技术员激光焊接试题及答案

技术员激光焊接试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在激光深熔焊接304不锈钢时，若板厚3mm、对接间隙0.1mm，最适宜的离焦量通常为A.‑3mm（负离焦）B.0mm（焦点在表面）C.+2mm（正离焦）D.+5mm答案：A解析：负离焦可使匙孔开口扩大，利于气体逸出，减少气孔；0mm易穿孔，正离焦熔深不足。2.采用光纤激光器焊接铝合金时，最易出现的缺陷是A.咬边B.热裂纹C.未熔合D.冷隔答案：B解析：铝合金热膨胀系数大、凝固区间宽，热裂纹倾向高；咬边多因速度过快，未熔合与功率不足相关。3.激光功率4kW、焊接速度2m/min、光斑直径0.4mm，则线能量为A.48J/mmB.120J/mmC.200J/mmD.480J/mm答案：B解析：线能量=功率/速度=4000W/(2000mm/60s)=120J/mm。4.在激光‐电弧复合焊中，若电弧在前、激光在后，主要目的是A.增加熔宽B.预热母材降低反射C.减少等离子体云D.提高焊速答案：B解析：电弧预热使铝表面氧化膜破裂，降低激光反射率，提高能量耦合效率。5.下列哪项不是激光焊接保护气体的作用A.抑制等离子体B.冷却熔池C.防止氧化D.稳定匙孔答案：B解析：保护气体为惰性，冷却作用极弱，主要靠对流散热；冷却过强反而增大脆性。6.焊接镀锌板时，采用0.2mm搭接间隙的主要目的是A.降低锌蒸气压力B.增加熔深C.减少变形D.提高焊速答案：A解析：间隙为锌蒸气提供逸出通道，避免气孔与飞溅；熔深由功率决定。7.激光焊接过程中，匙孔内金属蒸气主要成分为A.FeB.FeOC.N₂D.Ar答案：A解析：匙孔高温蒸发母材金属，以Fe原子为主，FeO为氧化物，N₂、Ar为环境气体。8.采用4kW碟片激光焊接6mm碳钢，一次全熔透的临界焊速约为A.0.5m/minB.1.0m/minC.1.5m/minD.2.0m/min答案：B解析：经验公式v≈(P‐2kW)/2kW·m⁻¹·min，4kW对应1m/min可全熔透。9.激光焊接过程中，等离子体监测最常用的传感器是A.光电二极管@400nmB.CCD@1064nmC.红外热像仪@3–5µmD.CMOS@808nm答案：A解析：400nm波段可避开激光主波长，检测等离子体特征辐射，成本低、响应快。10.在激光焊接铜时，采用绿色激光（515nm）而非红外（1030nm）的主要理由是A.降低反射率B.增加熔深C.减少飞溅D.提高焊速答案：A解析：铜对515nm吸收率≈40%，对1030nm仅≈5%，绿色激光显著降低反射损失。11.激光焊接过程中，若匙孔出现“塌陷”，最可能导致的缺陷是A.气孔B.咬边C.未焊透D.塌陷型冷裂答案：A解析：匙孔塌陷使气体包裹，形成工艺气孔；未焊透与功率不足相关。12.采用摆动激光焊接铝合金，摆动频率500Hz、振幅1mm，主要目的是A.增加熔宽B.减少气孔C.降低变形D.提高焊速答案：B解析：摆动搅拌熔池，促进气泡上浮；熔宽略有增加，但非主要目的。13.激光焊接过程中，若保护气体流量由15L/min突增至30L/min，最可能出现A.熔深增加B.等离子体被吹散，熔深下降C.焊缝氧化D.热输入增加答案：B解析：过大流量吹散等离子体，反而降低激光吸收率，熔深减小。14.在激光焊接异种钢（304‐Q235）时，为防止碳迁移，应A.提高热输入B.采用Ni中间层C.降低焊速D.增加坡口角度答案：B解析：Ni作为稳定奥氏体元素，可阻止碳扩散形成硬脆马氏体带。15.激光焊接过程中，若焊缝出现“驼峰”缺陷，首要调整参数是A.降低焊速B.降低功率C.增加离焦D.减小光斑答案：A解析：驼峰因熔池过长、凝固滞后，降低焊速使熔池稳定；功率降低反而熔宽不足。16.采用激光焊接0.8mm镀镍钢壳体（18650电池），最佳光斑直径约为A.20µmB.50µmC.100µmD.200µm答案：C解析：100µm可在保证熔宽同时避免烧穿；20µm能量过高易穿孔。17.激光焊接过程中，若出现“小孔型气孔”，其内壁通常呈A.光滑B.氧化色C.树枝晶D.蜂窝状答案：A解析：小孔气孔为工艺气孔，内壁光滑无氧化，区别于冶金气孔。18.