金属焊接思考题答案

1、1-1.什么是焊接？什么叫焊接技术？1）金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连成一体的连接方法。（P1 1D 1-2h）2）焊接是一种重要的金属加工工艺，各种焊接方法、焊接材料、焊接工艺和焊接设备等及其基础理论的总称叫做焊接技术。(P1末D 1h-P2 1D1h)1-2 简述焊接过程的物理实质：焊接的物理实质就是利用局部加热，加压或二者并用的手段，克服表面不平度，并消去氧化膜，使母材和焊接金属形成共同的晶粒，达到永久性的牢固连接。1-3. 焊接解决的主要问题是什么?焊接解决的问题主要有两个：一是怎样才能焊上；二是怎样才能焊好。 (第2页

2、第1行)14焊接结构有哪些类型？ 焊接结构分成下列几类：梁及梁系结构，柱类结构，格架结构，壳体结构，骨架结构，机器和仪器的焊接零件。(P2P3)1-5.焊接结构的主要特点是什么？P3与机械连接相比，焊接结构具有以下优点：1. 接头的强度比较高2. 焊接结构的应用场合比较广泛3. 适用于制备有密闭性要求的结构4. 接头形式简单5. 大型结构制造周期短、成本低焊接结构的缺点:1. 焊接结构的止裂性较差2. 容易产生焊接缺欠3. 焊接结构制造中材料敏感4. 焊接应力和变形1-6简述常用焊接方法的基本概念。答：常用焊接方法有：熔化焊接、压力焊接、钎焊。(P4)熔化焊接：在焊接过程中，将焊件接头加热至熔

3、化状态，不加压力而完成焊接的方法。（P4）压力焊接:利用加压、摩擦、扩散等物理作用克服表面的不平度，挤除氧化膜的污物，使其在固态条件下实现连接。（P8）钎焊：在焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材。填充接头间隙并与母材相互扩散，从而实现连接焊件的方法。（P9）1-7熔化焊接的主要类型有哪些？答：熔化焊接主要的类型有气焊，电弧焊，电渣焊，电子束焊，激光焊，其中电弧焊包括焊条电弧焊，埋弧焊，气体保护焊，而气体保护焊又分为氩弧焊，二氧化碳气体保护焊，等离子弧焊三种。P71-8压力焊接的主要类型有哪些？根据加热方式的不同

4、，压力焊接可以分为电阻对焊、摩擦焊、高频焊、扩散焊、爆炸焊、和超声波焊等，另外电阻点焊和缝焊也属于压力焊接。1-9钎焊的基本工作原理是什么？ 答：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，从而焊件连接。1-10.论述焊接技术在石油工业中的应用。（P11）焊接技术作为金属连接的主要方法，已经渗透到制造业的各个领域并发挥着重要作用。我国石油工业正处于稳步发展时期，但随着国民经济的快速增长，是有序去量也迅速增加，中国的石油工业将进入一个新的发展阶段。在石油工程建设领域，焊接技术是应用极为广泛的重要技术之一

5、，油气储运设备、钻采机械、海洋平台的制造都离不开焊接技术。1. 焊接在油气储运的应用：油气储运设备中的各种储油罐、油气管道、油槽车和油轮等都是以焊接为主要加工手段制造的。焊接是储罐建造的主要工序，对储罐的施工质量具有决定性意义。随着管道建设用钢强度等级的提高，管径和壁厚的增大，在管道施工中逐渐开始应用自动焊技术。2. 焊接在海洋石油工程中的应用：目前海洋石油天然气平台及其配套的海洋钢结构已经近万座。海洋工程的发展是焊接技术更显重要，海洋平台和海底管道等各种海洋结构物的制造和维修都离不开焊接技术。水下焊接技术已成为组装、维修诸如采油平台、输油管线以及海底仓等大型海洋结构的关键技术。3. 焊接在石

6、油钻采机械中的应用：在钻采机械方面，焊接主要用于架体、泵体、钻杆、抽油杆和钻头等各种金属结构的制造及安装修理。4. 焊接在石油化工机械中的应用：石油工机械中各种化工容器、反应塔、加热炉和换热器的制造与安装等都需要进行大量的焊接工作。石油工程离不开钢铁材料，随着使用条件的日趋严酷复杂，对钢铁材料的性能要求也越来越高。石油工业建设用钢正朝着高强度、高韧性方向发展，并要求焊接各种耐高、低温及耐各种腐蚀介质的压力容器，从而对新钢种和特殊性能材料的焊接问题提出更高要求。1-11简述焊接技术的发展方向近几十年来，随着科技的日新月异，焊接设备的焊接方法也得到了长足的发展。目前，国外焊接设备的显著特点是高精度

