2025年熔化焊接与热切割(复审)模拟考试题库(附答案)

2025年熔化焊接与热切割(复审)模拟考试题库(附答案)1.【判断题】在2025版《熔化焊接与热切割安全规范》中，规定氧气瓶与乙炔瓶的最小水平距离为3m，若二者之间设置高度不低于1.2m的阻燃隔离墙，则距离可缩短至1.5m。（）答案：×解析：新规明确无论是否设置隔离墙，最小水平距离均不得小于5m，隔离墙仅作为附加防护措施，不可替代距离要求。2.【单项选择】采用熔化极气体保护焊（GMAW）焊接6mm厚Q355B钢板，立向下角焊缝，要求单面焊双面成形，根部熔深≥2mm，下列焊接参数组合中最合理的是（）A.180A/24V，ER50-6φ1.2，Ar+20%CO₂，行走速度45cm/minB.220A/26V，ER70S-6φ1.0，纯CO₂，行走速度60cm/minC.160A/22V，ER50-6φ1.0，Ar+5%CO₂，行走速度35cm/minD.200A/25V，ER70S-6φ1.2，Ar+15%CO₂，行走速度50cm/min答案：C解析：立向下焊需低热输入防止熔池下坠，160A/22V热输入约6.7kJ/cm，配合Ar+5%CO₂的弱氧化性气体，可获得稳定短路过渡，根部熔深满足要求。3.【多项选择】等离子弧切割不锈钢时，出现切口底部熔渣粘附且呈黑色泡沫状，可能原因包括（）A.切割电流过高B.离子气流量不足C.工件表面有油漆D.喷嘴孔径磨损0.15mmE.切割速度过快答案：B、C、D解析：黑色泡沫渣多为氧化不完全，离子气不足导致弧柱挺度下降，油漆分解消耗热量，喷嘴磨损使压缩效应减弱，三者共同造成底部熔渣。4.【填空题】在激光-电弧复合焊中，激光前置可显著增加熔深，其机理是激光产生__________，降低电弧引燃的__________，从而使电弧能量更集中于__________。答案：金属蒸汽通道；电阻；熔池底部5.【简答题】某船厂采用FCAW焊接50mm厚EH36钢板，焊后出现横向裂纹，超声波检测显示裂纹位于焊缝中心，深度2-5mm。列出五种可能原因并给出对应预防措施。答案：（1）原因：焊丝扩散氢含量高（＞8mL/100g）；措施：选用H5级别低氢药芯焊丝，焊前350℃×1h烘干。（2）原因：预热温度不足（实测80℃，规定≥120℃）；措施：采用电加热片分区预热，测温笔每间隔50mm验证。（3）原因：拘束度过大，焊缝收缩应力集中；措施：设置阶梯式分段退焊，每段长度≤300mm，跳焊间隔≥2min。（4）原因：焊缝形状系数过小（B/H≈0.8）；措施：调整坡口角度至35°，增加盖面层焊道数量，使B/H≥1.2。（5）原因：后热去氢工艺缺失；措施：焊后立即200℃×2h后热，保温棉覆盖缓冷，冷却速度≤50℃/h。6.【计算题】采用φ1.2mmER70S-6焊丝进行GMAW，已知熔敷效率95%，干伸长15mm，电弧电压26V，焊接电流240A，行走速度40cm/min，求每小时焊丝消耗量（kg/h）及熔敷金属截面积（mm²）。答案：焊丝送丝速度v=240A×0.65（经验系数）/1.2²=86.7cm/min小时送丝重量=86.7×60×7.8×π×0.6²×10⁻³=4.58kg实际熔敷量=4.58×0.95=4.35kg/h熔敷截面积=4.35×10³/(7.8×40×60)=0.23mm²7.【案例分析】某化工厂维修工在反应釜内使用氧-丙烷切割不锈钢搅拌轴，作业前测爆仪显示LEL＜1%，切割10min后突然闪爆，造成2人烧伤。调查发现轴套内残留聚合物受热分解产生苯乙烯单体。请回答：（1）LEL＜1%为何仍发生爆炸？（2）进入受限空间热切割前应补充哪些检测项目？（3）列举三种可替代热切割的冷切割方案。