热切割考试题及答案

热切割考试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，错选、多选、漏选均不得分）1.氧丙烷火焰切割时，若割嘴出口端面出现“回火”现象，最先应执行的操作是A.立即关闭切割氧阀门B.立即关闭预热氧阀门C.立即关闭丙烷阀门D.立即将割嘴浸入水中冷却答案：C解析：回火本质是燃烧速度大于气体流出速度，火焰进入割嘴。丙烷为燃料，先切断燃料可瞬间熄火，避免烧损割嘴及软管。2.等离子弧切割不锈钢时，若切口下缘出现大量粘渣，最可能的原因是A.离子气流量过大B.切割速度过快C.喷嘴孔径磨损超限D.工件接地线接触不良答案：C解析：喷嘴孔径扩大后压缩效应减弱，弧柱发散，熔融金属无法被高速气流有效吹除，形成挂渣。3.激光切割6mm碳钢时，若选用1.0mm喷嘴孔径，最佳辅助气体及压力一般选择A.O₂0.3MPaB.N₂1.0MPaC.压缩空气0.6MPaD.Ar0.2MPa答案：A解析：碳钢激光切割采用氧气助燃，可大幅提高切割速度并降低激光功率；0.3MPa足以吹除熔渣且避免过烧。4.水刀切割20mm铝镁合金板时，若射流靶距（Standoff）由2mm增至6mm，切口锥度将A.减小B.先减小后增大C.显著增大D.基本不变答案：C解析：靶距增大导致射流发散，能量密度下降，切口上宽下窄的“喇叭口”现象加剧，锥度角θ≈arctan[(D上D下)/2t]增大。5.氧燃气快速割嘴的“喉部”设计主要参照A.拉瓦尔喷管理论B.文丘里管原理C.伯努利方程D.等熵膨胀模型答案：A解析：拉瓦尔喷管先收缩后扩张，可使燃气氧气混合气流在喉部达到音速，出口超音速射流提高排渣能力。6.数控等离子切割编程时，引入线（Leadin）长度一般不小于A.5mmB.10mmC.15mmD.板厚的1.5倍答案：B解析：引入线过短会导致起弧区热量集中，造成边缘熔瘤；10mm可保证弧稳定并留给割枪加速距离。7.激光切割黄铜时，表面反射率对1μm波长激光可达90%以上，实际加工中首要抑制措施是A.提高功率密度至>5×10⁶W/cm²B.使用线偏振光C.表面预涂石墨层D.采用绿光激光器答案：C解析：石墨层可显著降低反射率并提高吸收率，避免激光回射损坏镜片，成本低且易实现。8.氧乙炔气割低碳钢时，预热火焰总长度若超过板厚3倍，最可能导致A.切口上缘圆角过大B.后拖量减小C.割缝变窄D.切断面出现“扇贝纹”答案：A解析：火焰过长使热影响区扩大，上缘金属过烧熔化，形成圆角；同时热输入过大降低切口垂直度。9.等离子切割电源的“引弧成功率”主要受哪项参数影响最大A.开路电压B.占空比C.电流爬升速率D.二次电流反馈增益答案：A解析：开路电压高（>250V）才能击穿气隙形成导弧；电压不足则引弧失败。10.水刀切割头内红宝石喷嘴孔径0.25mm，水压380MPa，流量系数0.85，理论流量约为A.1.2L/minB.2.1L/minC.3.0L/minD.4.5L/min答案：B解析：Q=Cd·A·√(2p/ρ)，A=πd²/4=4.9×10⁻⁸m²，ρ=1000kg/m³，p=3.8×10⁸Pa，代入得Q≈2.1L/min。11.激光切割8mm不锈钢，若焦点位置设在板料上表面+1mm处，切口下缘质量将A.挂渣减少B.出现未切透C.粗糙度Ra降低D.出现“条纹”变浅答案：B解析：焦点上移导致能量在板下部发散，功率密度不足，出现未切透或挂渣增多。12.氧丙烷切割厚板时，割嘴后倾角一般取A.0°B.5°~15°C.20°~30°D.35°~45°答案：B解析：后倾5°~15°可利用铁燃烧反应放热，提高速度并减小后拖量；过大则切口质量下降。13.等离子切割HYPERTHERMHPR130XD，在130A、Ar/H₂混合气下，最大切断厚度标称A.25mmB.38mmC.50mmD.65mm答案：B解析：HPR130XD技术手册给出：Ar/H₂、130A时质量切断厚度为38mm，极限切断50mm但质量下降。14.激光切割中“爆孔”缺陷常发生在A.碳钢厚板起始穿刺阶段B.不锈钢薄膜高速切割C.铝板飞切小圆D.钛合金轮廓精修答案：A解析：厚板碳钢穿刺需长时间烧蚀，熔融铁与氧气剧烈反应产生喷溅，形成爆孔。15.水刀切割头内混合管（Mixingtube）材料通常选A.304不锈钢B.