2025年非熔化极气体保护焊试题及答案

2025年非熔化极气体保护焊试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.非熔化极气体保护焊（TIG焊）中，常用的惰性保护气体不包括以下哪种？A.氩气（Ar）B.氦气（He）C.二氧化碳（CO₂）D.氩氦混合气体（Ar+He）2.焊接不锈钢时，TIG焊通常采用的电流极性为？A.直流正接（DCSP）B.直流反接（DCRP）C.交流（AC）D.脉冲直流3.钨极直径的选择主要依据是？A.焊接速度B.保护气体流量C.焊接电流大小D.母材厚度4.以下哪种钨极材料因放射性问题已逐渐被替代？A.纯钨极（W）B.钍钨极（W-Th）C.铈钨极（W-Ce）D.镧钨极（W-La）5.TIG焊中，气体流量过大可能导致的问题是？A.保护效果下降B.熔深增加C.电弧稳定性提高D.焊缝成形更美观6.焊接铝及铝合金时，TIG焊需采用交流电源的主要原因是？A.提高电弧温度B.利用阴极破碎作用清除氧化膜C.减少钨极烧损D.降低焊接热输入7.薄板TIG焊时，为防止烧穿，应优先调整的工艺参数是？A.增大焊接电流B.提高焊接速度C.增加气体流量D.减小钨极伸出长度8.以下哪种缺陷是TIG焊中最常见的气孔类型？A.氢气孔B.氮气孔C.一氧化碳气孔D.反应气孔9.TIG焊设备中，水冷系统的主要作用是？A.冷却母材B.防止焊枪过热C.降低保护气体温度D.减少焊接变形10.焊接钛及钛合金时，TIG焊的保护范围需扩展至焊缝背面，主要是因为？A.钛合金导热性差B.钛在高温下易与氧、氮反应C.钛合金熔点高D.钛合金线膨胀系数大二、判断题（每题2分，共20分。正确填“√”，错误填“×”）1.TIG焊的电弧稳定性主要取决于保护气体的纯度，与电流类型无关。（）2.焊接铜及铜合金时，氦气作为保护气体比氩气更优，因氦气热导率高，可提高熔深。（）3.钨极伸出长度过长会导致保护效果下降，但可提高电弧可见性。（）4.脉冲TIG焊通过调节基值电流和峰值电流，可有效控制热输入，适用于薄板和精密焊接。（）5.焊接结束时，需延迟关闭保护气体，以防止高温焊缝氧化。（）6.交流TIG焊中，正半波（工件为正）时，电子轰击钨极，易导致钨极烧损；负半波（工件为负）时，离子轰击工件，产生阴极破碎作用。（）7.不锈钢TIG焊时，若焊缝表面呈蓝色，说明保护效果良好；若呈灰色或黑色，则保护不良。（）8.焊接镁合金时，TIG焊的预热温度需高于铝合金，因镁的氧化膜更稳定。（）9.TIG焊使用高频引弧时，需注意高频电磁场对人体（尤其是心脏）的影响，应穿戴屏蔽服。（）10.气孔缺陷可通过增加气体流量、提高焊接速度、加强母材清理等措施预防。（）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述TIG焊设备的基本组成及各部分作用。2.分析直流正接、直流反接、交流三种电流类型在TIG焊中的适用场景及特点。3.列举TIG焊中影响焊缝成形的主要工艺参数，并说明其调整原则。4.说明TIG焊中氢气孔的产生原因及预防措施。5.对比TIG焊与熔化极气体保护焊（MIG/MAG焊）的优缺点，举例说明各自适用的典型场景。四、案例分析题（共20分）某企业采用TIG焊焊接3mm厚的5083铝合金板材（属于铝镁合金），焊接过程中出现以下问题：（1）焊缝表面存在大量白色颗粒状物质，且局部未熔合；（2）钨极尖端出现严重烧损，呈蘑菇状。结合TIG焊工艺知识，分析上述问题的可能原因，并提出具体解决措施。答案及解析一、单项选择题1.答案：C解析：TIG焊使用惰性气体保护，二氧化碳（CO₂）为活性气体，主要用于MAG焊，故C错误。