答案：（1）聚合物分解产生的苯乙烯爆炸下限仅0.9%，测爆仪对芳香烃响应系数低，实际浓度已达3%而仪器仅显示0.8%，导致误判。（2）应补充：①PID检测VOC总量；②苯乙烯特异性检测管；③红外热像仪监测聚合物局部升温；④切割前注水置换并连续通风。（3）①液压剪断器配合万向锯片；②高压水射流（250MPa）加石榴石磨料；③液压胀裂器径向劈裂。8.【判断题】在机器人MAG焊工作站中，若采用“接触传感+电弧跟踪”双重纠偏，当母材存在2°坡口角度偏差时，电弧跟踪可补偿的极限偏差为±0.8°，超过此值需重新示教。（）答案：√解析：电弧跟踪通过摆动电流差值计算，2°坡口导致两侧熔深差异约15%，系统可自动补偿0.8°，剩余1.2°将造成焊缝偏移＞0.5mm，需人工干预。9.【单项选择】下列关于水射流切割加砂工艺参数的描述，错误的是（）A.切割铝材时，石榴石磨料粒度80目优于120目B.增压泵压力升至400MPa时，切割速度可提高约60%C.喷嘴混合腔长度过长会导致磨料二次破碎，降低切割效率D.纯水射流切割钛合金的最大厚度约为纯铝的2倍答案：D解析：纯水射流切割钛合金因材料高屈服强度与低热导率，最大厚度仅为纯铝的0.6倍，约15mm，远小于铝的25mm。10.【多项选择】在激光焊接6061-T6铝合金时，采用双光束串列排布可有效抑制气孔，其原理包括（）A.前置光束预热除膜，减少氢源B.后置光束重熔，提供逸出时间C.两束光形成更大匙孔，降低深宽比D.前置光束诱导等离子体，稳定后置熔池E.双束可同步进行热处理，降低残余应力答案：A、B、D解析：双光束通过预热除膜减少氢，重熔延长气泡逸出时间，前置等离子体降低后置反射，但匙孔深宽比反而增大，且同步热处理效果有限。11.【填空题】在爆炸复合板（钛-钢）的后续热切割中，为防止界面熔化产生脆性金属间化合物，应优先选用__________切割方法，并控制局部温度不超过__________℃。答案：高压水射流；15012.【简答题】解释为何在窄间隙MAG焊中，采用旋转电弧过渡比传统脉冲喷射过渡更易获得侧壁熔合，并给出旋转频率范围。答案：旋转电弧通过焊丝端部旋转运动，电弧阴极斑点在侧壁周期性扫掠，产生电磁力搅拌，使熔滴沿侧壁切向铺展，形成“涮壁”效应，侧壁熔深增加30%-50%。旋转频率一般控制在5-15Hz，过高（＞20Hz）产生离心力过大，熔滴易甩出坡口；过低（＜3Hz）则搅拌不足，出现未熔合。13.【计算题】采用等离子弧切割20mm厚铜板，已知切割电流160A，电弧电压140V，切割速度0.5m/min，热效率65%，求切口底部与顶部宽度差（假设热输入梯度呈线性，铜导热系数401W/m·K，熔点1083℃）。答案：热输入线能量=160×140×0.65/(0.5×10⁻³)=29.1MJ/m顶部单位长度熔化体积≈29.1×10⁶/(8.9×10³×0.38×10⁶)=8.6×10⁻⁶m²=8.6mm²底部因热传导损失，有效能量按70%计，熔化面积=6.0mm²设切口呈V形，宽度差Δb=2×(8.6-6.0)/20=0.26mm14.【案例分析】某高校实验室采用TIG焊焊接φ50×3mm的316L不锈钢管对接，焊后RT检测发现整圈未焊透。焊接参数：I=90A，U=12V，v=8cm/min，坡口60°V形，钝边1mm，背面氩气保护。分析未焊透根本原因并提出改进方案。答案：根本原因：（1）热输入不足，线能量仅0.81kJ/mm，低于316L最低1.0kJ/mm要求；（2）钝边1mm过大，TIG电弧有效熔深仅2mm，无法熔透；（3）背面氩气流量15L/min过高，产生冷却效应，熔池凝固加快。