2025年高级增材制造设备操作员(三级)技能认定理论考试题(附答案)

2025年高级增材制造设备操作员(三级)技能认定理论考试题(附答案)一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在SLM工艺中，激光功率与扫描速度的比值（P/v）主要影响成形件的哪一项性能？A.表面粗糙度B.致密度C.残余应力D.尺寸精度答案：B解析：P/v直接决定单位长度能量输入（线能量密度），线能量过低导致未熔合孔洞，过高则产生匙孔，两者均降低致密度；表面粗糙度主要受层厚、光斑直径影响，残余应力与温度梯度关系更大，尺寸精度取决于扫描策略与补偿参数。2.下列哪项不是金属3D打印后处理“热等静压（HIP）”的主要目的？A.闭合内部微孔B.均匀化组织成分C.提高屈服强度D.消除各向异性答案：C解析：HIP通过高温高压闭合微孔，改善疲劳性能，但屈服强度通常略降；组织均匀化与再结晶可降低各向异性，而屈服强度提升需后续热处理或加工硬化。3.在EOSM290设备中，若氧含量传感器显示0.15%，系统仍允许继续打印，其依据的标准是：A.设备出厂默认值B.材料数据包（MDP）阈值C.操作员自定义曲线D.欧盟CE认证限值答案：B解析：EOS每台设备均绑定材料数据包，MDP内已设定氧含量上限（如Ti6Al4V为0.12%，不锈钢0.18%），系统按此阈值自动判断；超出则强制停机。4.采用刮刀铺粉的PBFLB工艺，出现“翘刃”缺陷时，最优先调整的参数是：A.层厚B.刮刀行进速度C.基板预热温度D.激光功率答案：B解析：翘刃多因刮刀与凸起部分高速碰撞，降低行进速度可减小冲击力；层厚与功率为次优选项，预热温度对翘刃影响滞后。5.关于聚合物SLS打印的“二次烧结”现象，下列描述正确的是：A.发生在激光扫描瞬间B.由粉末吸湿引起C.导致零件表面“橘皮”D.可通过提高舱室氮流量抑制答案：C解析：二次烧结指已成型区在后续层热辐射下再次软化，表面张力产生微米级波纹即“橘皮”；吸湿导致“爆米花”效应，提高氮流量对热辐射无显著抑制。6.在ArcamEBM工艺中，若“Arc”报警频繁触发，首先应检查：A.电子束聚焦电流B.真空泵油位C.灯丝对中D.成形腔漏气率答案：C解析：Arc报警多因灯丝偏移导致束斑偏离，引发局部放电；聚焦电流影响分辨率，真空度下降会报“Vacuum”而非“Arc”。7.下列哪种缺陷最可能出现在DED工艺“单道多层”墙体的顶部？A.层间未熔合B.气孔C.顶部塌陷D.根部裂纹答案：C解析：顶部散热条件差，熔池过热，表面张力无法支撑熔融金属导致塌陷；根部裂纹多出现在基板热影响区。8.在金属打印件CT检测中，若发现“球形+不规则”混合气孔，可初步判定：A.氢致气孔B.匙孔塌陷C.保护气卷入D.粉末卫星粉夹带答案：B解析：匙孔不稳定时，底部金属塌陷包裹保护气形成不规则孔，同时伴随球形孔；氢孔多为球形，保护气卷入呈扁平状，卫星粉导致夹杂而非气孔。9.针对铝合金增材制造，采用“棋盘扫描”策略的主要目的是：A.降低残余应力B.提高致密度C.减少表面粘粉D.缩短建造时间答案：A解析：棋盘扫描将大面积分区，缩短单次扫描长度，降低温度梯度，残余应力下降约30%；致密度主要靠能量参数，粘粉与层厚相关，时间略增。10.在SLM设备中，若滤芯压差传感器显示+5mbar，系统仍继续打印，操作员应：A.立即停机更换滤芯B.记录数值待批次结束处理C.降低激光功率D.手动复位传感器答案：A解析：+5mbar表明滤芯严重堵塞，保护气流量下降，烟尘无法及时排出，将导致光学元件污染甚至火灾；必须立即停机。11.关于水溶性支撑材料，下列说法错误的是：A.主要成分为PVAB.溶解速率与水温正相关C.可完全替代所有模型支撑D.长时间浸泡可能使模型膨胀答案：C解析：PVA支撑对悬空面积大的模型易软化塌陷，无法完全替代；水温升高加速溶解，模型吸水膨胀需控制时间。12.在FDM工艺中，若出现“象脚”缺陷，应优先调整：A.喷嘴温度B.首层间隙C.