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文档简介
2026年度湖北省部分工程高、中级职称水平能力测试(焊接工艺及设备)复习题及答案一、单项选择题(每题1分,共20分)1.在焊接过程中,能够有效降低焊缝氢含量的措施是()。A.采用酸性焊条B.提高焊接电流C.对焊条和焊剂进行严格烘干D.降低焊接速度答案与解析:C。氢是焊接延迟裂纹产生的主要诱因之一。焊条药皮和焊剂中的水分是氢的主要来源,对其进行严格烘干是降低焊缝扩散氢含量最直接有效的工艺措施。酸性焊条对水分的敏感性低于碱性焊条,但烘干要求依然存在;提高焊接电流可能增加熔池过热,并非降氢措施;降低焊接速度可能增加热输入,与降氢无直接关系。2.钨极氩弧焊时,电极尖端形状对电弧稳定性影响很大,通常推荐采用的形状是()。A.尖锥形B.圆球形C.平顶锥形D.截头锥形答案与解析:D。钨极端部磨成截头锥形(即平顶带一定锥角)是目前最常用的形状。较小的平顶直径有助于引弧和稳弧,锥角部分则使电弧集中,燃烧稳定。尖锥形易烧损,尖端熔化脱落可能污染熔池;圆球形电弧扩散,不够集中;平顶锥形是截头锥形的另一种描述,但通常强调“截头”以明确顶部是平的。3.下列焊接缺陷中,属于面积型缺陷的是()。A.气孔B.夹渣C.未熔合D.咬边答案与解析:C。焊接缺陷按性质可分为体积型缺陷和面积型缺陷。面积型缺陷是指二维尺寸(长和宽)远大于第三维尺寸(高度或宽度)的缺陷,如裂纹、未熔合、未焊透等,这类缺陷对结构的疲劳强度和脆性断裂影响尤为严重。气孔和夹渣属于体积型缺陷;咬边是表面缺陷,但其深度方向尺寸通常小于长度,但习惯上更强调其作为工艺缺陷的特性,在严格分类中,未熔合是典型的面型缺陷。4.低合金高强度钢焊接时,为预防冷裂纹,常需要控制的主要参数是()。A.焊接线能量B.预热温度C.层间温度D.以上都是答案与解析:D。冷裂纹(氢致延迟裂纹)的产生主要取决于三大因素:焊接接头中的扩散氢含量、硬脆的淬硬组织(马氏体)和拘束应力。预热和层间温度可以降低冷却速度,减少淬硬组织,并有助于氢的逸出;焊接线能量(热输入)同样影响冷却速度和组织转变。因此,三者需要综合控制。5.埋弧焊时,焊丝伸出长度增加,会导致()。A.焊接电流显著增大B.焊丝熔化速度加快,焊缝熔深增加C.焊丝电阻热增加,熔化速度加快,但可能使熔深略有减小D.电弧电压自动升高答案与解析:C。焊丝伸出长度是指从导电嘴端部到焊丝端头的距离。这部分焊丝有电阻,当伸出长度增加时,其电阻热(R)增加,从而加快了焊丝的熔化速度(等速送丝时表现为焊速加快,或熔敷率增加)。但由于这部分预热消耗了能量,以及电弧可能略有上飘,通常会使焊缝熔深略有减小。焊接电流由电源外特性和送丝速度决定,不会自动显著增大;电弧电压主要由电源电压和弧长决定。6.电阻点焊的核心工艺参数是()。A.焊接电流、焊接时间、电极压力B.焊接电压、焊接速度、电极材料C.焊接电流、电弧电压、焊接速度D.电极压力、焊接时间、保护气体流量答案与解析:A。电阻点焊是利用焊件接触面的电阻热和压力实现连接的。其核心三参数为焊接电流(产生热量的主要因素)、焊接时间(电流持续时间)和电极压力(保证接触电阻稳定并产生锻压作用)。焊接电压在电阻焊中不是独立控制的主参数;焊接速度是对缝焊而言;保护气体用于电弧焊。7.奥氏体不锈钢焊接时,产生晶间腐蚀的敏感温度区间是()。A.250~400℃B.450~850℃C.900~1200℃D.1300℃以上答案与解析:B。