改进：①电流提升至130A，速度降至5cm/min，线能量达1.56kJ/mm；②钝边减至0.5mm，根部间隙加至1.5mm；③背面氩气降至8L/min，加挡板避免直吹；④采用脉冲TIG，峰值180A基值60A，频率2Hz，增加搅拌。15.【判断题】在摩擦塞焊（FSW）修复铝合金焊缝根部缺陷时，若塞孔直径与搅拌针直径之比小于1.2，会在界面处形成“kissingbond”，导致超声检测无法发现但强度下降40%。（）答案：√解析：孔针比过小，轴肩下压量不足，界面氧化膜无法破碎，形成弱结合，宏观形貌完好但剪切强度显著降低。16.【单项选择】关于水下湿法药芯焊丝（FCAW-UW）特性，下列说法正确的是（）A.药芯中需加入大量Al-Mg合金作发热剂，提高电弧温度B.焊缝扩散氢含量可控制在＜4mL/100gC.电源极性采用直流正接，减少气孔D.焊接接头冲击韧性可满足-20℃≥47J答案：D解析：FCAW-UW通过CaF₂-CaCO₃渣系除氢，韧性满足-20℃47J；Al-Mg发热剂会导致增氧，扩散氢＞10mL/100g，且必须直流反接。17.【多项选择】在机器人激光钎焊汽车镀锌板搭接接头时，出现焊缝边缘锌飞溅，可能原因有（）A.激光功率密度＞5×10⁵W/cm²B.钎料丝干伸长过长（＞20mm）C.间隙过大（＞0.3mm）D.保护气侧吹角度30°E.钎料含Zn量5%答案：A、C、D解析：功率密度高使锌汽化爆破；间隙大锌蒸汽易聚集；侧吹30°形成涡流卷入锌液；干伸长过长仅影响送丝稳定性，钎料含Zn5%为常规成分。18.【填空题】在热丝TIG焊中，填充丝预热电流产生的磁场与主电弧相互作用，引起电弧__________偏移，可通过采用__________电源进行抵消。答案：横向；交流热丝19.【简答题】对比说明采用CO₂激光与光纤激光切割8mm厚碳钢时，切口粗糙度产生差异的物理机制，并给出降低粗糙度的工艺措施。答案：CO₂激光（10.6μm）波长较长，吸收率仅15%，需依赖氧助燃反应放热，氧化反应剧烈产生周期性燃烧波，形成锯齿状条纹，粗糙度Rz25-35μm。光纤激光（1.06μm）吸收率55%，以熔化机制为主，等离子体稀薄，条纹细密，Rz10-15μm。降低措施：①光纤激光采用N₂辅助，抑制氧化，速度下降15%，Rz可降至8μm；②CO₂激光优化喷嘴直径1.5mm，气压降至0.8bar，减少燃烧波；③二者均引入高频脉冲调制（5kHz），熔体振动脱落，降低粘渣。20.【计算题】采用双丝SAW焊接30mm厚Q345R，坡口60°X形，根部间隙2mm，每丝电流800A，电弧电压34V，速度0.8m/min，熔敷效率95%，求焊接单道横截面积及每米焊缝焊剂消耗量（焊剂熔化比1:0.8）。答案：线能量=2×800×34/(0.8×10⁻³)=68MJ/m熔敷截面积=68×10⁶/(7.8×10³×0.35×10⁶)=24.9mm²坡口截面积=30×tan30°×15+2×15=279mm²需焊道数=279/24.9≈11道焊剂消耗=11×0.8×24.9×7.8×10⁻³=1.71kg/m21.【案例分析】某风电场塔筒环缝采用埋弧焊，焊后72h发现焊缝表面出现大量横向裂纹，裂纹深度1-3mm，位于焊道中心。经检测焊丝H10Mn2，焊剂SJ101，预热100℃，层温150℃，母材Q345D。请分析裂纹性质并给出解决方案。答案：裂纹性质：延迟热裂纹（再热裂纹），位于焊道中心粗大的柱状晶区，断口呈沿晶氧化色，SEM显示晶界存在硫化物薄膜。原因：①焊剂SJ101碱度1.8，硫含量0.035%，在柱状晶界偏聚形成低熔点FeS；②Q345D含Cu0.25%，促进硫的晶界富集；③层温150℃过高，晶界蠕变强度下降。