等离子切割基础知识培训试题及答案

等离子切割基础知识培训试题及答案一、单选题（每题1分，共30分）1.等离子弧切割时，电弧温度通常在下列哪一范围？A.3000℃～5000℃B.8000℃～12000℃C.15000℃～20000℃D.25000℃～30000℃答案：C解析：等离子弧通过压缩效应将电弧电离度提高到99%以上，温度可达15000℃以上，足以瞬间熔化任何金属。2.下列哪种气体最适合作为空气等离子切割的辅助气体？A.纯氩B.工业氧气C.压缩空气D.二氧化碳答案：C解析：压缩空气含78%氮气，可稳定弧柱并降低切口氧化，成本最低，是空气等离子切割的首选。3.等离子割炬的“涡流环”主要作用是：A.冷却喷嘴B.产生轴向磁场C.使气流旋转以压缩电弧D.隔绝外界空气答案：C解析：涡流环使进入喷嘴的气体产生高速旋转，形成向心力，进一步压缩电弧，提高能量密度。4.切割20mm不锈钢时，若电流设定为120A，则最佳切割速度约为：A.100mm/minB.300mm/minC.600mm/minD.1000mm/min答案：B解析：经验公式v=K/(I·δ)，K为材料系数，不锈钢K≈7.2×10⁵，δ=20mm，I=120A，计算得v≈300mm/min。5.等离子切割切口斜角（Bevelangle）一般要求≤：A.1°B.3°C.5°D.7°答案：B解析：ISO9013Ⅱ级质量要求碳钢切口斜角≤3°，超过则需调整割炬垂直度或更换易损件。6.电极铪丝（Hafnium）消耗过快，最不可能的原因是：A.氧气流量过大B.起弧次数频繁C.切割电流低于推荐值D.喷嘴孔径过大答案：C解析：电流偏低导致弧根在电极表面停留时间延长，反而降低铪丝蒸发速率；其余选项均加速烧蚀。7.水射流等离子切割中，水的主要作用是：A.电离介质B.冷却与减少烟尘C.增加弧压D.提高硬度答案：B解析：外层高速水罩可压缩弧柱、冷却工件并捕捉烟尘，降低PM2.5排放70%以上。8.数控等离子切割编程时，引入线（Leadin）长度一般取：A.板厚的0.5倍B.板厚的1～2倍C.板厚的3～5倍D.与板厚无关，固定10mm答案：B解析：引入线过短易在穿孔处留下熔瘤，过长浪费材料；1～2倍板厚可保证弧稳定建立。9.下列哪项不是等离子切割的安全隐患？A.紫外辐射B.臭氧生成C.氡气释放D.噪音超标答案：C解析：氡气来自地下放射性岩石，与等离子切割无直接关联；其余均为实测危害因素。10.切割铝镁合金时，若切口底部出现“粘渣”，应优先：A.降低电流B.提高速度C.更换氩氢混合气D.减小喷嘴高度答案：B解析：铝镁导热快，速度过低使熔池滞留，提高速度可减小热输入，粘渣自然减少。11.等离子电源的“占空比”是指：A.电弧电压与电流之比B.脉冲输出导通时间与周期之比C.暂载率与冷却时间之比D.电极寿命与喷嘴寿命之比答案：B解析：脉冲等离子切割通过调节占空比控制平均电流，实现薄板精细加工。12.标记割炬（Markingtorch）与切割割炬最大差异是：A.气体种类B.电流极性C.喷嘴孔径与气流D.电缆长度答案：C标记仅需低电流、小孔径、弱气流，使母材微熔而不穿透，形成可见线条。13.当板厚δ=20mm，要求ISO9013Ⅰ级质量时，切口宽度（Kerf）允许偏差为：A.±0.3mmB.±0.5mmC.±0.8mmD.±1.0mm答案：A解析：Ⅰ级精度最高，Kerf偏差±0.3mm，需使用精细等离子系统并自动调高。14.等离子切割电源外特性曲线应为：A.陡降B.平硬C.上升D.波动答案：A解析：陡降特性可在弧长变化时电流波动小，保证切口均匀。15.若割炬高度（Arcvoltageheight）设定过高，则：A.切口变窄B.弧压下降C.切口斜角增大D.电极寿命延长答案：C解析：弧柱扩散，能量密度降低，底部熔化不足，形成上宽下窄斜角。