大连理工大学船舶与海洋结构物焊接复习题

复习题,考试时间：11月2日56节,考试地点：,一、概念,焊接：将两种或两种以上的（同种或异种）材料通过原子或分子之间的结合和扩散造成永久性连接的工艺过程。,电弧：一种特殊的气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。,等离子体：电离气体具有与通常状态下的气体所不同的性质，由几乎数量相等的电子和离子以及中性粒子组成，被称作等离子体(Plasma)，具有高导电性。,电弧的静特性：电弧燃烧时，两极间稳态的电压和电流关系曲线称为电弧静特性曲线。,焊接电弧动特性：焊接电流随时间以一定的形式变化时，电弧电压的表现，反映的是电弧导电性能对电流变化的响应能力。,焊接电弧的热效率：向母材和焊丝传送的热量相对电弧功率（电弧电压电弧电流）所占的比率称焊接电弧热效率。,电磁静压力：电弧轴向推力在电弧横截面上分布不均匀，弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，在焊件上表现为对熔池形成的压力。,电弧动压力：电弧中的压力差使较小截面处高温粒子向工件流动，更小截面的气体粒子补充之，以及保护气氛不断进入电弧空间，形成连续的等离子气流，持续的冲向焊件，对熔池形成附加压力-电弧动压力。,斑点力：电极上形成斑点时，由于斑点受到带电粒子的撞击，或金属蒸汽的反作用而对斑点产生的压力，称为斑点力。,电弧的挺直性：电弧作为柔性导体具有抵抗外界干扰、力求保持焊接电流沿电极轴线方向流动的性能。,磁偏吹：实际焊接过程中，由于受到很多因素的影响，电弧周围磁力线均匀分布的状态被破坏，使电弧偏离焊丝（条）轴线方向。,阴极斑点：根据阴极材料性质及所处状态不同，某些情况下，电弧导电通道将主要集中在一个较小的区域，该区域电流密度、温度、发光强度远高于其它区域，称作阴极斑点区。,熔滴过渡：电弧焊时，焊丝的末端在电弧热的高温作用下加热熔化，形成熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程。,钨极氩弧焊：以钨或钨合金材料做电极，在惰性气体保护下进行的焊接，又称为TIG焊或GTAW焊。,焊接飞溅：焊接过程中，大部分焊丝熔化金属可以过渡到熔池，有一部分焊丝熔化金属（也包括少量的熔池金属）飞到熔池以外的地方，这种现象称作焊接飞溅。,埋弧焊：焊接时预先把颗粒状焊剂散布在焊接线上，焊丝通过送丝装置，自动连续的向焊剂中送进，在焊丝前端与母材间引燃电弧，由于电弧埋在焊剂里面，从外面看不见，因此称作埋弧焊。,不锈钢：是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其它腐蚀性的、具有高度化学稳定性的合金钢的总称。,反变形法：在焊接之前，预先估计结构的变形大小和方向，将构件装成一个反方向的变形，以抵消焊接过程所引起的变形，这种方法叫反变形法。,应力腐蚀：在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象。,疲劳断裂：金属材料及其结构因受到交变载荷作用而发生损坏失效或断裂的现象，称为疲劳断裂。疲劳断裂是在应力远低于材料的抗拉强度（有时低于屈服强度）的循环应力作用下发生的低应力破坏。,二、简答题,1、焊接用保护气的种类及举例,2、TIG焊接的特点,（1）高品质焊接，优质焊缝；（2）热源与焊丝分别控制，适用于薄板及各种姿态下焊接；（3）生产效率低；（4）成本高；（5）适用于各种材料的焊接，除了钢铁材料也适用于有色金属材料，如铝、铜、镁、钛等。,3、埋弧焊中焊剂的作用,（1）造气造渣，保护电弧和熔池，防止焊缝金属的氧化、氮化；（2）稳定电弧；（3）脱氧、补充合金元素并防止烧损；（4）焊缝整形；（5）针对特殊焊接姿势如横向焊接等。,4、铜及铜合金的分类,分为工业纯铜、黄铜、青铜以及白铜等。纯铜为铜的质量分数不小于99.5%的工业纯铜。