垫或辅助装置。 (错) 14、钛合金焊接时，氢的影响是相稳定元素，可以在钛及钛中间隙固溶。 （对）15、焊丝和焊缝的相对位置会影响焊缝成形，焊丝的相对位置有前倾、后倾两种。 （错）16、沿焊缝长度方向的收缩称之为纵向收缩；沿着垂直于焊缝长度方向的收缩称之为横向收缩。 （对）17、不留间隙双面焊就是在焊第一面时焊件背面设计衬垫或辅助装置。 (错)18、对于不宜采用较大热输入焊接的钢材或厚度较大的焊件，可采用开坡口双面焊。 (对) 19、碳在钛中的溶解度随温度下降而下降，并同时析出TiC。 (对)四简答题1、等离子弧焊的带电粒子流在运动过程中受到哪几种“压缩效应”的作用？详细解释这几种“压缩效应”。（1）机械压缩效应：是使经高频振荡使气体产生电离形成的电弧通过喷嘴细孔道，弧柱被强迫压缩。（2）热压缩效应：是水冷喷嘴以及通入一定压力的冷气（氩气、氮气）使电弧外层冷却，迫使带电粒子流（离子和电子）向弧柱中心收缩。（3）磁压缩效应：是无数根平行导线（带电粒子在弧柱中的运动）所产生的自身磁场，使这些导线相互吸引，电弧被进一步压缩。2、根据碳当量的高低，钢材焊接性能可分为哪三种？（1）C当量 0.4%，钢材塑性好，钢的淬硬和冷裂倾向不大，焊接性良好。（2）C当量 =0.40.6%,钢材塑性下降, 淬硬倾向明显, 焊接性较差。（3）C当量 0.6%,钢材塑性低, 淬硬倾向强, 焊接性很差。3、钎焊时钎剂的作用是什么？常用的钎剂有哪些?作用：清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质，改善钎料的润湿性；保护钎料及焊件不被氧化。软钎焊焊剂：松香或氯化锌溶液硬钎焊焊剂：硼砂、硼酸等。4、在直流钨极氩弧焊、等离子弧焊等非熔化极焊接时，为了使电极获得较少的热量从而使钨极烧损较小，通常何种选择电弧的极性？并简述理由在直流钨极氩弧焊、等离子弧焊等非熔化极焊接时，为了使电极获得较少的热量从而使钨极烧损较小，通常采用直流正接法，即工件接电源正端，电极接电源负端。因为电极为高熔点材料，作为阴极时具有很强的电子热发射能力，因而阴极压降小极低，阴极产热量小于阳极产热量，这样就便钨极获得较少的热量而母材获得较多的热量。5、试比较交流电弧和直流电弧的磁偏吹现象，并且简述理由。交流电弧的磁偏吹要比直流电弧弱很多。这主要因为交流电弧的电流和磁场都在变化，正弦波交流电流在1/2半波内由零值增加到最大值，由于电弧偏离轴线到最大值需要一定时间，但电流达到最大值时(1/2半波处)便立即减小，这样电弧还来不及偏离到最大值就要随磁偏吹力的减小而回到焊丝轴线方向的位置上，因此交流电弧磁偏吹现象比直流的显著减弱。6、简述金属焊接性的定义及其所包含的内容。金属焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两方面的内容：其一是结合性能，即在一定焊接工艺条件下，被焊金属形成焊接缺陷(裂纹、夹渣、气孔等)的敏感性；其二是使用性能，即在一定焊接工艺条件下，被焊金属的焊接接头对使用性能要求的适应性。简而言之，焊接性就是指金属材料“好焊不好焊”以及焊成的接头“好用不好用”。7、思考并回答钛及钛合金对焊接热裂纹是不敏感的？钛及钛合金对热裂纹是不敏感的，这主要是因为钛及钛合金含硫、碳、杂质少，低熔点共晶在晶界很少生成；另一个原因是钛及合金凝固时收缩量小。由于这些原因，故钛材焊接时，可采用与母材完全相等成分的焊丝进行氩弧焊接，而不致发生热裂纹。8、简答气体电离的定义及其实质。