在激光焊接钛合金时，保护气体拖罩长度一般不小于A.20mmB.40mmC.60mmD.80mm答案：C解析：钛合金高温活性强，需延长保护至600℃以下，60mm可覆盖蓝脆区。19.激光焊接过程中，若熔池监测图像出现“亮斑闪烁”，最可能对应A.匙孔打开B.等离子体熄灭C.熔透不足D.焊缝氧化答案：A解析：亮斑为匙孔底部金属蒸气喷出，闪烁频率与工艺稳定性相关。20.采用激光焊接1mm铜箔‐镍箔异种接头，最佳接头形式为A.对接B.搭接C.角接D.T型答案：B解析：搭接可降低对间隙敏感性，且利于控制热输入；对接易错边。二、多项选择题（每题2分，共20分，多选少选均不得分）21.下列哪些措施可有效抑制铝合金激光焊接气孔A.采用双光束B.焊前酸洗C.增加坡口角度D.摆动焊接E.降低保护气体流量答案：A、B、D解析：双光束预热除氢，酸洗去除氧化膜，摆动搅拌熔池；坡口角度与气孔无关，降低流量反而易氧化。22.激光焊接碳钢时，产生“飞溅”的主要原因包括A.匙孔不稳定B.锌层蒸发C.功率密度过高D.保护气体侧吹E.离焦量过大答案：A、C、D解析：匙孔喷发、功率密度超阈值、侧吹气流剪切熔池均致飞溅；锌层仅镀锌板存在，离焦过大熔深不足，飞溅反而减少。23.关于激光焊接热影响区（HAZ）的描述，正确的有A.对钛合金HAZ易出马氏体B.对304不锈钢HAZ常出现敏化C.对铜合金HAZ易软化D.对低碳钢HAZ硬度一定高于母材E.对镍基合金HAZ裂纹倾向大答案：B、C、E解析：304在600–800℃敏化；铜合金退火软化；镍基合金热裂倾向高；钛合金HAZ无马氏体，低碳钢HAZ硬度取决于碳含量。24.激光焊接过程中，实时监测熔透状态可采用A.背面可见光传感B.红外热像C.等离子体声发射D.激光回反射强度E.超高频X射线答案：A、B、C、D解析：背面光强突变、红外温度梯度、等离子体声波、回反射强度均与熔透相关；X射线成本高，非实时。25.下列哪些属于激光焊接机器人示教编程的缺点A.停机时间长B.精度依赖夹具C.难以适应多品种D.对复杂三维路径效率低E.可在线实时修正答案：A、B、C、D解析：示教需停机人工操作，柔性差；在线修正需传感器与软件支持，非示教本身功能。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）26.激光焊接过程中，等离子体对CO₂激光的吸收率高于光纤激光。答案：√解析：CO₂激光波长10.6µm，等离子体逆韧致吸收系数与λ²成正比，吸收更强。27.采用氦气作为保护气体时，可显著提高熔深，原因是电离能高。答案：√解析：氦电离能24.5eV，不易形成等离子体，减少激光屏蔽。28.激光焊接镀锌板时，若锌层厚度增加，所需间隙应减小。答案：×解析：锌层越厚，蒸发量越大，需更大间隙排气，应增加而非减小。29.在激光焊接铜时，表面粗糙度越大，激光吸收率越低。答案：×解析：粗糙度增加，多次反射提高吸收率，与光滑表面相反。30.激光焊接过程中，匙孔深度与激光功率呈线性关系。答案：×解析：熔深∝P0.7，非线性，因热传导损失随深度增加。31.采用脉冲激光焊接可显著降低热输入，适用于薄板精密焊。答案：√解析：脉冲模式峰值功率高、平均功率低，热输入可控，适合薄板。32.激光焊接过程中，若光斑直径减半，功率密度将变为原来2倍。答案：×解析：功率密度∝1/d²，直径减半变为4倍。33.在激光焊接异种金属时，添加中间层的主要目的是降低电阻。答案：×解析：中间层用于抑制金属间化合物、缓解热应力，非电导率。34.激光焊接过程中，采用负离焦可减小焊缝宽度。答案：×解析：负离焦光斑变大，熔宽增加；正离焦熔宽减小。35.激光焊接钛合金时，焊缝颜色由银白→金黄→蓝色，说明保护效果依次变差。答案：√解析：氧化膜厚度干涉色变化，蓝色氧化严重，保护不足。四、填空题（每空1分，共20分）36.激光焊接中，匙孔内金属蒸气温度可达________K以上。答案：6000解析：匙孔核心温度接近蒸发温度，Fe沸点3134K，局部过热至6000K。37.采用4kW光纤激光焊接6mm碳钢，若需全熔透，最小焊速约为________m/min。答案：0.8解析：经验值P/v≈4kW/(0.8m/min)=5kJ/cm，可保证熔深6mm。38.