黄铜是Cu-Zn合金，表面呈淡黄色。以Sn、Al、Si、Pb、Be等元素为主要组成的铜合金称为青铜，常见的有锡青铜、铝青铜、硅青铜。,白铜为镍的质量分数低于50%的Cu-Ni合金，也可加入其它元素，如锰白铜、铁白铜、锌白铜等。,5、焊接变形的分类,纵向收缩变形：构件焊后在焊缝方向发生收缩,横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝方向发生收缩,挠曲变形：构件焊后发生挠曲，挠曲可由焊缝的纵向收缩引起和由横向收缩引起,角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移,波浪变形：焊后构件呈波浪形,错边变形：焊接过程中两焊接件的热膨胀不一致，可能引起长度方向和厚度方向上的错边,螺旋形变形：焊后在结构上出现的扭曲,6、焊接残余应力的特征,（1）相互平衡性。内应力、拉应力与压应力共存。,（2）遵循应力叠加原理。使用未消除应力的焊件时，由载荷引起的工作应力可与焊接残余应力相互叠加。,（3）有应力重分布现象。当焊件的外部因素引起的应力和残余应力叠加后，超过母材金属的屈服点时，将在该区域发生延性变形。,（4）在没有产生焊接变形的情况下，没有明显的外观表现，经历大量的焊接后，其外观可能看不出变化，但其内部却存在很大的应力。,7、主要的焊缝成形缺陷,未焊透未熔合焊穿咬边凹坑焊瘤(要求有每种缺陷的概念解释）,8、阴极电子发射的主要形式,阴极电子发射是电源持续向电弧供给能量的唯一途径，电弧的稳定性同阴极电子发射的难易程度有关。,热发射：阴极表面受热，当温度升高时（约3000K），金属内部的自由电子动能加大，克服吸引力逸出到金属表面而产生的电子发射现象。,电场发射：阴极表面空间存在一定强度的正电场时，阴极内部的电子将受到电场力的作用，封闭自由电子的电势壁垒变薄，当力达到一定程度电子就会逸出阴极表面，这种电子发射现象称作电场发射。,光发射：金属表面受到光照射后，其中的电子接受某一特定波长光子的能量后提高了自身的能量，产生的电子逸出，光发射对电极无冷却作用。,碰撞电子发射：电子或离子从外部高速撞击金属表面，把能量传递给金属内部的自由电子时，会有电子发射出来。也称为二次电子发射。二次电子的数目通常可达到一次电子数的10倍。,1、二氧化碳焊接的特点,1）焊接成本低：焊丝和保护气便宜,成本仅是焊条电弧焊和埋弧焊的40%50%；2）生产效率高：粗丝大电流用于焊厚板，细丝小电流用于焊薄板3）焊接能耗低：与TIG、焊条电弧焊相比，熔化效率高、焊接速度快；,4）适用范围广，半自动焊可焊接任意空间位置的焊缝，工件的厚度尺寸适应范围广，最薄可达1mm；,三、论述题,5）是一种低氢型或超低氢型焊接方法，对油锈水不敏感，焊缝抗裂性能好；6）CO2气体密度大，电弧加热后体积膨胀，保护效果好；焊后不需清渣，明弧焊接便于监视，有利于机械化操作。,7）CO2高温分解，氧化性强，不能用于非铁金属的焊接，只能用于低碳钢和低合金钢的焊接，对不锈钢可能造成焊缝增碳，降低抗晶间腐蚀能力；8）CO2高温分解，氧化性强，过渡不如MIG焊稳定，飞溅量较大；9）产生很大的烟尘，弧光较强；10）送丝速度快，只能自动或半自动焊。,2、焊接残余应力对焊接结构性能的影响,焊接残余应力的存在对焊接接头乃至焊接结构的安全服役性能有重要影响。,对结构刚度的影响：当外加载荷产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加达到材料的屈服点时，此区域材料就会产生塑性变形，同时结构刚度随之下降。,对受压杆件的稳定性的影响：当外加载荷引起的压应力与残余应力中的压缩应力成分叠加达到材料的屈服点时，使杆件的稳定性有所改变。,对静载强度和脆断的影响：降低结构的静载强度，使之在远低于屈服点的外载应力的作用下产生脆性断裂。,对疲劳强度的影响：如果存在应力集中和残余应力，疲劳强度就下降。应力集中系数越高，残余应力影响越明显。,对焊接加工