钨钢C.碳化钨钴合金D.氧化铝陶瓷答案：C解析：碳化钨钴合金硬度>HRA90，抗水与磨料冲蚀寿命达80~120h，综合成本最优。16.氧燃气割炬回火防止器应安装在A.割炬入口前0.3m内B.气瓶出口处C.减压阀后任意位置D.距割炬3m以上答案：A解析：GB94481999规定回火防止器应距割炬入口不超过0.5m，确保快速阻断。17.激光切割时，辅助气体喷嘴与工件间隙每增加0.5mm，切口宽度约A.减小0.05mmB.增大0.05mmC.增大0.15mmD.基本不变答案：C解析：间隙增大导致气体流场发散，保护效果下降，切口侧壁二次烧蚀，宽度增大0.1~0.2mm。18.等离子切割电流由100A降至60A，若其他条件不变，切口宽度将A.减小约15%B.减小约30%C.增大10%D.不变答案：B解析：切口宽与弧柱直径正相关，而弧径近似与√I成正比，(60/100)^0.5≈0.77，宽度减小约23%，接近30%。19.水刀切割磨料粒度由80目改为120目，表面粗糙度Ra将A.增大B.先增大后减小C.减小D.不变答案：C解析：磨料变细，单颗动能降低但撞击次数增多，切口表面更细腻，Ra减小。20.氧乙炔切割铸钢时，预热时间应比低碳钢A.缩短20%B.相同C.延长30%~50%D.延长100%以上答案：C解析：铸钢导热系数低且含碳量高，燃点高，需更长时间预热至燃点以上。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列哪些措施可有效抑制激光切割铝材时的等离子体云屏蔽效应A.提高辅助气体压力至2MPaB.采用氦气作辅助气体C.降低切割速度30%D.使用轴流风机横向吹扫E.提高激光频率至5kHz答案：B、C、E解析：氦气电离电位高可抑制等离子体；降速减少蒸发量；高频降低单脉冲能量，减弱等离子体密度。22.氧丙烷切割厚50mm船板时，为获得垂直切口，应A.选用大号割嘴B.氧压比薄板提高0.2MPaC.割嘴后倾10°D.切割速度降低至标准值的60%E.采用二次燃烧割嘴答案：A、B、D解析：大号嘴供氧足；厚板需更高氧压穿透；降速保证完全燃烧；二次燃烧嘴用于速度提升而非垂直度。23.水刀切割头内异常振动可能由下列哪些原因引起A.高压缸单向阀弹簧断裂B.磨料流量过大C.混合管内孔出现椭圆磨损D.水喷嘴与混合管同轴度偏差>0.05mmE.蓄能器氮气压力不足答案：A、C、D、E解析：单向阀断裂导致压力脉动；椭圆磨损使射流偏摆；同轴度差产生侧向力；蓄能器失效加剧压力波动。24.等离子切割不锈钢时，切口发黑、硬度升高，可采取A.改用N₂/H₂O混合气B.切割后酸洗钝化C.提高电流20%D.降低速度10%E.采用Ar/H₂保护答案：A、B、E解析：N₂/H₂O可抑制氧化；酸洗去除热影响层；Ar/H₂为惰性弧，减少氧化。25.激光切割碳钢小孔（孔径<板厚）常出现“锥孔”缺陷，改进措施包括A.采用脉冲穿孔B.穿孔阶段焦点位于板下1/3C.穿孔后停顿0.5s再切割D.使用氧气压力0.1MPaE.采用螺旋进刀答案：A、B、E解析：脉冲穿孔减少热积累；焦点下移增大熔池深度；螺旋进刀分散热输入，避免锥孔。26.氧燃气割炬发生“回烧”至减压阀，可能原因A.回火防止器失效B.割嘴堵塞C.氧压过低D.软管老化脱落E.乙炔瓶阀门未装限流阀答案：A、B、C解析：回火防止器失效无法阻断；割嘴堵塞使流速<燃烧速度；氧压低导致混合比失调，火焰回窜。27.下列哪些材料不适合氧燃气切割A.12CrMoV耐热钢（δ=30mm）B.灰铸铁HT250C.纯铜T2D.1Cr18Ni9Ti不锈钢E.铝合金6061答案：C、D、E解析：铜、不锈钢、铝燃点高于熔点，无法形成稳定燃烧反应，需等离子或激光。28.激光切割16mm碳钢，出现底部挂渣，可A.将焦点下调至板厚中心偏下2mmB.氧气压力提高至1.2MPaC.速度降低15%D.使用1.5mm喷嘴E.将脉宽由CW改为5ms脉冲答案：A、C、D解析：焦点下移增大底部能量；降速保证完全熔透；大喷嘴提高排渣能力；脉冲对厚板挂渣改善有限。29.水刀切割复合材料（CFRP/铝蜂窝）时，为防止分层，应A.采用60目石榴石B.水压降至200MPaC.进给速度降低30%D.在板下垫硬质PVC垫板E.