7、、高质量、高可靠性、数字化、智能化、大型化、集成化以及多功能化。国内无论从产量构成还是技术发展方向看，焊接技术正在向高效、自动化、智能、节能、环保方向上发展，自动化焊接技术以及设备正在以前所未有的速度发展。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程的发展和国内汽车工业的崛起，都大大促进了先进焊接工艺特别是焊接自动化技术的发展与进步。大力发展专用焊接成套设备、焊接机器人、辅助机具，加速控制技术科技新成果在焊接设备上的应用将是未来焊接技术的重要发展方向。焊接自动化技术的主要发展趋势表现在以下几个方面：1、 高性能化2、 集成化3、 智能化4、 柔性化 焊接技术的未来发展趋势主要表

8、现在以下几个方面：1、 焊接能源的研究与开发2、 计算机在焊接中的应用3、 焊接机器人和智能化4、 提高焊接生产效率2-1焊接电弧的主要特点是：（1） 维持电弧放电的电压较低，一般为1050v（2） 电弧中的电流很大，可以从几A到几千A。（3） 具有很高的温度。弧柱中心温度可达500030000K，等离子弧温度可达50000K以上。2-2. 焊接电弧是如何分类的？（P23）1、按电流种类分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧；2、 按电弧状态分为自由电弧和压缩电弧； 3、按电极材料分为熔化极电弧和非熔化极电弧。2-3引燃电弧的方式有哪几种？接触引弧和非接触引弧两种。P19，p202-4焊接电弧的结构

9、由哪几部分组成？各部分的特点是什么？（1） 阴极区。电弧紧靠负极的区域。阴极区很窄，为cm。电弧放电时，阴极表面上集中发射电子的微小区域叫做阴极斑点，具有光亮，是整个阳极区温度最高的地方。（2）阳极区，电极紧靠正极的区域。阳极区较阴极区宽，为cm。电弧放电时，阴极表面上集中接受电子的微笑区域，叫做阳极斑点，具有光亮，是整个阳极区温度最高的地方。（3）弧柱区。电极阳极区和阴极区之间的部分叫做弧柱区。2-5.什么是焊接电弧的静特性和动特性？答：焊接电弧的静特性：一定长度的电弧在稳定的状态下，电弧电压与电弧电流之间的关系称为焊接电弧的静态伏安特性，简称伏安特性或静特性，通常用=f()表示。焊接电弧的

10、动特性：指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系来表示，即=f(t)，= f(t)。它说明弧焊电源对负载的适应能力。2-6.交流电弧燃烧过程中有哪些特点？答：1.电弧周期性的熄灭和引燃，交流电弧在燃烧中存在周期性熄灭，电流换向并重新引燃的过程。2.电弧电压和电流波形发生畸变。3.热惯性作用较明显。2-7焊接电弧有哪几种类型？是说明其主要特点。（P23）按电流种类分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧；按电弧状态分为自由电弧和压缩电弧；按电极材料分为熔化极电弧和非熔化极电弧。焊接电弧的主要特点是：（1） 维持电弧放电的电压较低，一般为1

11、050 V。（2） 电弧中的电流很大，可从几A到几千A 。（3） 具有很高的温度。弧柱中心温度一般可达500030000 K，等离子弧温度可达50000K以上。2-8.弧焊电源一般分为哪几种？弧焊电源的分类 机械调节式： （1）动铁式；（2）动圈式；（3）抽头式2-9 什么叫弧焊电源的外特性？在电源内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值与输出的电流稳定值之间的关系称为电源的外特性，亦称为弧焊电源伏安特性。2-10.什么叫弧焊电源的东特性？答：所谓弧焊电源动特性，是指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系来表示，即