解决方案：（1）更换焊剂为碱度2.8的SJ102，硫≤0.015%，加入稀土Ce0.02%脱硫；（2）层温降至100℃，采用窄焊道（宽度≤12mm）细化晶粒；（3）每焊完一道立即锤击处理，消除晶界拉应力；（4）焊后24h内进炉进行250℃×4h去氢退火。22.【判断题】在脉冲MAG焊中，若基值电流持续时间tb＞峰值持续时间tp，则熔滴过渡形式将由“一脉一滴”转变为“多脉一滴”，导致电弧稳定性下降，但熔深增加。（）答案：×解析：tb＞tp导致峰值能量不足，熔滴无法脱离，形成“一脉多滴”，电弧稳定性下降且熔深减小。23.【单项选择】采用爆炸焊复合的钛-钢复合板，后续需热成形，为防止界面产生TiFe₂脆性相，应控制加热温度不超过（）A.550℃B.650℃C.750℃D.850℃答案：A解析：TiFe₂在550℃以上开始显著扩散，550℃×1h界面剪切强度下降20%，需严格低于此温度。24.【多项选择】在激光-MIG复合焊中，激光前置与电弧后置的布置方式优点包括（）A.激光匙孔稳定，减少气孔B.电弧可修饰咬边，改善成形C.激光等离子体被电弧吸引，降低屏蔽D.可焊接高反射材料E.电弧预热，提高激光吸收率答案：A、B、C解析：激光前置匙孔不受电弧干扰，后置电弧可重熔咬边；激光等离子体导电通道被电弧压缩，减少散射；但高反射材料仍需电弧前置预热，故D、E不成立。25.【填空题】在搅拌摩擦焊（FSW）焊接7A52铝合金时，若搅拌区温度超过__________℃，会析出__________相，导致接头应力腐蚀敏感性增加。答案：480；η-MgZn₂26.【简答题】某企业采用等离子弧堆焊Co-Cr-W合金，要求稀释率＜5%，堆焊层厚3mm。现有参数：电流180A，电压28V，速度0.15m/min，摆宽15mm，送粉量25g/min。计算稀释率并判断是否符合要求，若不符合提出调整方向。答案：熔深估算：线能量=180×28/(0.15×10⁻¹)=33.6kJ/cm经验公式熔深h=0.3×33.6/25=0.4mm稀释率=0.4/(3+0.4)=11.8%＞5%，不符合。调整：①速度降至0.1m/min，送粉量增至35g/min，熔深降至0.25mm，稀释率7.7%；②改用脉冲等离子，峰值200A基值100A，频率3Hz，平均热输入下降30%，稀释率可降至4.5%。27.【计算题】采用TIG焊不加丝点焊0.8mm+0.8mm镀锌钢板，要求熔核直径4mm，焊透率30%，已知电弧有效热输入系数0.4，锌层吸收热量50J，求所需焊接时间（钢的熔化热270kJ/kg，密度7.8g/cm³）。答案：熔核体积=π×2²×0.8×0.3=3.0mm³质量=3.0×10⁻³×7.8=0.023g熔化热量=0.023×270=6.21J总热量=6.21+0.05=6.26J设电流100A，电压10V，则6.26=100×10×0.4×tt=0.0157s≈16ms28.【案例分析】某核电蒸发器管子管板封口焊采用自动TIG，焊后氦检漏发现超标，金相显示微裂纹沿熔合线分布。焊接参数：I=120A，U=12V，v=6cm/min，填丝ERNiCr-3φ0.8，保护气Ar+5%H₂。请分析裂纹成因并给出改进措施。答案：裂纹成因：（1）Ar+5%H₂在镍基合金中溶解氢高，冷却时在熔合线析出，形成氢致裂纹；（2）ERNiCr-3含Nb2.5%，与管板碳钢侧形成NbC脆性相，应力集中；（3）焊接顺序为顺时针连续焊，收口处重叠产生附加应力。改进：①保护气改为纯Ar，背面加氦检漏专用密封罩；②采用ERNiCrFe-7A焊丝，降低Nb至1.0%，增加Mo提高塑性；③分段对称焊，每段60°，间隔30s，减少收缩应力；④焊后250℃×2h真空去氢。29.【判断题】在电弧增材制造（WAAM）5356铝合金时，若层间冷却速度＞50℃/s，则沉积层会出现柱状晶贯穿现象，导致各向异性显著，但硬度提高15%。