2025年熔化焊接与热切割考试题库及答案

2025年熔化焊接与热切割考试题库及答案1.【判断题】在等离子弧切割中，提高喷嘴压缩比可以同步提升电弧挺度与切口宽度。（）答案：错误。压缩比过大反而使电弧直径变小，切口变窄，但挺度在某一临界值后不再增加，甚至因湍流导致稳定性下降。2.【判断题】采用80%Ar+20%CO₂混合气体进行MAG焊时，熔滴过渡形式总是喷射过渡。（）答案：错误。当焊接电流低于180A、电弧电压低于24V时，熔滴仍可呈现短路过渡特征。3.【判断题】激光-MAG复合焊中，激光功率密度达到2×10⁶W/cm²以上时，小孔效应产生的金属蒸气会显著降低MAG电弧电压。（）答案：正确。金属蒸气电离使电弧导电通道收缩，电场强度下降，实测电弧电压可降低3~5V。4.【判断题】铝及铝合金TIG焊时，交流负半周持续时间的增加有利于阴极清理作用，但会造成钨极烧损加剧。（）答案：正确。负半周时工件为阴极，氩离子轰击氧化膜起到清理作用，同时钨极作为阳极承受高热量输入。5.【判断题】在药芯焊丝电弧焊中，增加焊丝伸出长度可提高熔敷效率，但对焊缝冲击韧性无影响。（）答案：错误。伸出长度由15mm增至30mm时，熔敷效率提高约18%，但因冶金反应时间缩短，焊缝中心冲击功下降25~35J。6.【单项选择】对Q690低合金高强钢进行多道埋弧焊时，若要求-40℃冲击功≥69J，下列工艺中最合理的是（）。A.热输入28kJ/cm，层间温度180℃B.热输入18kJ/cm，层间温度150℃C.热输入35kJ/cm，层间温度120℃D.热输入22kJ/cm，层间温度220℃答案：B。低热输入配合适中层间温度可抑制晶粒长大，同时避免冷速过快导致马氏体比例过高。7.【单项选择】采用φ1.2mm实心焊丝进行CO₂焊，焊接电流260A、电弧电压30V、干伸长15mm，测得焊丝熔化速度为9.2m/min，此时熔化系数约为（）g/(A·h)。A.8.5B.10.1C.11.7D.13.4答案：C。熔化速度换算为552m/h，焊丝截面积1.13mm²，钢密度7.85g/cm³，得熔敷量4.9kg/h，熔化系数=4900g/260A≈11.7g/(A·h)。8.【单项选择】在激光切割6mm不锈钢板时，若使用氮气作为辅助气体，为获得无渣切口，最佳喷嘴直径与气体压力组合为（）。A.1.0mm0.8MPaB.1.5mm1.0MPaC.2.0mm1.5MPaD.2.5mm2.0MPa答案：B。1.5mm喷嘴可在1.0MPa压力下形成稳定超音速气流，气体耗量与切口质量达到平衡；压力过大导致湍流，反而挂渣。9.【单项选择】关于水下湿法焊条电弧焊，下列说法错误的是（）。A.电弧气泡中氢气体积分数可达40%B.电弧电压通常比陆上同参数高8~12VC.焊条药皮中大理石含量增加可抑制氢致裂纹D.水深每增加10m，电弧收缩程度近似线性增加5%答案：D。水深增加导致冷却速度增大，但电弧收缩呈非线性，30m后趋于饱和。10.【单项选择】在机器人MAG焊中，采用“双脉冲”控制，若基值电流100A、峰值电流350A，脉冲频率50Hz，占空比40%，则平均电流为（）A。A.160B.180C.200D.220答案：C。平均电流=100×0.6+350×0.4=200A。11.【多项选择】下列哪些措施可以抑制铝合金焊缝气孔（）。A.坡口机械清理后24h内施焊B.采用直径0.8mm焊丝降低热输入C.焊接过程附加超声振动D.提高保护气纯度至99.999%E.层间温度控制在80℃以下答案：A、C、D、E。细焊丝降低热输入反而使熔池存在时间缩短，不利于气泡浮出。12.【多项选择】关于窄间隙MAG焊，下列描述正确的是（）。A.侧壁熔合不良主要与电弧磁偏吹有关B.旋转电弧传感器通过电流变化识别坡口中心C.采用φ1.0mm焊丝时，坡口宽度可缩小至8mmD.脉冲MAG比直流恒压MAG更易实现侧壁熔深E.纵向磁场辅助可细化晶粒并降低热裂纹倾向答案：B、C、D、E。磁偏吹影响有限，侧壁熔合关键在于电弧形态与摆动策略。13.【多项选择】在切割30mm低碳钢时，若使用丙烷-氧气预热火焰，下列参数组合可获得优质切口（）。A.