奥氏体不锈钢在450~850℃温度区间(敏化温度区间)停留时,过饱和的碳会向晶界扩散,与铬结合形成碳化铬(C),导致晶界附近贫铬,从而在腐蚀介质中丧失耐蚀性,即晶间腐蚀。8.焊接铝及铝合金时,常采用()来清除表面的氧化膜。A.丙酮擦洗B.钢丝刷机械清理C.化学清洗或机械清理D.仅用酒精清洗即可答案与解析:C。铝及铝合金表面致密且难熔的A氧化膜(熔点约2050℃,远高于铝的660℃)会阻碍熔合,并易裹入杂质。必须彻底清除,通常采用化学方法(酸洗或碱洗)或机械方法(不锈钢丝刷、刮刀等)。丙酮、酒精主要用于去除油污,不能去除氧化膜。9.在焊接热循环参数中,对低合金钢热影响区组织和性能影响最大的参数是()。A.加热速度B.加热峰值温度C.高温停留时间D.冷却速度(特别是800℃到500℃的冷却时间)答案与解析:D。冷却速度(常用时间表征)决定了热影响区特别是粗晶区的组织转变过程,是影响其淬硬倾向、韧性和裂纹敏感性的最关键参数。峰值温度决定发生相变的区域,高温停留时间影响晶粒长大程度,加热速度也有一定影响,但冷却速度的决定性作用更突出。10.下列无损检测方法中,对检测焊缝内部裂纹敏感性最高的是()。A.射线检测(RT)B.超声波检测(UT)C.磁粉检测(MT)D.渗透检测(PT)答案与解析:B。超声波检测对面积型缺陷(如裂纹、未熔合)非常敏感,且探测深度大。射线检测对体积型缺陷(气孔、夹渣)显示直观,但对微小裂纹或与射线方向夹角大的裂纹可能漏检。磁粉和渗透检测主要用于表面或近表面缺陷。11.等离子弧焊接与切割的主要原理是利用了电弧的()。A.自由电弧的燃烧特性B.压缩效应形成的高能量密度电弧C.脉冲电弧的调节特性D.氩气的良好保护特性答案与解析:B。等离子弧是通过机械压缩(喷嘴)、热压缩和电磁压缩效应,将普通钨极氩弧压缩为能量高度集中、温度极高、挺度好的电弧,这是其用于焊接、切割和喷涂的基础。12.焊条电弧焊时,决定焊接电流大小的主要依据是()。A.焊条直径B.焊件厚度C.接头形式D.焊接位置答案与解析:A。焊条直径是选择焊接电流的首要依据,经验公式为I=(35∼5513.产生焊接变形和应力的根本原因是()。A.焊件受热不均匀B.焊缝金属的收缩C.焊接结构刚度大D.焊接顺序不当答案与解析:A。焊接过程中,焊件局部被加热和冷却,导致温度场极不均匀,这是产生热应力、塑性应变,并最终形成残余应力和变形的根本原因。B、C、D是影响因素或表现形式,而非根本原因。14.对于厚度较大的焊件,为改善焊缝金属的结晶形态、细化晶粒,通常采用()。A.单道大电流焊接B.多层多道焊C.提高焊接速度D.降低预热温度答案与解析:B。多层多道焊时,后一焊道对前一焊道有再加热作用,相当于对前一焊道的焊缝金属进行了一次正火处理,可以细化晶粒,改善组织和性能。单道大电流焊接易造成晶粒粗大。15.在焊接过程中,硫易引起()。A.热裂纹B.冷裂纹C.再热裂纹D.层状撕裂答案与解析:A。硫在钢中与铁形成低熔点的FeS,并常以Fe-FeS共晶形式分布于晶界,在焊缝凝固末期形成液态薄膜,导致结晶裂纹(一种热裂纹)。磷也是促进热裂纹的元素,但作用机制略有不同。16.CO₂气体保护焊时,为减少飞溅,通常在焊丝中加入脱氧元素,下列元素组合中最常用的是()。A.Si、MnB.C、CrC.Ni、MoD.Ti、Al答案与解析:A。CO₂在高温下具有氧化性,会使铁和合金元素烧损。在焊丝中加入足量的Si和Mn,可以起到脱氧和合金化的双重作用,生成的硅酸盐和锰酸盐熔渣浮出熔池,从而减少因氧化反应和冶金不平衡导致的飞溅。Ti、Al脱氧能力强但易引起其他问题,C会增碳并加剧飞溅。17.焊接工艺评定中,改变()需要重新进行评定。A.