（）答案：√解析：高冷速抑制等轴晶形核，形成贯穿柱状晶，沿晶界Mg₂Si析出减少，硬度提高，但横向塑性下降30%。30.【单项选择】下列关于电子束焊接10mm厚Cu-Cr-Zr合金的描述，正确的是（）A.需预热400℃防止冷裂B.聚焦电流增大，熔深线性增加C.真空度从5×10⁻²Pa降至5×10⁻³Pa，熔深增加20%D.焊后时效处理可提高导电率答案：C解析：真空度提高减少电子散射，熔深显著增加；Cu-Cr-Zr无需预热，聚焦电流过大导致匙孔塌陷，焊后时效析出CrZr相降低导电率。31.【多项选择】在机器人焊接生产线中，采用激光视觉传感进行焊缝跟踪，若工件表面为镜面不锈钢，可能出现的干扰包括（）A.二次反射造成伪焊缝B.激光能量被反射回传感器，导致过曝C.电弧光直接干扰CCDD.环境光变化引起灰度漂移E.镜头镀膜损伤答案：A、B、D解析：镜面反射产生虚像，能量集中过曝，环境光漂移影响阈值；电弧光在激光波段外，镜头镀膜损伤为长期问题，非即时干扰。32.【填空题】在扩散焊连接Si₃N₄陶瓷与42CrMo钢时，中间层选用__________μm厚的__________箔，可缓解热膨胀系数差异并生成__________相实现冶金结合。答案：50；Ni-Cr-W；Ni₃Si33.【简答题】对比说明采用超音速火焰喷涂（HVOF）与冷喷涂制备WC-Co涂层，在抗微动磨损性能上的差异机制。答案：HVOF涂层孔隙率＜1%，硬度HV1200，但WC颗粒在2500℃焰流中发生脱碳，生成W₂C脆性相，微动时易萌生疲劳裂纹，裂纹沿Co相扩展，磨损率2.3×10⁻⁵mm³/N·m。冷喷涂粒子速度900m/s，温度＜500℃，WC保持原始相，涂层硬度HV1500，Co仅塑性变形包覆WC，微动时Co相吸收剪切应变，裂纹萌生受阻，磨损率0.8×10⁻⁵mm³/N·m，降低65%。34.【计算题】采用激光熔覆Fe314合金，激光功率3kW，光斑直径3mm，扫描速度15mm/s，送粉量20g/min，粉末利用率45%，求单层厚度及稀释率（Fe314密度7.7g/cm³，基材熔化深度0.3mm）。答案：有效熔覆量=20×0.45=9g/min截面积=9/(7.7×15×60)=1.3mm²厚度=1.3/3=0.43mm稀释率=0.3/(0.3+0.43)=41%35.【案例分析】某航天器钛合金舱体电子束焊接，焊后X射线发现大量气孔，孔径0.1-0.5mm，位于焊缝中心。焊接参数：I=25mA，U=50kV，v=1m/min，真空度8×10⁻³Pa，焊前酸洗+酒精擦拭。分析气孔来源并给出解决措施。答案：气孔来源：（1）酒精擦拭后未彻底挥发，残留碳氢化合物在真空中分解为H₂、CO；（2）钛合金表面氧化膜（TiO₂）在电子束下分解产生O₂，与熔池Ti反应生成TiO蒸汽；（3）焊前装配间隙0.1mm，吸附气体未抽净。措施：①改用丙酮擦拭后真空烘干80℃×30min；②装配前10min内完成装夹，采用电子束扫描预清理，束流10mA扫描两遍；③焊接过程采用扫描振荡，频率1kHz，振幅0.5mm，延长气泡逸出时间；④焊后真空保持30min，缓冷至100℃以下出舱。36.【判断题】在搅拌摩擦焊（FSW）焊接铜-铝异种金属时，若将铜置于前进侧，铝置于后退侧，则界面会生成大量CuAl₂金属间化合物，接头抗拉强度仅为铝母材的60%。（）答案：√解析：铜在前侧温度更高，铜原子向铝侧扩散加剧，生成连续CuAl₂层，厚度＞5μm时脆性显著，强度大幅下降。37.【单项选择】关于激光清洗替代酸洗去除热轧钢板氧化皮，下列说法错误的是（）A.采用脉冲激光，能量密度需＞5J/cm²B.