12、uy=f（t），iy=f（t）。它说明弧焊电源对负载瞬变的适应能力。（课本27页）2-11 ：什么叫做弧焊电源的调节特性？答：弧焊电源能够满足不同工作电压、电流的需求的可调节性能称为弧焊电源的调节特性。2-12.对弧焊电源的基本要求有哪些？答：弧焊电源是用来为焊接电弧焊提供电能的专用设备，它除了满足一些电力电源的要求外，还应满足弧焊工艺对电源的要求：保证引弧容易，电弧燃烧稳定；保证焊接规范稳定；具有较宽的焊接规范调节范围。2-13.常用弧焊变压器有几类？ 答:主要可以分为两大类：一种是串联电抗器式弧焊变压器，包括分体式弧焊变压器与同体式弧焊变压器。另一种是增强漏磁式，包括动铁蕊式弧焊变压器，动

13、圈式弧焊变压器，抽头式弧焊变压器。2-14：分体式弧焊变压器构造怎样？简述其原理。分体式弧焊变压器是变压器与电抗器串联，在结构上两者完全独立，它可作为单站和多站交流弧焊电源。这种弧焊变压器室依靠调节电抗器铁芯空气来调节电流的。2-15：同体式弧焊变压器的构造怎样？简述其原理。答：同体式弧焊变压器式将电抗器叠于变压器之上，平特性变压器于电抗器组成一个整体，固称同体式。与分体式相比，同体式弧焊变压器结构紧凑，节省材料，提高效率，降低电能消耗，占地面积小，但设备较笨重，移动困难。同体式弧焊变压器因小电流焊接时电弧不够稳定，固宜做成大、中容量的电源，主要用于自动与半自动埋弧焊。2-16:动圈式弧焊变压

14、器构造怎样？简述其原理。答：由一个高而窄的口字形铁芯、初级绕组和次级绕组组成。它的初级和次级绕组互相独立，且有较大的距离。采用这种结构形式的目的是为了减弱初、次级绕组间磁的耦合而增大漏磁，以获得下降外特性。原理：次级绕组可以上下移动，以改变初、次级间的距离，使漏抗发生变化，从而调节焊接电流。2-17.简述各种类型直流弧焊发电机工作原理直流弧焊发电机指直流弧焊电源与焊钳、电焊电缆组成的旋转直流弧焊机。直流弧焊发电机由一台电动机（或其他原动机）和弧焊发电机组成，其工作原理与一般的发电机相同，但有其独特的要求：下降的外特性、均匀宽广的调节特性和良好的动特性。差复激式弧焊发电机：他激差复激式弧焊发电机

15、工作原理如下图所示。图中，Wt为他激绕组，Wc为串联去磁绕组，两者产生的磁通t与c的方向是相反的。当接上负载时，它的工作磁通是他激磁通t与串联去磁磁通c之差，负载电压U=K（tc）（其中K为常数），t恒定，c与负载电流If成正比，故I增加则U下降，输出为下降特性。裂极式弧焊发电机裂极式弧焊发电机是由并激绕组激磁，依靠增强电枢反应获得陡降外特性，其结构如图所示：下图为裂极式弧焊发电机电路原理图。有两个并激绕组Wz和Wj，它们从主电刷a和辅助电刷c上获得激磁电压。裂极式弧焊发电机也是自激式的，故电枢不能反转。由于没有串联去磁绕组，电枢绕组与激磁绕组不是绕在同一磁极上，所以它们之间的互感大大减小，从

16、而动特性比较好，适于小电流焊接2-18硅弧焊整流器由哪几个部分组成？ 答：硅弧焊的组成包括主变压器、电抗器、整流器、输出电抗器。2-19.硅弧焊整流器的工作原理工作原理：利用降压变压器将电网高电压降至焊接时所需的低电压，经整流器和输出电抗器滤波后获得直流电，对焊接点户提供电能2-20. 晶闸管式弧焊电源的工作原理是什么？T为三相平特性降变压变压器，将380V电压降至几十伏。VT为晶闸管可控电流桥，将交流电变为直流电，用电子触发电路控制并采用闭环反馈的方式来控制外特性，对焊接电压和焊接电流进行无级调节。Ldc 为输出电抗器，通过输出电抗器Ldc可以改善动特性、控制融滴过渡、减少飞溅。由电流、电压

17、检测和反馈电路jc获取的反馈信号与来自给定电路G的给定信号比较后，经运算放大器A放大送至脉冲移相电路，控制TV的导通角，实现对外特性的控制和工艺参数电流、电压的调节。2-21 晶闸管式弧焊电源有什么特点？晶闸管式弧焊电源的特点2-22晶体管式弧焊电源的工作原理是什么？晶体管式弧焊电源的工作原理晶体管式弧焊电源的工作原理框图下图所示。晶体管在主电路中起“电子开关”或“线性放大调节器”的作用，以“开关式”或“模拟式”晶体管组和闭环反馈对外特性及输出电流进行控制。2-23晶体管式弧焊电源有什么特点？P47晶体管式弧焊电源有如下突出特点：（1）晶体管通断速度快、控制灵活、精度高，模拟式输出电压无脉动，