焊工姓名B.焊接位置C.保护气体流量(在合理范围内)D.焊接环境温度(在允许范围内)答案与解析:B。焊接工艺评定是验证所拟定的工艺能否获得合格接头的试验。焊接位置(如平焊改为立焊)的改变,意味着热输入方向、熔池行为、操作难度等发生根本变化,属于重要因素变更,必须重新评定。焊工姓名、保护气体流量的微小调整、环境温度在标准允许范围内的变化,通常属于次要因素或补加因素,可能不需要或部分需要重新评定。18.钎焊与熔焊的根本区别在于()。A.使用钎料B.需要保护气体C.母材是否熔化D.焊接温度高低答案与解析:C。钎焊过程中,母材不熔化,仅靠熔化的钎料润湿母材表面,通过毛细作用填充接头间隙,并与母材相互扩散实现连接。熔焊则是母材和填充金属共同熔化形成熔池,冷却后形成焊缝。A是钎焊的特征但不是根本区别;B和D并非本质。19.在焊接接头设计中,应力集中系数最小的接头形式是()。A.对接接头B.T型接头C.角接接头D.搭接接头答案与解析:A。对接接头焊缝形状变化平缓,力线传递顺畅,应力集中程度最小,是静载和疲劳载荷下首选的理想接头形式。T型、角接和搭接接头都存在明显的截面变化,应力集中较大。20.焊接裂纹在无损检测中最容易漏检的情况是()。A.裂纹尺寸大,方向与检测主声束平行(UT)或与射线方向垂直(RT)B.裂纹尺寸小,方向与检测主声束垂直(UT)或与射线方向平行(RT)C.表面开口裂纹D.近表面裂纹答案与解析:B。对于超声波检测(UT),裂纹反射信号强弱与其表面和声束的夹角密切相关,当裂纹面与主声束垂直时反射最强,平行时几乎无反射易漏检。对于射线检测(RT),裂纹的可检出度与其在底片上的投影宽度有关,当裂纹方向与射线束平行时,投影宽度最小,甚至为一条线,难以识别。二、多项选择题(每题2分,共10分,多选、少选、错选均不得分)1.下列哪些是焊接过程中可能产生的有害气体?()A.臭氧(O₃)B.一氧化碳(CO)C.氮氧化物(NOx)D.二氧化碳(CO₂)E.氩气(Ar)答案与解析:A、B、C。焊接电弧的高温和紫外线辐射会使周围空气发生光化学反应生成臭氧(O₃)和氮氧化物(NOx)。在CO₂焊、药芯焊丝焊或含有有机物的焊条焊接时,会产生一氧化碳(CO)。二氧化碳(CO₂)和氩气(Ar)是常用的保护气体,本身在通风良好条件下无毒,但高浓度下会造成缺氧窒息,一般不归类为“有害气体”中的毒害气体。2.影响焊接电弧稳定性的因素包括()。A.焊接电源特性B.焊条药皮或焊剂成分C.焊接区清洁度D.电弧长度E.焊接电流种类与极性答案与解析:A、B、C、D、E。A:电源应有合适的外特性和动特性;B:药皮或焊剂中含有的稳弧剂(如钾、钠、钙的化合物)能改善电弧稳定性;C:焊件表面的油污、锈蚀、水分及气流会干扰电弧;D:弧长过长易飘动,过短易短路;E:交流电过零点时电弧会熄灭再引燃,稳定性不如直流,而直流反接(焊条接正)常用于碱性焊条以增加电弧吹力。3.为控制焊接残余变形,可以采取的工艺措施有()。A.采用反变形法B.选择合理的焊接顺序和方向C.采用刚性固定法D.锤击焊缝E.焊后热处理答案与解析:A、B、C、D。A:预置反向变形抵消焊接变形;B:如对称焊、分段退焊等,使变形相互抵消;C:用夹具或临时支撑增大结构刚度限制变形,但会增大应力;D:通过锤击使焊缝金属延展,补偿部分收缩;E:焊后热处理主要用于消除残余应力,改善组织和性能,对矫正变形有一定作用但非主要工艺措施,且可能引起新的变形。4.下列材料焊接时,需要采取特殊措施防止热裂纹的有()。A.奥氏体不锈钢B.低碳钢C.铝合金D.纯铜E.低合金高强度钢(Q345)答案与解析:A、C、D。