在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离。气体电离的实质，是中性气体粒子(分子或原子)吸收足够的外部能量使得分子或原子中的电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子的过程中性气体粒子失去第一个电子所需的最小外加能量称为第一电离能，失去第二个电子所需的能量称为第二电离能，依此类推。9、对于熔化极气体保护焊，一般如何选择电弧的极性？并简述理由。对于熔化极气体保护焊，一般也采用直流反极性。这是因为Ar、CO2等保护气体都具有较高的电离电压，且不论焊丝或母材都为冷阴极材料，因此，要获得足够的带电粒子必须具有较高的阴极压降，这就使得阴极产生的热量大于阳极产生的热量，从而使母材有较大的熔深。这对于C02气体保护焊是十分重要的。10、简述铝及其合金焊接工艺的一般特点。 铝及其合金的导热性强而热容量大，线胀系数大，熔点低和高温强度小，给焊接工艺带来一定困难。首先，必须采用能量集中的热源，以保证熔合良好；其次，要采用垫板和夹具，以保证装配质量和防止焊接变形；另外，铝及其合金由固态转变为液态时，并无颜色的变化，因此也不易确定接缝的坡口是否熔化，造成焊接操作上的困难。11、试分析处于高温熔化状态的溶池受氮杂质污染对焊缝性能的影响。氮在高温液态金属的溶解度是随电弧气氛中氮的分压增高而增大。氮在固态的钛及钛中均能间隙固溶，氮在钛中的最大固溶度为7左右，在钛中的最大固溶度为2。氮也是稳定元素，它对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度，减低焊缝的塑性性能比氧更为显著，氮的污染脆化作用比氧更为强烈。12、简述MI焊接的特点。（1）焊接质量好：由于采用惰性气体作保护气体，保护效果好，焊接过程稳定，变形小，飞溅极少或根本无飞溅。（2）焊接生产率高：由于是用焊丝作电极，可采用大的电流密度焊接，母材熔深大，焊丝熔化速度快，焊接大厚度铝、铜及其合金对比钨极惰性气体保护焊的生产率高。与焊条电弧焊相比，能够连续送丝，节省材料加工时，焊缝不需要清渣，因而生产效率更高。 （3）适用范围广：适合于焊接低碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢、有色金属及其合金。13、简述最小电压原理。弧柱在稳定燃烧时，有一种使自身能量消耗最小的特性即当电流和电弧周围条件(如气体介质种类、温度、压力等)一定时，稳定燃烧的电弧将自动选择一个确定的导电截面积使电弧的能量消耗最小。当电弧长度也为定值时，电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小，因此，能量消耗最小时的电场强度最低，即在固定弧长上的电压降最小，这就是最小电压原理。14、焊剂在埋弧焊中的主要作用。 焊剂在埋弧焊中的主要作用是造渣，以隔绝空气对熔池金属的污染，控制焊缝金属的化学成分，保证焊缝金属的力学性能，防止气孔、裂纹和夹渣等缺陷的产生。同时，考虑实施焊接工艺的需要，还要求焊剂具有良好的稳弧性能，形成的熔渣应具有合适的密度、粘度、熔点、颗粒度和透气性，以保证焊缝获得良好的成形，最后熔渣凝固形成的渣壳具有良好的脱渣性能。15、如图，分析导线连接位置产生的电弧磁偏吹现象。当焊接导线接法如图所示时，电流不仅在通过焊丝与电弧的空间产生磁场，而且在流经工件的空间也产生磁场，使电弧左侧空间为两段导体产生的同方向磁力线叠加，而右侧空间只有电弧电流本身产生的磁力线。