固定修复工艺技术试题及答案

固定修复工艺技术试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1在灰铸铁件上实施电弧冷焊时，为防止焊缝剥离，最优先选择的焊条型号是A.E4303  B.EZNi-1  C.E5015  D.EZV答案：B1.2采用金属扣合修复法对壁厚30mm的铸钢箱体裂纹进行永久性加固，设计波形键时，其凸缘宽度b与板厚t的经验关系为A.b=0.2t  B.b=0.4t  C.b=t  D.b=1.5t答案：B1.3对于承受交变载荷的45钢轴颈磨损0.8mm，现场无电火花设备，可优先选用的修复工艺是A.氧-乙炔喷熔  B.刷镀镍-钨合金  C.埋弧堆焊  D.激光熔覆答案：B1.4采用环氧树脂胶黏剂进行带压堵漏时，为提高胶层抗压强度，常加入的填料是A.石墨粉  B.铁粉  C.石英粉  D.聚四氟乙烯粉答案：B1.5在埋弧堆焊修复热轧辊时，导致熔敷金属出现“八字裂纹”的根本原因是A.冷却速度过快  B.母材含碳量过低  C.焊剂碱度偏低  D.电弧电压过高答案：A1.6采用激光熔覆修复高锰钢辙叉时，最佳同步送粉气体为A.纯Ar  B.N₂+5%H₂  C.纯He  D.CO₂答案：A1.7对于已发生氢鼓泡的16MnR压力容器，下一步必须首先进行的工序是A.打磨消氢  B.预热脱氢  C.退火消氢  D.超声检测答案：C1.8采用冷焊工艺修复机床导轨裂纹时，每段焊缝长度一般控制在A.10–20mm  B.30–40mm  C.50–60mm  D.80–100mm答案：B1.9在刷镀修复现场，若阳极与工件相对运动速度低于5m/min，最可能出现的缺陷是A.边缘烧焦  B.镀层剥落  C.麻点  D.镀层发暗答案：A1.10采用电火花沉积WC-Co强化模具刃口时，最佳沉积电压为A.5–10V  B.15–20V  C.30–40V  D.60–80V答案：B1.11采用自蔓延高温合成（SHS）修复轴类磨损时，反应绝热温度T_ad必须高于A.1000℃  B.1338℃  C.1800℃  D.2500℃答案：B1.12采用胶接-铆钉复合工艺时，铆钉孔径d与板厚t的关系宜取A.d=t  B.d=1.5t  C.d=2t  D.d=3t答案：B1.13在铸铁件电弧冷焊中，采用“短段、分散、逆向、多层”焊法的核心目的是A.降低熔合比  B.减少热输入  C.均匀温度场  D.提高焊速答案：C1.14采用等离子喷涂Al₂O₃-13%TiO₂涂层时，最佳喷涂距离为A.50mm  B.100mm  C.150mm �D.200mm答案：B1.15采用感应重熔修复高铬铸铁叶轮时，若比功率低于0.5kW/cm²，易产生的缺陷是A.熔深浅  B.过烧  C.熔层剥落  D.晶粒粗大答案：A1.16采用“焊-铆-胶”三重连接修复飞机蒙皮裂纹时，胶层主要承担的载荷形式为A.剪切  B.剥离  C.拉弯  D.冲击答案：A1.17在带压粘接堵漏中，胶黏剂固化收缩率一般要求低于A.1%  B.3%  C.5%  D.8%答案：B1.18采用激光冲击强化（LSP）修复焊接接头疲劳性能时，最佳激光功率密度为A.1GW/cm²  B.5GW/cm²  C.10GW/cm²  D.50GW/cm²答案：B1.19采用电刷镀镍修复印刷机滚筒，镀层厚度要求0.05mm，其现场刷镀时间可近似按公式t=δ/(k·D·η)估算，已知k=0.12，D=50A/dm²，η=0.95，则t约为A.0.9min  B.1.1min  C.1.5min  D.2.0min答案：B1.20采用摩擦塞补焊修复铝合金油箱裂纹时，塞棒与母材的最佳过盈量为A.0.01–0.02mm  B.0.05–0.08mm  C.0.10–0.15mm  D.0.20–0.30mm答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列哪些措施可有效降低灰铸铁电弧冷焊焊缝剥离倾向A.选用Z308焊条  B.采用短段焊  C.焊后立即锤击  D.预热400℃  E.逆向分段跳焊答案：ABCE2.2激光熔覆修复高温合金叶片时，裂纹敏感性主要与哪些因素相关A.粉末氧含量  B.激光扫描速度  C.基体预热温度  D.熔池冷却速率  E.保护气湿度答案：ABCDE2.3采用冷金属过渡（CMT）堆焊修复汽车模具时，其技术优势包括A.低热输入  B.无飞溅  C.可实现异种材料连接  D.熔敷率高  E.