A:奥氏体不锈钢导热差、线膨胀系数大,焊缝易形成方向性强的柱状晶,且一些牌号成分复杂,易在晶界形成低熔点共晶,热裂倾向大。C:铝合金凝固收缩率大,某些合金存在结晶温度区间,热裂倾向明显。D:纯铜高温强度低,线膨胀系数大,易产生热裂纹。B:低碳钢一般热裂倾向小。E:低合金高强度钢如Q345,其冷裂纹倾向更突出,热裂纹不是主要问题。5.焊接接头的力学性能试验主要包括()。A.拉伸试验B.弯曲试验C.冲击试验D.硬度试验E.金相检验答案与解析:A、B、C、D。力学性能试验主要测定材料在力作用下的行为。A测定抗拉强度、屈服强度等;B评定接头的塑性和表面质量;C测定接头(特别是热影响区)的韧性;D测定接头各区域的硬度分布,间接评估组织与性能。E金相检验属于微观组织分析,虽然对性能评估至关重要,但不直接给出力学性能数据。三、判断题(每题1分,共10分)1.焊接线能量越大,焊接接头的冷却速度就越慢。()答案与解析:√。线能量E=η,其中η为热效率,U为电压,I为电流,v为焊接速度。线能量增大,意味着输入焊件的总热量增加,焊件整体温度水平提高,高温停留时间增长,冷却速度(如2.所有金属材料都可以通过热处理来改善焊接接头的性能。()答案与解析:×。对于某些材料,如多数奥氏体不锈钢,其固态下无相变,焊后热处理(如固溶处理)主要用于消除应力或改善耐蚀性,而非通过相变来细化晶粒强化。对于一些不可热处理强化的铝合金,焊后热处理也主要是去应力。因此,并非所有材料都能通过热处理“改善”焊接接头的综合性能,有些甚至可能产生不利影响。3.摩擦焊属于固相焊接方法,焊接过程中母材不发生熔化。()答案与解析:√。摩擦焊是利用焊件接触端面相对旋转摩擦产生的热量,使接触面达到热塑性状态,然后在顶锻压力下实现连接。整个过程在材料的固相线温度以下完成,无熔化现象。4.焊后消氢处理的主要目的是消除焊接残余应力。()答案与解析:×。消氢处理(也称后热)是在焊接后立即对接头加热到一定温度(通常250~350℃)并保温一段时间,其主要目的是加速焊缝中扩散氢的逸出,防止冷裂纹产生。消除残余应力需要进行更高温度(如600℃以上)的焊后热处理。5.采用直流正接法(焊件接正极)进行钨极氩弧焊时,钨极的许用电流比直流反接时大。()答案与解析:√。直流正接时,钨极为阴极,电子发射能力强,产热较少,钨极不易过热烧损,因此许用电流大。直流反接时,钨极为阳极,产热量大,易烧损,许用电流小,但具有“阴极破碎”作用,可用于焊铝。6.焊接工艺规程(WPS)是根据合格的焊接工艺评定报告(PQR)制定的指导生产的文件。()答案与解析:√。这是焊接质量管理体系的标准流程。先进行工艺评定试验并形成PQR,证明工艺可行;然后根据PQR制定详细的WPS,用于指导焊工和焊接操作者进行产品焊接。7.焊缝余高越高,焊接接头的强度就越高。()答案与解析:×。适当的余高可以弥补焊缝表面可能存在的微缺陷,但过高的余高会造成严重的应力集中,尤其在焊趾处,反而会降低接头的疲劳强度。对接接头的强度主要取决于熔深和焊缝金属本身的强度,而非余高。8.钎焊接头的强度总是低于母材的强度。()答案与解析:×。钎焊接头的强度取决于多种因素,包括钎料强度、钎缝间隙、钎焊工艺及界面结合情况。一些高强度钎料(如银基、镍基钎料)钎焊的接头,其强度可以接近甚至在某些条件下超过母材(特别是薄板或非强度设计部位),但通常情况下,由于钎料本身强度或界面原因,接头强度低于母材是常见现象,但并非“总是”。9.焊接裂纹在焊后立即产生,而延迟裂纹则在焊后数小时甚至数天才出现。()答案与解析:√。