使用真空夹具答案：B、C、D、E解析：降低水压与速度减少冲击；垫板支撑防底部崩裂；真空夹具抑制层间剥离；粗磨料反而加剧分层。30.等离子切割机器人工作站，为提高引弧率，可A.提高开路电压至350VB.割炬起始高度降至1mmC.使用高频引弧+转移弧组合D.工件表面刷导电膏E.将引弧电流设为切割电流的150%答案：A、C、E解析：高开路电压易击穿；高频引弧建立初始导电通道；高引弧电流快速形成稳定弧柱；导电膏污染工件。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.氧丙烷火焰温度低于氧乙炔，故切割速度一定更慢。答案：×解析：丙烷燃烧热高于乙炔，虽温度略低，但体积热流量大，厚板速度反而可提高10%~20%。32.激光切割不锈钢使用氮气可获得无氧化切口。答案：√解析：氮气为惰性，防止Cr氧化，切口银白，无需二次处理。33.水刀切割头内混合管磨损后内径增大0.2mm，切割速度应提高以维持产量。答案：×解析：磨损后射流发散，能量下降，应降低速度补偿，否则切口质量恶化。34.等离子切割时，提高弧电压可增大切口宽度。答案：√解析：弧电压与弧长成正比，弧柱变粗，切口变宽。35.氧燃气切割预热火焰若呈蓝白色、无羽芯，说明氧燃气比正确。答案：×解析：无羽芯为过剩氧，易使切口上缘过烧，应呈中性焰，有轻微羽芯。36.激光切割碳钢厚板穿孔时，采用“渐进升功率”可避免爆孔。答案：√解析：渐进升功率使热输入缓慢，熔池稳定，减少喷溅。37.水刀切割磨料石榴石可重复使用，回收率可达90%以上。答案：×解析：一次切割后颗粒破碎，角磨圆，回收率实际<50%，需筛分补充新料。38.等离子切割不锈钢使用H35（35%H₂+65%Ar）气体组合，可获得光亮切口。答案：√解析：H₂还原性强，抑制氧化，切口呈金属光泽。39.氧乙炔割嘴孔道表面粗糙度Ra≤0.8μm，可减少回火概率。答案：√解析：光滑孔道降低边界层湍流，减少火焰回窜。40.激光切割铝合金时，表面阳极氧化层可提高吸收率，降低所需功率。答案：√解析：阳极层粗糙且含Al₂O₃，吸收率由10%提至60%以上，显著降低功率。四、计算题（共20分，写出关键步骤，结果保留两位小数）41.氧丙烷切割25mm低碳钢，已知：标准速度v=250mm/min，割缝宽度w=2mm，氧气纯度99.5%，理论耗氧量为1.2m³/m（割缝）。实际割缝长度L=8m，求：（1）理论耗氧体积V₁；（2）若氧气利用系数η=0.85，求钢瓶需提供氧量V₂（Nm³）；（3）若钢瓶公称容量6m³（15MPa），需用几瓶？答案与解析：（1）V₁=1.2m³/m×8m=9.60Nm³（2）V₂=V₁/η=9.60/0.85=11.29Nm³（3）瓶数n=11.29/6=1.88→向上取整2瓶42.激光切割4mm不锈钢，选用光纤激光器λ=1.07μm，聚焦镜f=125mm，光束质量M²=1.1，原始光束直径d₀=15mm。求：（1）聚焦光斑直径d_f（μm）；（2）若激光功率P=2kW，求功率密度I（W/cm²）；（3）给定切割速度v=20m/min，单位长度热输入E（J/mm）。答案与解析：（1）d_f=4λfM²/(πd₀)=4×1.07×125×1.1/(π×15)≈12.5μm（2）A=π(d_f/2)²=1.23×10⁻⁴cm²，I=P/A=2×10³/1.23×10⁻⁴≈1.63×10⁷W/cm²（3）E=P/v=2000/(20/60)=6000J/m=6.00J/mm43.水刀切割15mm铝管外径60mm，取平均直径法计算展开长度L₀，若割缝宽度0.8mm，求：（1）展开长度L₀；（2）切割时间t（s），给定进给速度v=120mm/min；（3）若磨料消耗率0.3kg/min，求单件磨料耗量m。答案与解析：（1）L₀=π(Dt)=π(6015)=141.37mm（2）t=L₀/v=141.37/120=1.18min=70.7s（3）m=0.3×1.18=0.35kg五、综合应用题（共30分）44.某工厂需切割批量50mm厚Q345D低合金钢，尺寸2m×4m，数量100件，现有设备：A.氧丙烷数控火焰切割机（最大速度400mm/min，割缝2.2mm，双割炬）；B.等离子切割机（HPR400XD，电流400A，最大切断50mm，速度400mm/min，割缝4