清洗后表面粗糙度Ra增加0.2μmC.激光清洗可同步除油D.清洗后30min内必须焊接，防止二次氧化答案：D解析：激光清洗后表面形成纳米级Fe₃O₄保护膜，72h内焊接不影响质量，无需限时。38.【多项选择】在增材制造Inconel718时，采用基板预热200℃可减少裂纹，其机理包括（）A.降低温度梯度，减少热应力B.促进γ"相均匀析出C.减少Nb偏析，降低液化裂纹倾向D.提高层间结合率E.减少氧化色答案：A、C、D解析：预热降低梯度，减少Nb偏析，提高结合；γ"相为时效析出，与预热无关；氧化色取决于保护气氛。39.【填空题】在激光焊接透明玻璃时，需采用__________激光，通过__________效应实现非线性吸收，焊接头需施加__________MPa压力以消除微气孔。答案：飞秒；多光子电离；3040.【简答题】说明采用冷金属过渡（CMT）焊接0.5mm厚AA6016铝合金时，如何实现“零飞溅”并给出电弧图像特征。答案：CMT通过焊丝回抽与短路电流同步控制，在熔滴与熔池接触瞬间，电流降至30A，焊丝回抽产生机械力使熔滴脱落，避免爆炸飞溅；电弧图像显示：短路阶段电弧熄灭，熔滴过渡时电流波形呈“U”形，无大颗粒飞溅光斑，高速摄影显示过渡频率达70Hz，熔滴直径均匀。41.【计算题】采用电阻点焊焊接2mm+2mm的DP980镀锌钢板，要求熔核直径6mm，焊透率50%，接触面电阻200μΩ，焊接时间200ms，电流12kA，求电极压力（假设电阻热效率85%，钢的比热容0.46kJ/kg·K，熔化潜热270kJ/kg）。答案：熔核体积=π×3²×2×0.5=28.3mm³质量=28.3×10⁻³×7.8=0.22g热量=0.22×(270+0.46×1500)=0.22×960=211J电阻热=I²Rt=12000²×200×10⁻⁶×0.2=5760J有效热=5760×0.85=4896J＞211J，满足电极压力需保证接触电阻稳定，经验公式F=K×I²×t/d²=0.8×12000²×0.2/36=128kN，实际选用3.2kN即可满足。42.【案例分析】某汽车厂采用激光钎焊连接车顶与侧围，焊后密封性检测发现间断未钎透，长度5-20mm。参数：激光功率2.5kW，速度3m/min，送丝CuSi3φ1.2，干伸长15mm，搭接间隙0.2mm。分析未钎透原因并给出在线监测方案。答案：原因：（1）间隙0.2mm过大，毛细作用不足，钎料无法填满；（2）激光光斑直径0.6mm，能量密度4.4×10⁵W/cm²，母材边缘熔化不足，润湿角＞90°；（3）送丝角度45°，钎料提前熔化，流失。监测方案：①采用同轴红外测温，温度低于880℃触发报警；②高速摄像头实时识别钎料铺展宽度，＜2mm自动补钎；③激光功率闭环控制，PID调节响应时间＜10ms。43.【判断题】在采用电弧增材制造（WAAM）制备大型钛合金结构时，若层间采用氩气保护冷却是，冷却速度＞100℃/min，则沉积层会出现α'马氏体，导致硬度升高但塑性下降。（）答案：√解析：高冷速抑制α+β相变，形成针状α'马氏体，HV增加80，延伸率下降50%。44.【单项选择】下列关于超声辅助TIG焊的描述，正确的是（）A.超声频率越高，熔深增加越显著B.超声通过焊丝纵向振动引入C.超声空化可减少气孔率至＜0.1%D.超声功率＞500W时，钨极烧损加剧答案：C解析：超声空化促进气泡逸出，气孔率显著降低；频率20kHz最佳，通过焊丝横向振动引入，功率＞300W钨极氧化加剧。45.【多项选择】在激光焊接SiCp/Al复合材料时，出现SiC颗粒聚集，可能原因有（）A.激光功率过高，Marangoni流增强B.焊接速度过低，颗粒上浮时间延长C.颗粒体积分数＞20%D.保护气侧吹导