风扇风速D.回抽距离答案：B解析：首层间隙过小，材料被过度挤压外溢形成象脚；降低首层高度或调平可消除；温度与风扇影响上层收缩。13.金属打印件需达到ISO68921拉伸标准，标距段表面Ra应满足：A.≤1.6µmB.≤6.3µmC.≤12.5µmD.无要求答案：B解析：标准规定机加工试样Ra≤6.3µm，打印态保留原始表面亦可，但需记录；过高粗糙度导致应力集中，结果无效。14.在DED修复涡轮叶片时，采用“梯度成分”路径的主要优点是：A.减少热输入B.避免异种材料裂纹C.提高沉积效率D.降低粉末成本答案：B解析：梯度成分可在基体与修复区之间引入过渡层，缓解热膨胀系数差异，抑制界面裂纹；热输入与效率非主要目的。15.若激光熔覆层出现“熔合线分离”，金相观察可见：A.沿晶裂纹B.规则层带C.未熔合暗带D.等轴晶答案：C解析：熔合线分离即未熔合，金相下呈连续黑色缝隙；沿晶裂纹为热裂纹，层带为凝固组织，等轴晶为正常形貌。16.在金属打印文件切片阶段，将“轮廓补偿”设为+0.1mm，将导致：A.孔径减小0.1mmB.外圆增大0.1mmC.壁厚增加0.2mmD.齿顶圆减小0.1mm答案：B解析：轮廓补偿正值向外偏移，外圆增大；孔径亦增大，壁厚不变，齿顶圆增大。17.关于聚合物MJF工艺，下列描述正确的是：A.使用红外激光选择性熔化B.detailingagent用于降低表面能C.fusingagent含辐射吸收染料D.成形后需化学抛光答案：C解析：MJF的fusingagent含红外吸收染料，喷射区域被灯管辐射加热熔化；detailingagent为冷却剂，降低边缘温度提高精度；无需化学抛光。18.在金属打印支撑设计时，若采用“树状支撑”，其主要缺点是：A.去除困难B.热导率低C.占用建造空间D.无法传导热量答案：A解析：树状支撑节点多，与模型接触点密集，机械去除易损伤表面；热导率与实体支撑相近，空间占用小。19.针对钛合金打印，采用“基板400℃预热”可显著降低：A.α相含量B.残余应力C.表面粗糙度D.氢脆倾向答案：B解析：高温预热降低温度梯度，残余应力下降40%以上；α相含量由冷却速率决定，粗糙度与层厚相关，氢脆与气氛湿度相关。20.在金属打印件热处理时，采用“HIP+STA”顺序而非“STA+HIP”的原因是：A.避免时效强化相粗化B.缩短总时间C.降低设备成本D.提高硬度均匀性答案：A解析：先HIP高温高压闭合孔洞，再固溶时效，避免时效析出相在高温下粗化；若先STA，HIP高温会使强化相长大，性能下降。21.下列哪项不是影响EBM工艺“粉末利用效率”的主要因素？A.粉末流动性B.束斑直径C.铺粉层厚D.基板尺寸答案：D解析：粉末利用率指未熔粉末可回收比例，与基板尺寸无关；流动性差导致铺粉不均需剔除，层厚大增加未熔区，束斑大提高单道宽度减少废料。22.在SLM打印316L时，若表面出现“球化”且直径大于层厚2倍，应优先：A.降低层厚B.提高扫描间距C.降低氧含量D.提高能量密度答案：D解析：球化因能量不足，熔池无法充分润湿铺展，提高能量密度（P/v）可消除；层厚降低反而加剧球化，扫描间距与氧含量非主因。23.关于金属打印“残余应力”测试，下列方法中属于无损的是：A.轮廓法B.中子衍射C.切割法D.盲孔法答案：B解析：中子衍射可穿透厘米级厚度测三维应力，无损；轮廓法需破坏，切割与盲孔均为有损。24.在DED工艺中，若送粉速率恒定而扫描速度提高，则：A.熔高增加B.熔深减小C.稀释率下降D.粉末捕获率提高答案：C解析：速度提高，单位长度粉末量减少，稀释率（基体熔化比例）下降；熔高降低，熔深略增，捕获率下降。25.针对聚合物SLS打印的“冷却翘曲”，最有效的预防措施是：A.提高舱室温度B.延长冷却周期C.降低激光功率D.增加填充密度答案：B解析：缓慢均匀冷却可减小温度梯度，翘曲量下降；舱室温度已接近结晶温度，再提高易致“蛋糕”现象，功率与密度无关。26.在金属打印件表面喷砂处理时，选用Al₂O₃60目与玻璃珠120目对比，前者：A.