热裂纹(结晶裂纹、液化裂纹等)产生于焊接过程的高温阶段,焊后即可发现。冷裂纹(氢致延迟裂纹)的产生需要氢的扩散聚集、淬硬组织和应力共同作用,具有延迟特性。10.射线检测底片上的黑色影像,代表该处对射线的吸收少于周围区域。()答案与解析:√。射线底片是透过物体后的射线使胶片感光成像。缺陷处如果厚度减薄或密度较低(如气孔、夹渣),则对射线的吸收减弱,透过率增高,使胶片感光更强,经显影后呈现黑色影像。白色影像代表高吸收区(如钨夹渣、未焊透的根部)。四、简答题(每题5分,共20分)1.简述防止奥氏体不锈钢焊接接头产生晶间腐蚀的措施。答案与解析:(1)选用超低碳(C≤0.03%)或含稳定化元素(Ti、Nb)的不锈钢焊材和母材,如选用E308L、E347型焊条。(2)采用小电流、快速焊、窄道焊,减少热输入,缩短在敏化温度区间的停留时间。多层焊时,控制层间温度,必要时可强制冷却。(3)焊接时,在焊缝两侧(母材金属)涂敷防飞溅剂,或调整焊接顺序,避免焊接飞溅物粘附在母材表面,因其可能导致该处贫铬。(4)焊后进行固溶处理(加热到1050~1100℃快速冷却)或稳定化处理(850~900℃保温后空冷),使碳化物充分溶解或稳定析出。(5)对于无法进行热处理的构件,采用双相不锈钢焊材,利用焊缝中δ铁素体相打乱碳化铬的连续网状析出。2.什么是焊接热影响区(HAZ)?以低碳钢为例,简述其焊接热影响区的组织分布。答案与解析:焊接热影响区是指焊接过程中,母材因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域。以低碳钢为例,从熔合线向母材方向,HAZ可分为:(1)熔合区:半熔化区,组织不均匀,为粗大的过热组织,是接头最薄弱环节之一。(2)过热区(粗晶区):加热温度在1100℃至固相线之间。奥氏体晶粒严重长大,冷却后得到粗大的魏氏组织或粗大的铁素体、珠光体,韧性显著下降。(3)正火区(细晶区):加热温度在Ac₃至1100℃之间。发生重结晶,得到均匀细小的铁素体和珠光体,力学性能优于母材。(4)部分相变区(不完全重结晶区):加热温度在Ac₁~Ac₃之间。部分组织发生相变,冷却后为细小的铁素体、珠光体和未发生转变的粗大铁素体,组织不均匀。(5)回火区(对于调质钢)或母材未受影响区。3.列举并简要说明三种常见的焊接变形基本形式。答案与解析:(1)纵向收缩变形:沿焊缝长度方向的缩短。是由于焊缝及其附近区域在高温下产生压缩塑性变形,冷却后收缩所致。长焊缝或大截面焊缝影响显著。(2)横向收缩变形:垂直于焊缝方向的收缩。源于焊缝金属的横向收缩和母材的横向塑性压缩变形。对接接头和角接接头都会产生。(3)角变形:绕焊缝轴线产生的角度变化。由于焊缝截面形状不对称,上下(或左右)横向收缩量不均匀引起。典型例子是V型坡口对接焊后发生的角变形。(其他常见形式还有:弯曲变形、波浪变形、扭曲变形等。)4.简述钨极氩弧焊(GTAW)的主要优缺点。答案与解析:优点:(1)电弧稳定,热量集中,焊接质量高,焊缝成形美观。(2)明弧操作,易于观察和控制熔池。(3)无飞溅,无需清渣。(4)可焊接几乎所有金属和合金,尤其适用于不锈钢、铝、镁、钛及其合金的焊接。(5)可实现全位置焊接,易于实现自动化。缺点:(1)熔深浅,焊接效率较低。(2)钨极承载电流能力有限,不适合厚板焊接。(3)对工件清理要求高,抗风能力差。(4)设备较复杂,生产成本高于焊条电弧焊。五、计算题(每题10分,共20分)1.采用埋弧焊焊接一厚度δ=16mm的低碳钢板对接焊缝,坡口为V型,坡口角度α=60°,钝边p=2mm,装配间隙b=0mm。