16.精细等离子系统使用“二次气体”目的为：A.再次电离B.保护喷嘴C.收缩弧柱并吹走熔渣D.降低噪声答案：C解析：二次气体（如氮气）在喷嘴出口形成额外收缩，弧柱直径<1mm，实现高精细度。17.电极与喷嘴对中不良将直接导致：A.弧压升高B.双弧现象C.切口发黑D.气体耗量下降答案：B解析：偏心使局部电场强度过高，击穿喷嘴壁，形成主弧+侧弧，烧毁易损件。18.下列哪种材料最适合制作等离子喷嘴？A.紫铜B.黄铜C.纯银D.铜锆合金答案：D解析：铜锆合金兼具高导电与抗高温蠕变性能，寿命比紫铜提高2.5倍。19.切割过程中突然断弧，电源面板显示“E05”，最可能含义是：A.气压不足B.喷嘴过热C.电极耗尽D.电网欠压答案：A解析：主流品牌把气压不足编为E05，气压继电器动作，系统保护停机。20.使用氧气作为等离子气体时，切口表面硬度提高的主要原因是：A.渗碳B.渗氧C.渗氮D.渗氢答案：B解析：高温下氧与铁反应生成Fe₃O₄/FeO，冷却时形成高硬度氧化层，厚度约5～15μm。21.等离子切割成本构成中占比最高的是：A.气体B.电能C.易损件D.人工答案：C解析：统计表明易损件（电极、喷嘴、涡流环）占45%以上，尤其精细等离子更甚。22.若要求切口Ra≤6.3μm，应优先采用：A.空气等离子B.氧气等离子C.精细等离子D.激光答案：C解析：精细等离子通过二次压缩与脉冲控制，Ra可达3.2～6.3μm，接近激光下限但成本低。23.割炬电缆长度增加50m，弧压约升高：A.1VB.3VC.5VD.10V答案：C解析：70mm²电缆阻抗约0.4mΩ/m，100A电流下50m压降ΔU=2·I·R≈4V，加上感抗约5V。24.下列哪项不是数控等离子切割常用套料软件？A.FastCAMB.SigmaNESTC.AutoCADD.ProNest答案：C解析：AutoCAD为通用CAD平台，需外挂套料模块；其余均为专业套料软件。25.等离子切割时，若发现“双弧”应最先：A.立即停机检查易损件B.降低电流C.增大气压D.提高速度答案：A解析：双弧已造成喷嘴内壁烧蚀，继续切割将损毁割炬，必须停机更换。26.电极铪丝嵌入深度标准为：A.0.1mmB.0.2mmC.0.5mmD.与喷嘴平齐答案：B解析：0.2mm下沉量可保证弧根稳定在铪端面，过深易形成涡流，过浅加速蒸发。27.切割电流与穿孔厚度关系经验公式：I=k·δ，k取值范围：A.2～3A/mmB.4～5A/mmC.6～8A/mmD.10～12A/mm答案：C解析：穿孔需要额外能量击穿，k=6～8A/mm可保证一次性穿孔成功率>95%。28.下列哪项措施不能降低切口热影响区（HAZ）宽度？A.提高速度B.减小电流C.使用脉冲切割D.增大喷嘴孔径答案：D解析：增大孔径使弧柱变粗，热输入增加，HAZ反而加宽；其余均可降低热输入。29.等离子切割电源输入电压波动允许范围为：A.±5%B.±10%C.±15%D.±20%答案：B解析：IEC609741规定工业电源应能在±10%波动内维持输出稳定，否则需配稳压器。30.若切割50mm钛合金，应优先选用：A.空气等离子B.氩氢等离子C.氧气等离子D.氮气等离子答案：B解析：氩氢混合气可抑制钛高温吸氢脆化，切口银白，硬度增量<30HV。二、多选题（每题2分，共20分）31.下列哪些因素会加剧电极消耗？A.氧气流量过大B.起弧频繁C.电流过高D.喷嘴孔径偏小答案：A、B、C解析：氧气高温氧化铪；频繁起弧造成热震；电流过高蒸发加速；孔径偏小反而保护电极。32.数控等离子切割自动调高系统常用传感器包括：A.弧压采样B.电容感应C.激光测距D.机械碰撞答案：A、B、C解析：弧压调高（AVC）最普及；电容式用于薄板非穿孔；激光精度最高；机械碰撞为应急。33.