气孔率低答案：ABCE2.4关于电火花沉积层的性能，下列说法正确的有A.沉积层与基体为冶金结合  B.表面粗糙度Ra通常低于0.4μm  C.可原位沉积WC-Co  D.沉积过程基体温度低于250℃  E.沉积层厚度可达2mm答案：ACD2.5采用自蔓延高温合成修复轴类磨损时，为降低孔隙率，可采取A.施加轴向压力  B.添加NaF作为造渣剂  C.提高Al粉粒度  D.预热粉坯至200℃  E.采用离心SHS答案：ABDE2.6采用胶黏剂进行带压堵漏时，胶黏剂必须同时满足A.快速固化  B.高弹性模量  C.耐介质腐蚀  D.线膨胀系数接近母材  E.玻璃化转变温度低于工作温度答案：ACD2.7下列哪些缺陷属于等离子喷涂层常见缺陷A.层间未熔合  B.孔隙  C.微裂纹  D.熔滴飞溅  E.基体过烧答案：BCD2.8采用感应重熔修复高铬铸铁时，工艺参数匹配合理的是A.频率10kHz  B.比功率1.2kW/cm²  C.扫描速度2mm/s  D.搭接率30%  E.Ar保护答案：ABCE2.9采用摩擦塞补焊修复铝合金时，工艺优点包括A.无气孔  B.无热裂纹  C.接头强度系数>0.8  D.无需填充材料  E.可水下作业答案：ABCD2.10关于金属扣合修复法，下列说法正确的有A.波形键材料强度应高于母材  B.密封胶可填充微间隙  C.扣合后需做水压试验  D.适用于高压容器  E.属于机械-胶黏复合连接答案：BCE3.填空题（每空1分，共20分）3.1在电弧冷焊修复灰铸铁时，为消除焊接应力，常采用“短段、分散、逆向、跳焊”焊法，每段焊缝长度一般控制在________mm，并立即用________锤击焊缝。答案：30–40，圆头锤3.2激光熔覆粉末的激光吸收率A与粉末粒径d的关系可近似表示为A=1−e^(−αd)，其中α为________系数，单位________。答案：吸收，mm⁻¹3.3采用刷镀修复30CrMnSi轴颈，要求镀层硬度>550HV，应选用________镀液，阳极材料为________。答案：镍-钨合金，高纯石墨3.4金属扣合修复法中，波形键的凸缘高度h与板厚t的比值h/t一般取________，键间距S与裂纹长度L的关系为S=________。答案：0.4，L/33.5自蔓延高温合成反应绝热温度T_ad>________℃时，反应可自持进行，该温度称为________温度。答案：1338，点火3.6在等离子喷涂Al₂O₃-13%TiO₂涂层中，涂层孔隙率可控制在________%，其结合强度可达________MPa以上。答案：3–5，>403.7采用电火花沉积WC-Co时，沉积层与基体结合界面形成________μm厚的________结合层。答案：2–5，冶金3.8带压粘接堵漏时，胶黏剂固化收缩率ε应满足ε<________%，其线膨胀系数α与钢接近，α≈________×10⁻⁶K⁻¹。答案：3，113.9采用感应重熔修复高铬铸铁时，最佳比功率P₀范围为________kW/cm²，搭接率η应控制在________%。答案：0.8–1.5，30–503.10采用摩擦塞补焊修复铝合金时，塞棒旋转速度n与轴向压力F的经验匹配为n=________r/min，F=________kN。答案：1500–2000，5–84.简答题（每题8分，共40分）4.1简述灰铸铁电弧冷焊焊缝剥离的机理，并给出三项现场可操作的防止措施。答案：剥离机理：灰铸铁母材塑性差，焊接冷却时焊缝金属收缩受到母材强大约束，产生较大拉应力；当应力超过熔合区结合强度时，沿熔合线撕裂。措施：①选用镍基焊条（Z308、Z408）降低熔合区白口倾向；②采用“短段、分散、逆向、跳焊”法降低温度梯度；③焊后立即用圆头锤锤击焊缝，引入压应力松弛收缩应力。4.2说明激光熔覆修复高温合金叶片时裂纹产生的根本原因，并给出工艺优化路线。答案：根本原因：熔覆层与基体热物理参数差异大，冷却过程产生高拉应力；γ′相析出强化合金本身裂纹敏感性高；粉末氧含量高增加晶界脆性。优化路线：①基体预热200–300℃降低温度梯度；②采用低氧含量（<100ppm）球形粉末；③优化激光参数：降低功率密度、提高扫描速度、减小熔池深度；④后热处理：870℃/2h去应力+标准时效。4.3比较刷镀与槽镀在修复机床主轴精度时的优缺点。答案：刷镀优点：①现场无解体、无屏蔽；②局部选择性镀，不需整体浸镀；③镀层应力低，硬度高（Ni-W550HV）；④可阶梯镀恢复尺寸。缺点：①厚度>0.3mm时效率下降；②镀层均匀性受操作影响大。