要求焊缝表面达到与母材平齐(即无余高)。已知焊丝直径d=4mm,焊接电流I=600A,电弧电压U=34V,焊接速度v=0.6cm/s。焊接热效率η取0.85。(1)计算该焊接工艺的线能量E。(2)估算所需的焊缝熔敷金属截面积A_w(忽略烧损,并假设焊缝截面积近似等于熔敷金属截面积)。(3)根据坡口尺寸估算单道焊是否能填满坡口?为什么?答案与解析:(1)线能量计算公式:E注意单位统一:U=34V,I=600A,v=0.6cm/s=6mm/s。代入公式:E(2)熔敷金属截面积A_w可根据送丝速度与焊接速度的平衡关系估算。但题目未给送丝速度。另一种方法是根据经验或简化的几何估算,但本题条件不足进行精确计算。更合理的思路是:熔敷金属截面积A_w应等于坡口横截面积(如果单道填满)。因此,先计算坡口截面积。(3)计算坡口截面积A_g:钝边p=2mm,板厚δ=16mm,则坡口深度h=δ-p=14mm。V型坡口截面积为等腰三角形面积:=因为:底边宽度=2×h其中ta=对于单道埋弧焊,熔敷金属截面积通常受焊丝直径、电流和焊接速度限制。一般φ4mm焊丝单道焊最大熔敷截面积约为50-70mm²。113.1mm²远大于此范围。因此,单道焊无法填满此坡口,需要采用多层多道焊。2.某低合金钢焊接,已知其临界冷却时间(从800℃冷却到500℃)为12秒。实测焊接条件下,计算得到其热影响区某点的冷却时间为8秒。试判断该点是否可能产生淬硬组织(马氏体)?并简述理由。答案与解析:判断:可能产生淬硬组织(马氏体)。理由:冷却时间是表征焊接接头冷却速度的重要参数。当实际冷却时间小于材料的临界冷却时间时,意味着冷却速度过快,超过了该材料获得非马氏体组织(如贝氏体、珠光体等)的临界冷却速度,奥氏体将部分或全部转变为硬脆的马氏体组织。本题中,=8s<=12六、综合分析与论述题(每题10分,共20分)1.论述焊接冷裂纹(氢致延迟裂纹)的产生机理、影响因素及主要的防止措施。答案与解析:产生机理(氢致延迟裂纹理论):焊接冷裂纹主要发生在中、高碳钢、低合金高强度钢等淬硬倾向较大的材料中。其产生是三大因素共同作用的结果:(1)扩散氢:焊接过程中进入熔池的氢,在接头冷却过程中向热影响区的高应力区(如缺口、缺陷处)扩散聚集,达到临界浓度后诱发微裂纹并扩展。(2)淬硬组织:由于材料本身合金元素含量高或冷却速度快,在热影响区(特别是粗晶区)形成硬脆的马氏体组织,其塑性差,对氢脆敏感。(3)拘束应力:焊接接头的固有应力(热应力、相变应力)和外加拘束应力(结构刚度、外加负载)共同构成导致开裂的拉应力。这三个因素相互促进,缺一不可。影响因素:(1)材料因素:碳当量(CE或Pcm)越高,淬硬倾向越大,冷裂敏感性越高。(2)氢的来源与含量:焊条、焊剂烘干不充分,焊件表面潮湿、有油污、锈蚀等都会增加氢的来源。(3)焊接工艺参数:线能量过小导致冷却速度过快,易形成淬硬组织;预热和层间温度直接影响冷却速度。(4)接头拘束度:接头设计不合理、板厚大、结构刚度大,导致拘束应力高。主要防止措施:(1)严格控制氢的来源:选用低氢或超低氢焊材(如碱性焊条、焊剂)。焊前严格烘干焊条、焊剂,并按规定温度保温、随用随取。彻底清理焊件坡口及附近的油、锈、水等污物。(2)合理选择焊接材料和工艺:选用低匹配焊材,利用焊缝的塑性储备缓解应力。采用合适的预热和层间温度,降低冷却速度,减少淬硬组织,并利于氢的逸出。预热温度可根据碳当量和板厚确定。优化焊接线能量,在保证不产生过热的前提下适当增大
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