钨钼制品烧结工数字化技能考核试卷及答案

钨钼制品烧结工数字化技能考核试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.钨钼制品真空烧结炉数字化控制系统中，用于实时显示温度、压力、真空度的核心人机交互界面是（）A.PLC模块B.HMI触摸屏C.传感器阵列D.数据服务器答案：B2.烧结工艺参数数字化设定时，若需将钨棒烧结温度从2200℃调整至2350℃，需重点核对的工艺文件是（）A.《钨钼材料物理性能表》B.《烧结炉设备维护手册》C.《产品工艺卡（数字化版）》D.《真空系统检漏操作规范》答案：C3.烧结过程中，通过SCADA系统采集的温度数据出现±15℃波动，超出工艺允许的±5℃范围，此时应优先检查（）A.石墨发热体电阻值B.热电偶与数据采集模块的连接C.真空泵抽速D.氮气流量控制器答案：B4.钨钼制品低温预烧结阶段（800-1200℃），数字化系统需重点监控的参数是（）A.升温速率B.冷却速率C.氢气露点D.炉体振动值答案：A5.某批次钼板烧结后密度不足，调取数字化日志发现保温阶段实际温度比设定值低80℃，最可能的故障点是（）A.温控仪表PID参数未优化B.氢气流量过大导致热量散失C.石墨坩埚开裂D.真空计校准过期答案：A6.数字化烧结记录需保存的最小期限是（）A.1年B.3年C.5年D.10年答案：C7.烧结炉PLC程序中，用于存储历史温度曲线的存储介质是（）A.寄存器B.内存卡C.硬盘D.云服务器答案：D（注：现代数字化系统多采用云存储）8.钨钼制品烧结时，若HMI界面显示“真空度异常”报警，首先应查看的关联参数是（）A.机械泵电流B.扩散泵油温C.炉门密封压力D.充气阀状态答案：C9.数字化工艺参数中，“温场均匀性”的检测方法是（）A.单点热电偶测量B.多偶同步采集后计算极差C.红外热像仪扫描D.烧结后产品硬度测试答案：B10.烧结过程能源消耗数字化统计时，需同步采集的参数不包括（）A.有功电度B.天然气流量C.循环水温度D.压缩空气压力答案：D11.钼管烧结时，数字化系统提示“加热功率超上限”，可能的原因是（）A.炉内气压过高B.发热体老化导致电阻增大C.温控程序设置错误D.冷却水流量不足答案：B12.新员工使用数字化烧结系统前，必须完成的培训是（）A.机械制图B.数据库管理C.设备操作权限认证D.金属材料学答案：C13.烧结炉温度曲线的数字化建模中，关键输入参数是（）A.产品重量B.炉体壁厚C.发热体类型D.以上都是答案：D14.数字化系统中，“烧结终点判定”的依据是（）A.达到设定时间B.产品收缩率达标C.炉内压力稳定D.温度波动小于阈值答案：B15.钼杆烧结后表面出现氧化斑，调取数字化记录发现（）最可能为诱因A.氢气纯度99.9%B.冷却阶段氩气流量15m³/hC.预抽真空时间12minD.烧结温度2100℃答案：C（注：预抽真空不充分易残留氧气）二、判断题（每题1分，共10分）1.烧结炉数字化系统的传感器信号可以直接接入PLC，无需信号转换模块（）答案：×（需经A/D转换模块）2.工艺参数修改后，只需在HMI界面确认即可，无需留存审批记录（）答案：×（需记录修改人、时间、原因）3.烧结过程中，若数据采集中断，应立即手动记录关键参数直至系统恢复（）答案：√4.真空度的数字化显示单位可以是Pa或mbar，无需统一（）答案：×（需符合工艺文件规定）5.氢气流量的数字化控制精度应达到±2%，否则影响烧结质量（）答案：√6.烧结炉PLC程序升级时，无需备份原程序（）答案：×（必须双备份）7.温场均匀性检测应在空载状态下进行，负载时误差可放宽（）答案：×（需模拟实际负载）8.数字化系统报警分为提示级、警告级、故障级，故障级需立即停机（）答案：√9.能耗统计时，只需计算主加热阶段的用电量，预抽真空阶段可忽略（）答案：×（需全流程统计）10.烧结后产品尺寸检测数据应与数字化工艺参数关联分析，用于工艺优化（）答案：√三、简答题（每题6分，共30分）1.简述钨钼制品数字化烧结中“温度-时间曲线”的设定依据及调整原则。答案：设定依据包括：①材料特性（钨钼的烧结激活能、坯体密度）；②产品规格（尺寸越大，升温速率越慢）；③设备特性（炉体热容、发热体功率）；④历史质量数据（如之前批次的收缩率偏差）。调整原则：①单次调整幅度不超过工艺允许范围的10%；②调整后需进行小批量验证；③同步修改数字化工艺卡并备案；④关联修改温控仪表的PID参数。