下列哪些属于等离子切割烟尘有害成分？A.六价铬B.臭氧C.锰氧化物D.二氧化硅答案：A、B、C解析：不锈钢烟尘含Cr⁶⁺；臭氧由紫外电离氧产生；高锰钢产生MnO₂；SiO₂主要来自激光切割。34.精细等离子切割优势有：A.切口斜角<2°B.可省略二次加工C.易损件寿命延长D.挂渣极少答案：A、B、D解析：精细系统挂渣等级≤2，斜角<2°，可直接焊接；但高电流密度使易损件寿命缩短而非延长。35.水射流等离子切割特点：A.噪声降低10dBB.烟尘捕捉率>90%C.切口硬度降低D.可切割铜板答案：A、B、D解析：水罩吸声；烟尘捕捉率实测92%；切口硬度因快冷略升；铜板可切但需反极性。36.下列哪些情况必须更换喷嘴？A.孔径椭圆>0.2mmB.内壁出现烧蚀沟槽C.孔口出现毛刺D.表面氧化变色答案：A、B、C解析：椭圆与沟槽破坏气流对称，产生斜角；毛刺易诱发双弧；氧化色可擦拭，非更换标准。37.等离子切割气体选择原则：A.铝用氮气B.不锈钢用氮气或氩氢C.碳钢用空气或氧气D.铜用氮气答案：B、C、D解析：铝用氮易形成AlN脆性层，推荐氩氢；其余正确。38.影响切口宽度的主要参数：A.电流B.喷嘴孔径C.气体流量D.板厚答案：A、B、C解析：电流与孔径决定弧柱直径；流量影响弧柱稳定性；板厚仅间接影响速度选择。39.数控套料时“共边切割”优点：A.节省材料B.减少穿孔次数C.降低热变形D.提高断面质量答案：A、B、C解析：共边减少分离线段，节省2%～4%材料；穿孔减少30%；热输入集中降低变形；断面质量与工艺参数相关，非共边直接结果。40.下列哪些属于等离子切割个人防护装备？A.自动变光面罩（Shade913）B.阻燃手套C.防噪耳塞D.正压式呼吸器答案：A、B、C解析：一般烟尘采用高流量局部排风即可，无需正压呼吸器；其余为必备。三、判断题（每题1分，共10分）41.等离子切割可以水下作业。答案：√解析：水下等离子噪声可降至85dB以下，烟尘捕捉率98%，但需防水逆流。42.电极铪丝消耗完后可继续切割，仅切口质量下降。答案：×解析：铪耗尽后弧根转移至铜基，瞬间烧毁喷嘴，必须立即更换。43.喷嘴孔径越大，电弧压缩程度越高。答案：×解析：孔径与压缩成反比，孔径越大，压缩比下降，弧柱变粗。44.氧气等离子切割碳钢可获得光滑无渣边缘。答案：√解析：氧气与铁放热反应，熔渣为低熔点FeO，易被高速气流吹除，挂渣等级≤1。45.脉冲切割可有效降低薄板变形。答案：√解析：脉冲平均热输入低，峰值电流穿透，基值电流冷却，变形量减少40%。46.等离子切割电源空载电压越高越危险。答案：√解析：空载电压200～400VDC，超过安全电压50V，必须加装防触电装置。47.使用氩氢气体切割时，必须保证接地电阻<10Ω。答案：×解析：防电击规范要求<1Ω，10Ω过高。48.精细等离子系统可替代激光切割所有应用。答案：×解析：精细等离子最小Kerf约0.8mm，激光可达0.1mm，无法替代微电子精密切割。49.切割速度越快，切口斜角一定越小。答案：×解析：速度过快导致底部未熔透，反而出现上窄下宽反向斜角，存在最优区间。50.等离子切割可用于混凝土开槽。答案：×解析：等离子仅导电材料，混凝土不导电，无法形成转移弧。四、填空题（每空1分，共20分）51.等离子弧按电源接线方式分为________弧与________弧两种。答案：转移、非转移52.空气等离子切割常用电极材料为________与________的合金。答案：铜、铪53.切割电流与喷嘴孔径经验关系：I=________·d²，d单位mm，系数k取值________。答案：k，70～8054.数控等离子切割自动调高系统通过实时采样________电压实现弧长闭环，该电压每升高1V对应弧长增加约________mm。