预热氧0.4MPa，丙烷0.08MPa，切割速度250mm/minB.预热氧0.5MPa，丙烷0.07MPa，切割速度300mm/minC.预热氧0.6MPa，丙烷0.06MPa，切割速度350mm/minD.预热氧0.7MPa，丙烷0.05MPa，切割速度400mm/minE.预热氧0.8MPa，丙烷0.04MPa，切割速度450mm/min答案：A、B。丙烷火焰温度较低，需保证预热时间，速度过快导致后拖量过大。14.【多项选择】下列哪些属于激光-电弧复合焊中“能量耦合”现象（）。A.激光诱导等离子体吸收电弧能量B.电弧导电通道折射率因激光蒸气而改变C.电弧根部收缩导致激光小孔稳定性提高D.激光功率增加使电弧电压下降E.电弧阴极斑点向激光作用区迁移答案：B、C、D、E。激光等离子体温度高，主要向电弧辐射能量，而非吸收。15.【填空题】采用TIG焊焊接纯镍，若使用φ2.4mm铈钨极，最大允许焊接电流为________A，此时钨极端部应磨至________°顶角。答案：220，30。纯镍导热系数低，电流过大导致端部过热；30°顶角可平衡电弧集中与钨极寿命。16.【填空题】在埋弧焊中，焊剂碱度指数BⅡW=(CaO+MgO+BaO+SrO+Na₂O+K₂O+Li₂O+0.5MnO+0.5FeO)/(SiO₂+0.5Al₂O₃+0.5TiO₂+ZrO₂)，当BⅡW=________时，焊缝氧含量可控制在200ppm以下，且冲击韧性最佳。答案：2.2。碱度继续升高至2.5以上时，焊缝夹杂物类型由硅酸盐转变为铝酸钙，韧性反而下降。17.【填空题】等离子弧粉末堆焊镍基合金，若粉末粒度-140+325目，送粉量25g/min，焊枪行走速度150mm/min，单层厚度理论值为________mm（粉末密度8.2g/cm³，沉积效率90%）。答案：1.2。计算得单位长度粉末体积0.18cm³/mm，考虑90%沉积率，厚度=0.18×0.9/1.5mm≈1.2mm（假设焊道宽度15mm）。18.【填空题】采用激光切割12mm铜板，选用1.07μm光纤激光，焦点直径0.2mm，切割速度1m/min，所需激光功率至少________kW（铜对1μm激光吸收率约5%）。答案：3.5。铜导热系数390W/(m·K)，切缝需维持1600℃以上，热平衡计算得功率密度需1.5×10⁷W/m²，对应功率约3.5kW。19.【填空题】在机器人MAG焊离线编程中，若焊枪姿态用欧拉角（Rz′Ry′Rz″）表示，当Ry′=________°时，焊丝干伸长变化量对焊缝余高影响最小。答案：0。此时焊枪垂直于工件表面，干伸长变化主要影响熔深，对余高敏感度最低。20.【填空题】水下湿法焊条电弧焊，水深20m环境，测得电弧电压42V，若使用E7014焊条，其药皮外径8mm，则电弧弧柱电场强度约为________V/cm。答案：21。考虑电弧长度约2cm，外加气泡压缩效应，电场强度=42V/2cm=21V/cm。21.【简答题】说明激光-MAG复合焊中“小孔-熔池耦合振荡”机制，并给出抑制气孔的工艺窗口。答案：激光小孔周期性开闭导致蒸气反冲压力波动，与MAG熔池表面张力振荡耦合，频率200~800Hz。当振荡幅值超过熔池静压，小孔塌陷形成气泡。抑制措施：激光功率密度控制在2×10⁶~4×10⁶W/cm²，脉冲频率与熔池固有频率错开30%以上，MAG电弧脉冲频率取5~10kHz，弧长保持4~6mm，保护气He+30%Ar，流量25L/min，焊接速度0.8~1.2m/min，可显著降低气孔率至0.5%以下。22.【简答题】分析9%Ni钢埋弧焊热影响区低温韧性劣化原因，并提出改善方案。答案：热输入过高导致临界粗晶区（ICCGHAZ）出现粗大马氏体-奥氏体(M-A)组元，且逆转奥氏体减少；热输入过低则生成高位错密度板条马氏体，均使-196℃冲击功下降。优化：采用多道多层、热输入15~20kJ/cm，层间温度≤150℃，焊剂碱度BⅡW=1.8，添加0.02%Ti微合金化，促进晶内针状铁素体；焊后250℃×2h去氢处理，可使韧性恢复至母材90%以上。23.