2.答案：A解析：不锈钢焊接需较大熔深且钨极烧损小，直流正接（工件接正，钨极接负）时电子轰击工件，产热集中，熔深大，适合不锈钢。3.答案：C解析：钨极直径需与焊接电流匹配，电流过大易导致钨极熔化，电流过小则电弧不稳定，故C正确。4.答案：B解析：钍钨极含放射性元素钍，长期接触危害健康，已逐渐被铈钨极等替代。5.答案：A解析：气体流量过大易产生紊流，卷入空气，保护效果下降；流量过小则无法有效隔绝空气，故A正确。6.答案：B解析：铝的氧化膜（Al₂O₃）熔点高（约2050℃），远高于铝的熔点（约660℃），交流TIG焊的负半波（工件为负）时，正离子轰击工件表面，可破碎氧化膜，故B正确。7.答案：B解析：薄板焊接烧穿主要因热输入过高，提高焊接速度可减少单位长度热输入，防止烧穿；增大电流会加剧烧穿，故B正确。8.答案：A解析：TIG焊中，氢气孔最常见，主要来自母材表面的油污、水分或保护气体中的水分，氢在熔池凝固时析出形成气孔。9.答案：B解析：TIG焊枪需承载高电流，水冷系统通过循环水冷却焊枪内部（如导电嘴、钨极夹），防止过热损坏。10.答案：B解析：钛及钛合金在高温（>400℃）下易与氧、氮反应生成脆性化合物，降低力学性能，因此需扩展保护范围至焊缝背面。二、判断题1.答案：×解析：电弧稳定性与电流类型密切相关，如交流TIG焊需高频引弧维持电弧，直流焊电弧更稳定，故错误。2.答案：√解析：氦气热导率比氩气高约6倍，电弧热量更集中，熔深更大，适合焊接厚板铜合金（铜导热性好，需高能量输入）。3.答案：√解析：钨极伸出过长（>10mm）时，保护气层被拉长，易受空气侵入；但伸出过长可使焊工更清晰观察电弧与熔池，故正确。4.答案：√解析：脉冲TIG焊通过峰值电流熔化母材，基值电流维持电弧，热输入可控，适合薄板（如0.5mm不锈钢）和精密零件（如传感器外壳）。5.答案：√解析：焊接结束后，焊缝仍处于高温状态（>400℃），延迟关气（通常3-5秒）可继续保护焊缝，防止氧化。6.答案：√解析：交流正半波（工件正）时，电子轰击钨极（负），钨极温度升高，易烧损；负半波（工件负）时，正离子轰击工件，击碎氧化膜，故正确。7.答案：×解析：不锈钢TIG焊焊缝颜色反映氧化程度：银白色（最佳）→金黄色（良好）→蓝色（轻微氧化）→灰色（严重氧化）→黑色（氧化严重），故蓝色并非最佳。8.答案：×解析：镁的氧化膜（MgO）疏松多孔，保护作用差，焊接时更易氧化，因此镁合金焊接需更严格的保护（如加大气体流量），预热温度通常低于铝合金（铝合金因线膨胀系数大，需预热防裂）。9.答案：√解析：高频引弧产生的高频电磁场（频率3-30MHz）可能对心脏起搏器等电子设备及人体神经造成影响，需穿戴屏蔽服（如铜纤维工作服）。10.答案：×解析：提高焊接速度会缩短熔池存在时间，气体来不及逸出，可能增加气孔倾向；预防气孔应降低焊接速度、提高气体纯度、加强清理，故错误。三、简答题1.答：TIG焊设备由以下部分组成：（1）焊接电源：提供稳定电弧能量，常用直流或交流方波电源（如铝焊接用AC-DC两用电源）。（2）焊枪：夹持钨极、输送保护气体和电流，分气冷（小电流≤200A）和水冷（大电流>200A）两种。（3）供气系统：包括气瓶（氩/氦）、减压器、流量计，控制保护气体流量（通常5-15L/min）。（4）水冷系统：仅水冷焊枪配备，通过循环水（去离子水）冷却焊枪内部，防止过热。（5）控制系统：调节电流、气体延时、高频引弧等参数，部分设备集成脉冲功能。2.答：三种电流类型的适用场景及特点：（1）直流正接（DCSP）：工件接正，钨极接负。