答案：弧，0.555.水射流等离子切割的水流量一般为________L/min，水压________MPa。答案：2～4，0.3～0.556.精细等离子二次气体常用________，其纯度需≥________%。答案：氮，99.957.电极铪丝标准直径为________mm，当消耗至剩余________mm时必须更换。答案：1.6，0.558.等离子切割烟尘中六价铬限值（OSHA）为________μg/m³，超标需采用________通风。答案：5，局部排风59.切口挂渣等级分为________级，其中________级可直接焊接无需清理。答案：5，160.水下等离子切割水深一般为________mm，过深会导致________困难。答案：50～100，引弧五、简答题（每题6分，共30分）61.简述等离子弧压缩的三种物理机制。答案：（1）机械压缩：喷嘴孔径限制弧柱直径；（2）热压缩：外层冷气使弧柱外围温度骤降，电导率下降，电流被迫收缩；（3）磁压缩：弧柱自身电流产生环向磁场，向心力使弧柱进一步收缩。解析：三种效应叠加，使弧柱能量密度提高100倍以上，温度达15000℃。62.说明数控等离子切割“引入线”设计原则。答案：（1）长度：1～2倍板厚，保证弧稳定；（2）形式：直线或圆弧，避免锐角；（3）位置：零件外轮廓切线方向引入，减少凹坑；（4）穿孔高度：比切割高度高3～5mm，防止飞溅堵塞喷嘴；（5）关闭方式：引入线末端减速30%，减少灭弧熔瘤。解析：合理引入线可将穿孔缺陷移至废料区，确保零件边缘质量。63.列举并解释影响电极寿命的三大主要因素。答案：（1）气体种类：氧气加速铪氧化蒸发；（2）电流密度：电流每增加10%，寿命下降约20%；（3）起弧频率：高频引弧热冲击产生微裂纹，铪颗粒剥落。解析：实际生产中通过改用氮气、降低电流、减少空走来延长寿命。64.对比空气等离子与精细等离子在碳钢切割上的差异。答案：空气：Kerf约1.5mm，斜角3°～5°，挂渣等级2～3，易损件寿命80～100次；精细：Kerf0.8～1.2mm，斜角≤2°，挂渣≤1，可直接焊接，易损件寿命60次，成本提高30%，但节省二次加工。解析：精细系统适合对精度、挂渣要求高的中薄板，空气系统适合厚板粗割。65.说明水下等离子切割的安全注意事项。答案：（1）防水电缆接头，IP68等级；（2）割炬回水阀防止水逆流；（3）作业区设置围堰，水位稳定；（4）操作者穿戴绝缘胶靴，地面铺橡胶垫；（5）水下引弧需提高空载电压至400V，必须加装漏电保护器，动作电流≤30mA。解析：水电共存环境触电风险高，需双重绝缘与漏电保护。六、计算题（每题10分，共20分）66.已知切割12mm碳钢，电流I=100A，速度v=500mm/min，电弧电压U=140V，气体流量Q=1.5m³/h（压缩空气），电价0.8元/kWh，气体成本1.2元/m³，电极寿命130m，电极单价60元，喷嘴寿命200m，单价80元。求每米切口综合成本。答案：（1）电能：P=UI=140×100=14kW，t=1/0.5=2min=0.0333h，E=14×0.0333=0.466kWh，费用=0.466×0.8=0.373元（2）气体：1.5m³/h×0.0333h=0.05m³，费用=0.05×1.2=0.06元（3）易损件：电极每米60/130=0.462元，喷嘴每米80/200=0.4元，合计0.862元（4）综合：0.373+0.06+0.862≈1.30元/m解析：实际还需计入人工、折旧，此处仅计算可变成本。67.若要求切口斜角θ≤2°，已知板厚δ=15mm，测得上切口宽W₁=2.0mm，下切口宽W₂=1.5mm，求实际斜角并判断是否合格。答案：tanθ=(W₁W₂)/(2δ)=(2.01.5)/(2×1