激光焊接铝合金时，表面预处理常用________酸洗液，以去除氧化膜。答案：5%NaOH+15%HNO₃解析：碱洗去氧化膜，酸洗中和并钝化。39.激光焊接过程中，等离子体电子密度ne与激光波长λ的关系满足________条件时，激光显著被吸收。答案：ne>nc=ε₀mω²/e²解析：nc为临界电子密度，ω=2πc/λ，当ne>nc，激光波不能传播。40.激光焊接铜时，采用________（元素）作为表面涂层，可显著提高吸收率。答案：Si解析：Si与Cu形成低熔共晶，液态层吸收率高于固态铜。41.在激光焊接镀锌板搭接接头时，推荐间隙范围为________mm。答案：0.1–0.2解析：经验值，兼顾排气与强度，过大易塌陷。42.激光焊接过程中，熔池表面张力梯度与温度梯度关系可用________数描述。答案：Marangoni解析：Ma=|dσ/dT|ΔTL/ραν，决定流动方向。43.激光焊接304不锈钢时，若出现热裂纹，应优先选用________焊丝。答案：308L解析：超低碳+高Cr/Ni，降低敏化与热裂倾向。44.激光焊接过程中，匙孔后壁倾角通常小于________°。答案：10解析：高速摄像测量，倾角小利于稳定。45.激光焊接钛合金时，保护气体纯度应不低于________%。答案：99.99解析：钛对氧敏感，50ppm即变色。46.激光焊接过程中，若采用摆动轨迹“∞”形，摆动频率一般选________Hz。答案：200–500解析：频率过低搅拌不足，过高熔池无法响应。47.激光焊接碳钢时，焊缝硬度与碳当量Ceq关系式为Ceq=C+________。答案：Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15解析：国际焊接学会标准。48.激光焊接过程中，采用________传感器可实时获取匙孔深度信息。答案：OCT（光学相干层析）解析：OCT轴向分辨率<10µm，可穿透等离子体。49.激光焊接电池密封钉时，常见焊缝熔深要求为________mm。答案：0.3–0.5解析：保证密封不穿透壳体，0.3mm可抗0.8MPa。50.激光焊接过程中，若出现“钉尖”缺陷，其形貌特征为焊缝中心________。答案：凸起并伴随根部未熔合解析：钉尖指熔宽突变，根部未熔透，呈钉子状。五、简答题（每题6分，共30分）51.简述激光焊接铝合金时产生“气孔”的三类机理，并给出对应抑制措施。答案：（1）工艺气孔：匙孔塌陷包裹气体，抑制：负离焦、摆动、双光束。（2）氢气孔：母材或焊丝含H，抑制：焊前预热250℃除氢，使用高纯Ar（99.999%）。（3）氧化膜气孔：Al₂O₃吸附水分，抑制：机械打磨+碱洗酸洗，5min内焊接。52.说明激光‐电弧复合焊中“电弧前置”与“激光前置”两种模式对铝镁合金焊接成形的差异。答案：电弧前置：电弧先破氧化膜，降低激光反射，提高能量耦合，熔深大，但热输入高，变形大。激光前置：激光先开匙孔，电弧随后填充，熔宽增加，热输入低，适合薄板，但需精确对中。53.列举激光焊接碳钢时，焊缝出现“咬边”的三个主要原因，并给出工艺调整方案。答案：原因：①焊速过快，熔池后移；②光斑过大，功率密度不足；③保护气体侧吹角度>45°，剪切熔池。调整：降速20%，正离焦+0.5mm减小光斑，气体角度调至15°，流量15L/min。54.描述激光焊接0.1mm不锈钢箔时，采用“脉冲激光+卷对卷”工艺的参数窗口设计思路。答案：峰值功率500W，脉宽5ms，频率40Hz，光斑50µm，搭接率30%，张力5N，卷速0.5m/min；采用视觉闭环检测熔宽，PID调节功率±5%，保证熔宽0.12mm，无烧穿。55.解释为何激光焊接铜‐铝异种接头易生成脆性CuAl₂金属间化合物，并给出抑制策略。答案：CuAl相图存在CuAl₂、Cu₉Al₄等硬脆相，激光高热输入促进扩散。抑制：①加Ni中间层，阻断扩散；②采用低温钎料（Sn基），激光局部加热<400℃；③超声辅助激光焊，破碎IMC层，厚度<2µm。六、计算题（每题10分，共20分）56.采用光纤激光焊接8mm厚Q345钢板，要求一次全熔透，已知经验公式：熔深h=0.35(P/v)^0.6，其中h(mm)，P(W)，v(mm/s)。求：（1）若焊速为5