表面粗糙度更低B.残余压应力层更深C.材料去除率更小D.更适合钛合金答案：B解析：Al₂O₃硬度高、棱角尖锐，冲击产生更深的残余压应力层，粗糙度更高；玻璃珠适合抛光，去除率低，钛合金需避免Al₂O₃污染。27.若激光功率监测传感器显示瞬时跌落10%并恢复，最可能原因是：A.激光器老化B.保护镜污染C.光纤弯折D.电网波动答案：B解析：保护镜局部污染导致能量衰减，刮刀经过震动使烟尘暂时散开，功率恢复；老化为持续下降，光纤弯折为阶跃，电网波动影响全体系统。28.在金属打印质量体系中，ISO/ASTM52900将“buildplate”定义为：A.成形底板B.铺粉平台C.回收缸底板D.供粉缸底板答案：A解析：标准明确定义buildplate为建造过程中承载零件的底板，即成形底板；其余为辅助结构。29.针对铝合金，采用“超声振动辅助DED”可显著：A.细化晶粒B.提高粉末流速C.降低氧化膜D.增加熔深答案：A解析：超声空化破碎枝晶，晶粒尺寸减小40%以上；对粉末流速无直接作用，氧化膜需气氛控制，熔深略降。30.在金属打印件“疲劳寿命”评估中，常用“K_t=1.2”表示：A.应力集中系数B.疲劳缺口系数C.门槛应力强度因子D.裂纹扩展速率答案：A解析：K_t为几何应力集中系数，仅与形状相关；疲劳缺口系数K_f考虑材料敏感，ΔK_th为门槛值，da/dN为扩展速率。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）31.下列哪些措施可同时降低SLM构件残余应力并提高尺寸精度？A.基板预热B.岛状扫描C.轮廓重熔D.增加层厚E.采用薄壁支撑答案：A、B、C解析：基板预热降低温度梯度，岛状扫描缩短单次路径，轮廓重熔提高边缘精度；增加层厚加剧翘曲，薄壁支撑对精度无直接提升。32.关于EBM工艺“预热粉末”阶段，下列说法正确的是：A.束流扫描呈“哈斯勒”模式B.粉末轻微烧结形成“假板”C.预热温度高于材料熔点D.可降低后续熔化飞溅E.需关闭电子束聚焦答案：A、B、D解析：预热温度低于熔点，束流高速扫描使粉末微烧结，减少飞溅；聚焦仍需保持，否则束斑扩散。33.在金属打印件“热处理裂纹”中，属于沿晶开裂诱因的有：A.晶界氧化B.硫偏聚C.时效硬化D.氢脆E.再结晶退火答案：A、B、D解析：晶界氧化、硫偏聚、氢脆均削弱晶界结合力；时效硬化为穿晶，再结晶退火消除应力，抑制开裂。34.下列哪些检测手段可直接获得金属打印件“孔隙率三维分布”？A.XrayCTB.超声C扫描C.光学显微镜D.中子断层成像E.涡流检测答案：A、D解析：XrayCT与中子断层成像可三维重构孔隙；超声C扫描仅二维投影，光学镜为二维截面，涡流对内部孔隙不敏感。35.在DED工艺中，采用“旁轴送粉”相比“同轴送粉”的优点有：A.方向适应性好B.粉末聚焦度高C.可实施横向送粉修复D.熔池观察方便E.粉末捕获率更高答案：A、C、D解析：旁轴可多角度修复，熔池裸露便于监测；聚焦度与捕获率低于同轴，横向送粉为其特色。36.关于聚合物MJF的“detailingagent”，下列功能正确的是：A.降低喷射区域温度B.含有红外吸收染料C.形成精细边缘D.减少热扩散E.提高表面光泽答案：A、C、D解析：detailingagent为冷却剂，抑制热扩散，提高边缘精度；红外吸收染料属于fusingagent，光泽与后续染色相关。37.在金属打印支撑优化中，采用“拓扑优化+点阵支撑”可带来：A.减少支撑用量B.提高热导率C.便于机械去除D.降低残余应力E.提高打印密度答案：A、B、D解析：点阵结构减少体积，桁架导热优于实体，弹性模量低可释放应力；去除需线切割，密度由工艺参数决定。38.下列哪些属于金属打印“在线监测”常用传感器？A.光电二极管B.高速红外相机C.声发射传感器D.电容式测距E.氧传感器答案：A、B、C解析：光电二极管监测等离子体，红外相机测温度场，声发射捕捉裂纹信号；电容测距用于铺粉平整度，氧传感器为环境监控，非在线熔池监测。