槽镀优点：①厚度均匀，可达数毫米；②可同时镀多件；③工艺成熟。缺点：①需解体吊运；②大槽投资高；③氢脆风险大。结论：现场高精度修复优先刷镀，批量厚镀选槽镀。4.4给出金属扣合修复法中波形键强度校核公式，并说明各符号含义。答案：波形键抗剪强度校核：τ=F/(n·A_s)≤[τ]，其中F为裂纹处最大拉应力换算的剪力（N）；n为有效凸缘数；A_s=πd·h为单凸缘抗剪面积（mm²）；[τ]为键材许用剪应力（MPa），对1Cr18Ni9Ti取0.4σ_b。4.5说明自蔓延高温合成（SHS）修复轴类磨损时，孔隙率控制的物理冶金途径。答案：①施加轴向压力使熔体及时补缩；②添加NaF等造渣剂降低熔渣黏度，利于气体排出；③预热粉坯至200℃减少气体吸附；④采用离心SHS，离心力排出熔渣与气体；⑤控制Al粉粒度（<20μm）提高反应完全度，减少未反应孔隙。5.计算题（每题10分，共30分）5.1某热轧辊材质为50CrMoV，直径Φ800mm，磨损深度3mm，拟采用埋弧堆焊修复。已知：熔敷效率η=0.85，堆焊层平均宽度w=25mm，单圈轴向进给f=3mm/r，焊丝直径4mm，电流550A，电弧电压32V，堆焊速度v=400mm/min。求：①需堆焊金属体积V；②理论堆焊时间t；③堆焊热输入E。答案：①磨损截面积A=π(D²−d²)/4=π(800²−794²)/4=7.5×10³mm²，单位长度体积V_L=A=7.5×10³mm³/mm，辊面周长C=πD=2513mm，总宽3000mm，圈数n=3000/3=1000，总长度L=n·C=2.513×10⁶mm，V=V_L·L=7.5×10³×2.513×10⁶=1.88×10¹⁰mm³=18.8dm³。②熔敷速率R=η·I·α，取α=8g/(A·h)，R=0.85×550×8=3740g/h=3.74kg/h，密度ρ=7.8kg/dm³，质量m=V·ρ=18.8×7.8=147kg，t=m/R=147/3.74=39.3h。③热输入E=U·I/v=32×550/400=44kJ/mm。5.2采用刷镀修复Φ100mm、宽200mm的45钢轴颈，要求镀层厚度δ=0.08mm，电流密度D_k=60A/dm²，电流效率η=0.92，镍电化学当量k=1.095g/(A·h)，密度ρ=8.9g/cm³。求：①所需电量Q；②刷镀时间t；③若采用双人操作，阳极有效面积20cm²，求平均相对运动速度v。答案：①镀层体积V=πDLδ=π×10×20×0.008=5.03cm³，质量m=ρV=8.9×5.03=44.8g，Q=m/(kη)=44.8/(1.095×0.92)=44.4A·h。②平均电流I=D_k·A_a=60×0.2=12A，t=Q/I=44.4/12=3.7h=222min。③阳极周长C_a=2πr≈2×3.14×2.2=13.8cm，v=L/t=200cm/222min=0.9cm/min，实际需快速往复，平均v≈10m/min。5.3某金属扣合修复波形键材料为1Cr18Ni9Ti，σ_b=520MPa，板厚t=30mm，裂纹长度L=120mm，设计键凸缘直径d=12mm，凸缘高度h=12mm，共6个凸缘。求：①键材许用剪应力[τ]；②单凸缘抗剪面积A_s；③若工作拉应力σ=120MPa，校核是否安全。答案：①[τ]=0.4σ_b=0.4×520=208MPa。②A_s=πdh=π×12×12=452mm²。③总抗剪力F_s=n·A_s·[τ]=6×452×208=564kN，裂纹处拉应力换算的拉力F=σ·t·L=120×30×120=432kN，F<F_s，安全裕度30%。6.综合应用题（每题15分，共30分）6.1某远洋货轮主机缸体材质为HT250，运行中出现一条长180mm、贯穿性裂纹，位于缸孔间筋板处，工作温度80℃，内部冷却水压力0.4MPa。船东要求48h内完成永久性修复并保证密封。试制定一套“冷焊+金属扣合+密封胶”复合修复工艺，内容包括：①缺陷预处理；②冷焊参数；③扣合设计；④密封验证；⑤质量检验。答案：①预处理：停机冷却至40℃以下，钻止裂孔Φ6mm，开60°V形坡口深8mm，丙酮除油，PT确认无微裂。②冷焊：选用Z308焊条，Φ3.2mm，电流90A，分段逆向跳焊，每段40mm，层间温度<60℃，焊后圆头锤击。③扣合：在坡口两侧各布置3组波形键，键材1Cr18Ni9Ti，凸缘直径d=12mm，h=12mm，间距30mm，键槽用冷金属过渡（CMT）填平，键与槽间隙0.05m