【简答题】推导变极性等离子弧(VPPA)穿孔焊接中“阴极清理时间常数”τ表达式，并说明其对氧化膜去除的影响。答案：τ=ε₀εᵣρ/(d·j)，其中ε₀真空介电常数，εᵣ氧化膜相对介电常数，ρ氧化膜电阻率，d膜厚，j电流密度。τ越小，清理周期内电压反转时氧化膜击穿越快，清理宽度增加；但τ过小导致基体过度侵蚀。实验表明，τ=0.2~0.4ms时，5μm氧化膜可在EN极性半周期内完全去除，且熔深波动<0.3mm。24.【计算题】采用φ1.6mm药芯焊丝（熔敷效率85%）进行平角焊，焊脚尺寸8mm，求焊接速度。已知：焊接电流280A，电弧电压32V，熔敷金属截面积按等腰直角三角形计算，密度7.8g/cm³。答案：熔敷截面积A=8²/2=32mm²；单位长度熔敷质量m=32×10⁻²×7.8=2.5g/cm；熔敷速度=280A×11g/(A·h)×0.85=2618g/h=43.6g/min；焊接速度v=43.6/2.5=17.4cm/min=174mm/min。25.【计算题】激光切割5mm钛合金，已知切缝宽度0.3mm，材料比热0.52J/(g·K)，密度4.5g/cm³，熔化潜热360J/g，切割速度2m/min，求理论激光功率（室温升至熔点1668℃）。答案：单位长度体积=0.3mm×5mm=1.5mm³=1.5×10⁻³cm³；质量=1.5×10⁻³×4.5=6.75×10⁻³g；升温需热Q₁=6.75×10⁻³×0.52×(1668-20)=5.79J；熔化需热Q₂=6.75×10⁻³×360=2.43J；总热Q=8.22J；功率P=Q·v=8.22J×(2000mm/60s)=274W；考虑70%热效率，理论功率=274/0.7≈390W。26.【综合题】某25mm厚X80管线钢，采用双丝串列埋弧焊，前丝AC方波，后丝DC负极。要求-30℃冲击功≥100J，硬度≤280HV10。给定：前丝4mm，电流900A，电压34V；后丝3mm，电流600A，电压38V；焊接速度600mm/min；坡口60°V形，钝边8mm。试分析可能出现的问题并提出优化方案。答案：问题：1.热输入高达34kJ/cm，粗晶区韧性下降；2.后丝DC负极，熔深减小，根部易出现未熔透；3.高强钢冷裂敏感。优化：1.前丝改用AC+脉冲，频率100Hz，降低热输入至28kJ/cm；2.后丝改为DC+，电流降至500A，电压36V，增加根部熔深；3.坡口改为X形，减少填充量30%；4.层间温度控在120℃，焊后24h内做UT+TOFD检测；5.焊缝合金设计Ni+Cu≤1.2%，Ti/N=3:1，可使-30℃冲击功达140J，硬度260HV10。27.【综合题】针对3mm厚C70600铜镍合金薄板，采用激光-TIG复合焊，要求焊缝背面余高≤0.5mm，正面宽度≤4mm，无气孔。设计焊接工艺并给出检测方法。答案：工艺：激光功率1.5kW，波长1.07μm，焦点-1mm（板上1mm），TIG电流80A，电弧电压12V，激光领先电弧2mm，保护气Ar+5%N₂（抑制铜蒸气），流量15L/min，焊接速度1.5m/min，背面Ar保护10L/min。检测：X-rayRT灵敏度1%，背面加垫板水冷，焊缝金相检查气孔率<0.3%，拉伸试验强度≥母材95%，弯曲180°无裂纹。28.【综合题】某厂采用机器人MAG焊焊接汽车座椅滑轨（1.8mm厚DP590双相钢），出现焊缝根部“钩状”裂纹，裂纹沿熔合线向母材扩展，长度2~4mm。试分析成因并给出解决措施。答案：成因：1.锌层蒸发沿晶界渗入，形成低熔点Zn-Fe相；2.机器人速度1.2m/min，热输入低，冷却速度>60℃/s，生成马氏体+残余锌，导致液态金属脆化。措施：1.坡口激光预清理，去除20μm锌层；2.改用脉冲MAG，峰值电流350A，基值120A，频率3kHz，热输入由0.6kJ/cm增至0.9kJ/cm，减缓冷速；3.焊丝改用ER70S-6+0.2%Ti，细化晶粒；4.夹具增加铜衬垫，层间温度升至120℃；验证：裂纹消失，接头强度达700MPa，疲劳寿命提高3倍。29.【综合题】在核岛主管道16MnD5锻件（外径800mm，壁厚65mm）上堆焊E308L过渡层，要求铁素体含