39.在金属打印件“疲劳裂纹扩展”试验中，需控制的变量有：A.应力比RB.频率fC.温度D.湿度E.试样表面粗糙度答案：A、B、C、E解析：应力比、频率、温度、粗糙度均显著影响da/dN；湿度对铝合金影响小，对钢可忽略。40.针对大型钛合金构件，采用“分区扫描+跳层”策略可：A.降低热累积B.减少装备占地面积C.提高粉末回收率D.抑制宏观变形E.缩短总建造时间答案：A、D解析：分区跳层使热量分散，变形下降；时间略增，占地面积与回收率无关。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.在SLM工艺中，激光波长越短，金属吸收率越高，因此绿色激光比红外激光更适合铜合金打印。答案：√解析：铜对红外反射率>95%，对515nm绿色激光吸收率提升至40%，显著降低所需功率。42.EBM工艺因真空环境，打印铝合金时无需考虑氧化问题。答案：×解析：真空度仅10⁻³mbar，仍含微量氧，铝易形成氧化膜，需高束流破除。43.聚合物SLS打印的“粉床密度”与零件致密度无直接关系。答案：×解析：粉床密度低导致层间结合弱，致密度下降，尤其对薄壁件影响显著。44.在DED修复模具时，采用冷作模具钢粉末可直接恢复原始硬度，无需后续热处理。答案：×解析：DED快冷导致马氏体硬度高但韧性差，需回火降低脆性，恢复综合性能。45.金属打印件经HIP处理后，其疲劳强度一定高于打印态。答案：×解析：HIP闭合孔洞提高疲劳裂纹萌生抗力，但粗化晶粒或使时效相长大，可能降低高周疲劳强度。46.在FDM工艺中，喷嘴直径与层厚比值大于2时，易出现“阶梯效应”。答案：√解析：层厚相对喷嘴过小，挤出材料被拉伸，层间填充不足，侧壁呈现明显阶梯。47.采用“超声冲击”对金属打印件表面强化，可同时降低粗糙度并引入残余压应力。答案：√解析：高频冲击使峰谷塑性变形，Ra下降30%，并产生>300MPa压应力，提高疲劳性能。48.金属打印件“各向异性”可通过后续等温热处理完全消除。答案：×解析：等温退火可消除组织各向异性，但沿建造方向晶粒形貌仍保持柱状，力学性能各向异性仅降低而非消除。49.在金属打印质量体系ISO/ASTM52901中，要求“工艺成熟度等级”达到TRL6方可转入批量生产。答案：√解析：TRL6表示在相关环境下完成系统验证，符合批量生产最低门槛。50.采用“水刀”切割金属打印支撑，不会引入再铸层。答案：√解析：水刀以冷态磨料切割，无热影响，故无再铸层，适合钛合金等热敏感材料。四、简答题（每题10分，共30分）51.简述金属PBFLB工艺中“匙孔”形成机理，并给出三种抑制措施及其原理。答案：机理：当激光功率密度>10⁶W/cm²，金属表面汽化产生反冲压力，形成深而窄的蒸气孔洞即匙孔；若孔壁失稳塌陷，包裹气体形成不规则孔缺陷。措施：（1）降低功率密度：采用较大光斑或降低功率，使热输入降至传导焊区间，减少反冲压力。（2）提高扫描速度：缩短相互作用时间，降低单位面积能量，抑制深匙孔。（3）优化保护气流：侧吹氦气加速蒸气冷凝，减少孔内压力波动，提高匙孔稳定性。52.某镍基高温合金SLM零件在800℃/200MPa持久试验中，于50h发生沿晶断裂。试分析可能原因，并提出改进工艺路线。答案：原因：（1）晶界硫、磷偏聚削弱结合力；（2）打印态碳化物或δ相沿晶界连续析出；（3）残余应力在高温下释放，形成晶界微孔。改进路线：（1）粉末纯化：采用VIM+ESR双联冶炼降低S、P至<50ppm；（2）热处理：1180℃/2h固溶+1080℃/4h时效，使碳化物回溶并析出离散γ'；（3）扫描策略：采用90°交替扫描+岛状分区，降低残余应力；（4）热等静压：1160℃/150MPa/4h，闭合晶界微孔；（5）低应力磨削：去除表面重熔层，减少缺口效应。53.对比聚合物MJF与SLS在制造薄壁齿轮（壁厚0.5mm，齿高10mm）时的优劣，并给出选材建议。答案：MJF优势：（1）detailingage