这样电弧左侧磁力线密度较大，使两侧磁力线分布失去对称性，从而产生了从磁力线密度较大的一方指向磁力线密度较小一方的横向推力，结果电弧偏离焊丝(条)轴线，可用焊条倾斜来减小磁偏吹。16、简述焊接电弧的构成及其导电特性。阴极区的导电特性：热发射型阴极区导电机构、电场发射型阴极区导电机构、等离子型阴极区导电机构；阳极区的导电特性：接受由弧柱流过来的电子流、向弧柱提供所需要的正离子、极区压降一般大于气体介质的电离电压；焊接电弧中的能量平衡：弧柱区的能量平衡、阴极区的能量平衡、阳极区的能量平衡。17.铸铁的焊接特点是什么？铸铁一般采用何种焊接方法？焊接空间位置？P（1）、熔合区易产生白口组织；易产生裂纹；易产生气孔；熔池金属容易流失。（2）一般采用焊条电弧焊、气焊。 （3）平焊18、简述铜及铜合金的焊接特性。(1) 焊缝成形能力差：母材难于熔合、坡口焊不透、表面成形差等问题，与铜的物理性质有关。(2) 气孔倾向严重：扩散气孔（和氢有关）和反应性气孔（和氧有关）。(3) 焊缝及热影响区热裂倾向：焊缝及热影响区中的铜溶解了有害杂质，易于形成低熔点共晶，分布于枝晶间或晶界处，产生热脆性。(4) 接头性能下降：接头塑性严重变坏、导电性能下降和耐腐蚀性能下降。19、给下列材料或结构的焊件选择一合理的焊接方法。备选焊接方法为：氩弧焊、电渣焊、埋弧焊、焊条（手工）电弧焊、点焊、钎焊 焊件 焊接方法Q235钢支架 焊条（手工）电弧焊 硬质合金刀头与45钢刀杆 钎焊 不锈钢 氩弧焊 厚度为3mm的薄板冲压件 点焊 锅炉筒身环缝 埋弧焊 壁厚60mm的大型构件 电渣焊 20、给下列焊件选择一合适的焊接方法。 备选焊接方法为：焊条（手工）电弧焊、钎焊、缝焊、埋弧自动焊、氩弧焊、电渣焊。 焊件 焊接方法 45钢钢结构（厚300mm） 电渣焊 灰口铸铁的补焊 焊条（手工）电弧焊 汽车油箱 缝焊 电器部件 钎焊 锅炉炉身环缝 埋弧自动焊 不锈钢钢板 氩弧焊 21、给下列焊接件选择一合适的焊接方法。备选焊接方法为：焊条（手工）电弧焊、点焊、氩弧焊、埋弧自动焊、对焊、钎焊。 焊件 焊接方法 精密仪表 钎焊 家用石油液化气罐主环缝缝 埋弧自动焊 Q235薄板冲压件 点焊 钢板厚度为6mm的45钢 焊条（手工）电弧焊 铝合金重要结构件 氩弧焊 断面相同的钢管对接 对焊 22、给下列焊接件选择一合适的焊接方法。备选焊接方法为： 焊条（手工）电弧焊、熔化极氩弧焊、埋弧自动焊、硬钎焊、闪光对焊、CO2气体保护焊 焊件 焊接方法16Mn自行车车架连接 硬钎焊 钢轨接长（对接） 闪光对焊 家用液化石油气罐环缝 埋弧自动焊 机床床身（低碳钢，单件生产） 焊条（手工）电弧焊 壁厚10mm，材料为1Cr18Ni9Ti的管道 熔化极氩弧焊 壁厚2mm，材料为20钢的低压容器 CO2气体保护焊 23、给下列焊接件选择一合适的焊接方法。备选焊接方法为：埋弧自动焊、硬钎焊、闪光对焊、CO2气体保护焊、电渣焊、点焊焊件 焊接方法16Mn自行车车架连接 硬钎焊 16Mn自行车钢圈对接 闪光对焊 汽车驾驶室 点焊 家用液化石油气罐环缝 埋弧自动焊 重型机床的机座（厚100mm） 电渣焊 壁厚1mm，材料为20钢的容器 CO2气体保护焊 24、给下列焊接件选择一合适的焊接方法。备选焊接方法：埋弧自动焊、CO2气体保护焊、电阻对焊、氩弧焊、软钎焊、焊条（手工）电弧焊焊件 焊接方法20钢容器，厚2mm CO2气体保护焊 电子线路板 软钎焊 机床床身（低碳钢，单件生产） 焊条（手工）电弧焊 厚4mm的铝合金板件 氩弧焊 30mm的45钢轴对接 电阻对焊 锅炉炉身环缝 埋弧自动焊 25、为减少焊接应力与变形。