特点：电子轰击工件，产热多，熔深大；钨极产热少，烧损小。适用：不锈钢、碳钢、钛合金等需较大熔深的材料。（2）直流反接（DCRP）：工件接负，钨极接正。特点：离子轰击钨极，钨极烧损严重；工件产热少，熔深浅。仅用于焊接薄铝（需阴极破碎但热输入低），实际中极少使用。（3）交流（AC）：电流周期性换向。特点：正半波（DCSP）提供熔深，负半波（DCRP）利用阴极破碎清除氧化膜。适用：铝、镁及其合金（氧化膜难熔）。3.答：影响焊缝成形的主要工艺参数及调整原则：（1）焊接电流：电流增大，熔深、熔宽增加；需根据母材厚度、钨极直径匹配（如φ2.4mm铈钨极，电流范围100-200A）。（2）焊接速度：速度过快，熔深浅、易未熔合；过慢，热输入高、易烧穿。原则：保持熔池大小稳定（通常0.5-1.5m/min）。（3）气体流量：流量过小，保护不良；过大，紊流卷气。原则：根据喷嘴直径（D）调整，流量Q≈(0.8-1.2)D（L/min），如φ12mm喷嘴，流量8-15L/min。（4）钨极伸出长度：过长（>8mm）保护差；过短（<3mm）遮挡视线。原则：3-6mm（薄板取小值，厚板取大值）。（5）钨极角度：与工件夹角过小（<60°），电弧分散；过大（>80°），保护气层被破坏。通常60-80°。4.答：氢气孔产生原因：（1）母材或焊丝表面有油污、水分（H₂O分解为H）；（2）保护气体（氩气）纯度不足（含H₂O、H₂）；（3）焊前清理不彻底（如不锈钢未去除氧化皮）；（4）电弧过长，空气侵入熔池（空气中含H₂O）。预防措施：（1）焊前用丙酮或酒精清理母材及焊丝表面，去除油污；（2）使用高纯度氩气（≥99.99%），检查气瓶减压阀是否积水（定期排水）；（3）控制钨极伸出长度（3-6mm），保持短弧焊接；（4）对潮湿环境中的焊丝进行烘干（100-150℃，1-2小时）。5.答：TIG焊与MIG/MAG焊的对比及适用场景：（1）优点对比：TIG焊：焊缝质量高（无飞溅）、电弧可见性好、可焊接薄件（0.1mm）及难焊材料（钛、锆）；MIG/MAG焊：焊接效率高（熔敷率是TIG的3-5倍）、适合中厚板（3-20mm）。（2）缺点对比：TIG焊：效率低、成本高（需填丝时需手动操作）；MIG/MAG焊：飞溅大（MAG焊）、薄板易烧穿、铝镁合金焊接需特殊控制（如脉冲MIG）。（3）典型场景：TIG焊：不锈钢管道打底焊（如食品机械）、钛合金航空部件焊接、电子元件精密焊接；MIG/MAG焊：汽车车身钢板（MAG）、铝合金船舶结构（MIG）、钢结构桥梁（MAG）。四、案例分析题答：问题（1）：焊缝表面白色颗粒状物质为未清除的氧化膜（Al₂O₃），局部未熔合。可能原因：①交流TIG焊的阴极破碎作用不足（如电源频率过低、电流过小）；②焊前清理不彻底（铝合金表面氧化膜未用钢丝刷或化学方法清除）；③保护气体流量过小（未有效覆盖熔池）；④焊接速度过快（电弧未充分破碎氧化膜）。问题（2）：钨极烧损呈蘑菇状。可能原因：①电流极性错误（误用直流正接而非交流）；②钨极直径过小（如用φ2.0mm钨极焊接3mm铝板，电流需120-180A，而φ2.0mm钨极最大电流仅150A）；③钨极尖端角度过大（>60°，导致电弧分散，钨极局部过热）；④水冷系统故障（焊枪未有效冷却，钨极温度升高）。解决措施：（1）针对氧化膜与未熔合：①调整电源至交流模式，提高电流（3mm铝板推荐电流120-180A），或选择交流方波电源（增强阴极破碎）；②焊前用不锈钢丝刷（禁用钢丝刷）单向清理母材表面，或用NaOH溶液（5-10%）酸洗去除氧化膜，再用清水冲洗；③增大气体流量（φ12mm喷嘴，流量调至12-15L