2.说明烧结炉数字化系统中“数据采集频率”的确定方法及过高/过低的影响。答案：确定方法：①关键参数（如温度、真空度）采集频率≥1次/秒；②辅助参数（如冷却水压力）≥1次/分钟；③根据工艺阶段调整（升温/保温阶段频率高于冷却阶段）。过高影响：增加存储压力，可能导致数据冗余；过低影响：遗漏瞬时异常（如温度突跳），无法准确追溯质量问题。3.当数字化系统显示“氢气流量异常波动”时，应按哪些步骤排查故障？答案：①检查HMI界面流量设定值与实际值差异，判断是设定错误还是执行器问题；②确认氢气减压阀压力是否稳定（正常0.3-0.5MPa）；③检查流量计信号线是否松动（重点排查接线端子）；④用肥皂水检测管路各接口是否漏气（尤其是快接接头）；⑤切换备用流量计验证是否为仪表故障；⑥若以上正常，联系仪表工程师校准流量计。4.简述如何利用数字化烧结记录进行工艺优化（至少列出3个分析维度）。答案：①温度-密度关联分析：统计不同温度段产品的最终密度，确定最优烧结温度；②能耗-产量分析：计算单位产品电耗与单次装炉量的关系，优化装炉量；③升温速率-裂纹率分析：对比不同升温速率下产品的裂纹缺陷率，调整最佳升温曲线；④真空度-氧化缺陷分析：统计预抽真空时间与表面氧化的相关性，确定最小抽真空时长。5.说明钨钼制品烧结时“数字化安全联锁”的主要功能（至少4项）。答案：①温度超上限联锁：当实际温度超过设定值+50℃时，自动切断加热电源；②真空度超低联锁：真空度高于10Pa（非真空烧结炉）时，禁止启动加热；③氢气泄漏联锁：氢气浓度检测值＞1%LEL时，关闭氢气阀并启动通风；④冷却水压力低联锁：水压＜0.2MPa时，触发报警并降低加热功率；⑤炉门未关严联锁：炉门传感器未检测到闭合信号时，无法启动烧结程序。四、计算题（每题8分，共16分）1.某钼棒烧结炉进行温场均匀性检测，在9个测试点（3×3矩阵）测得保温阶段温度如下（单位：℃）：2210、2195、2205、2188、2202、2215、2190、2208、2200。计算该温场的均匀性（用极差表示），并判断是否符合工艺要求（≤20℃）。答案：最大值=2215℃，最小值=2188℃极差=2215-2188=27℃27℃＞20℃，不符合工艺要求。2.某批次钨板烧结能耗数据如下：总用电量3200kW·h，烧结周期24h，装炉量800kg，其中非加热阶段（预抽真空、冷却）用电量600kW·h。计算该批次的单位产品加热能耗（单位：kW·h/kg），并提出1条节能建议。答案：加热阶段用电量=3200-600=2600kW·h单位产品加热能耗=2600÷800=3.25kW·h/kg节能建议：优化冷却阶段的热量回收（如增加热交换器预热下一批次坯体），减少非加热阶段能耗。五、综合分析题（每题7分，共14分）1.某车间连续3批次钼管烧结后出现“径向收缩率不足（目标18%，实际15-16%）”，已排除原料和成型工序问题。作为烧结工，需通过数字化系统从哪些方面分析原因，并提出改进措施？答案：分析方向及措施：（1）温度曲线验证：调取3批次的温度历史曲线，检查保温阶段实际温度是否低于设定值（可能因热电偶老化导致测量偏差），若实际温度低50℃以上，需校准或更换热电偶；（2）保温时间核查：确认保温时长是否达到工艺要求（如设定4h，实际因升温延迟仅3.5h），调整升温速率或提前启动加热；（3）真空度影响：检查烧结阶段真空度是否高于工艺要求（如应≤0.1Pa，实际0.5Pa），残留气体阻碍原子扩散，需排查真空泵故障或炉体泄漏（用氦质谱检漏仪检测）；（4）装炉方式分析：查看装炉记录（如钼管间距是否过小），若间距＜50mm（标准80mm），导致热量分布不均，调整装炉密度；（5）氢气流量复核：氢气流量不足（如设定10m³/h，实际8m³/h）会影响还原气氛，需校准流量计并检查管路是否堵塞。2.烧结炉HMI界面突然显示“所有温度测点数据为0”，但设备仍在运行。请列出故障排查步骤及应急处理措施。答案：排查步骤：（1）检查HMI电源：确认触摸屏供电正常（24VDC），重启HMI看是否恢复；（2）查看PLC状态：检查PLC的输入模块指示灯（如温度信号输入通道是否亮），若全灭，可能是模块故障；（3）测试传感器信号：用万用表测量热电偶输出毫伏信号（如K型热电偶在2000℃时约76mV），若正常，问题在信号传输；（4）检查信号线路：沿热电偶-补偿导线-隔离器-PLC模块路