下图焊件应采用何焊接顺序？如不采用此顺序可能会出现何种问题？ 焊接顺序：1-2。 如采用2-1，则焊1时，焊件、横向收缩收缩受阻产生应力，甚至造成焊缝交叉处产生裂纹。26、下图所示两种焊接结构，哪一个合理？为什么？(1)（b）合理。 焊缝应避开应力集中的转角位置，以防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力而开裂。(2)（b）合理。 焊缝布置尽可能分散，避免密集交叉。焊缝集中分布容易使接头过热，力学性能降低，甚至出现裂纹。焊缝位置尽可能对称分布，焊缝的对称布置可以使各条焊缝的焊接变形相抵消，对减小焊接变形有明显的效果。 27、如图焊接结构，何种较合理？简要分析其原因。 (1)b合理 焊缝应尽量避开最大应力部位，以防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力而开裂。 (b)a合理 焊缝应尽量避开机械加工面，以避免焊接应力和变形对已加工表面精度的影响。28、如图焊接件采用焊条电弧焊，何种方案较合理？简要分析其原因。(1)b合理 焊缝应尽量避开最大应力部位，以防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力而开裂。(2)b合理 焊缝尽可能分散布置，避免密集交叉。焊缝集中分布容易使接头过热，力学性能降低，甚至出现裂纹。29、如图焊接结构，何种较合理？简要分析其原因。(1)a合理 焊缝位置应考虑各焊接过程中对熔化金属的保护。埋弧焊时应考虑接头处容易存放焊剂、保持熔融合金和熔渣； (2)a合理 焊缝位置应考虑焊接所需要的施焊操作空间。手工电弧焊时需考虑留有一定焊接空间，以保证焊条的运行自如。30、如图焊接结构，何种较合理？简要分析其原因。(1)a合理 焊缝位置应考虑焊接所需要的施焊操作空间。点焊时应考虑电极安放。 (2)a合理 焊缝位置应考虑各焊接过程中对熔化金属的保护。气体保护焊时应考虑气体的保护效果。31、下图所示焊接结构是否合理？为什么？若不合理,应如何改正?(a)不合理 焊缝位置应考虑焊接所需要的施焊操作空间。手工电弧焊时需考虑留有一定焊接空间，以保证焊条的运行自如。(b)不合理 焊缝应尽量避开机械加工面，以避免焊接应力和变形对已加工表面精度的影响。32、下图所示焊接结构是否合理？为什么？若不合理,应如何改正? (a)不合理 焊缝位置应考虑焊接所需要的施焊操作空间。点焊时应考虑电极安放。(b)不合理 焊缝应避开应力集中的转角位置，以防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力而开裂。33、汽车刹车用压缩空气贮存罐。低碳钢壁厚2mm，端盖3mm，4管接头为标准件。工作压力0.6MPa 。 （1）、在图中标出焊缝。 （2）、选择各焊缝焊接方法、结头型式 。（3）、确定焊接次序。 （1）、如图 （2）、A缝 CO2气体保护焊 对接 B缝 CO2气体保护焊 对接 C缝 CO2气体保护焊 角接 （3）、A-B-C 34、TIG焊接电流种类与极性对焊缝形状的影响如图所示，回答下列问题：(1) 图中(a)、(b)、(c)电流极性的种类(3分)；(2) 分析图中(a)、(b)、(c)的焊接特点（7分）。(1) TIG焊接电流种类与极性对焊缝形状的影响如图所示，图中(a)、(b)、(c)电流极性的种类分别为直流正极性、直流反极性和交流极性。(2) 直流正极性法焊接时，见