18、可获得任意的电流输出波形。（2）可以对外特性曲线形状任意进行调节。（3）可调参数多，调节范围宽，特别是晶体管式脉冲弧焊电源的脉冲电压幅值、脉冲宽度、脉冲频率、基值电流等均可紧密控制，无级调节，对电弧能量够准确控制，适用于不同焊接方法、不同材质和不同形体工件的焊接。（4）回路时间少，动态反应速度快。一般来说，模拟式的反应速度仅为3050s，开关式的反应速度为300500s。借助于电子电抗器和脉冲波形的控制，可以实现无飞溅和少飞溅焊接。（5）抗干扰能力强，可以对网络电压波动、环境温度变化和其他因素变化进行有效的补偿，保证输出电压、电流的稳定性。（6）脉冲频率高，可达2030kHz开关式晶体管弧焊电

19、源可以通过调节脉冲占空比，获所需的规范参数和外特性曲线形状。（7）控制性能好，便于实现无级调节、遥控和微机控制。（8）设备质量大、功耗大、效率低、成本高、维修困难。2.24脉冲弧焊电源的原理是什么？它有哪些类型？ 在直流弧焊电源的交流侧或直流侧接上大功率晶闸管，分别组成晶闸管交流断续器，借助他们作为电子开关获得脉冲电流。脉冲弧焊电源可分为单相整流式脉冲弧焊电源、磁放大器式脉冲弧焊电源、晶体管式脉冲弧焊电源、逆变器式脉冲弧焊电源。2-25脉冲弧焊电源有什么特点？他的应用范围如何？P49特点：（1）提供周期性变化的脉冲式焊接电流，可精确控制电弧功率和焊接熔池的形状及尺寸。（2） 可调节的焊接工艺参

20、数多，如基值电流的大小，脉冲电流的幅值，脉冲频率，脉冲电流的宽度，电流的上升速度和下降速度等，且均无级调节。（3） 可以利用普通弧焊电源改造而成。应用范围：（1） 适宜于各种气体保护焊，等离子弧焊，焊条电弧焊等。（2） 适宜不同厚度板材的焊接：用小脉冲电流可以焊接0.1mm一下的超薄板；用窄间隙脉冲气体保护焊可焊接150mm以上的厚板。（3） 可焊接多种材料，如焊接碳钢，低合金钢，高合金钢，热敏感材料和稀有金属。（4） 适宜全位置焊接，单面焊双面成形，封底焊和管道自动焊等。（5） 晶闸管，晶体管，逆变式脉冲弧焊电源便于实现微机控制，可用作弧焊机器人的电源。226 逆变弧焊电源的基本原理是什么？

21、 答：P49 单相或三相50Hz的交流网路电压经输入整流器整流和电抗器滤波之后，通过大功率开关电子元件构成的逆变器的交替开关作用，变成几千至几万Hz的中频电压，再经过中频变压器、输出整流器和电抗器的降压、整流与滤波就得到需要的焊接电压和电源。输出电流可以是直流或交流。弧焊逆变器课采用两种逆变体制： （1）“AC-DC-”（2）“AC-DC-AC-DC”2-27 逆变孤焊电源的特点：（P50 2.特点）1. 高效节能。2. 质量轻，体积小。3. 调节性能好。4. 动特性好5. 频率特性宽。6. 可采用微机控制或者单选钮调节，易于自动化生产。3-1 焊条药皮的主要作用是什么? 答：药皮在电弧的热作

22、用下，一方面可以产生大量的保护气体并围绕在电弧周围，达到保护电弧的目的；另一方面，药皮熔化后形成的熔渣从熔池中浮起并覆盖在熔池表面，可以防止熔化金属与周围气体相互作用。 P613-2简述焊条的选用原则答：焊条选用的总原则是：尽可能使接头的使用性能与母材的使用性能保持一致。具体可分为1、 根据母材的物理、机械性能和化学成分。2、 根据母材的工作条件和使用要求3、 根据焊接结构的特点4、 根据焊接现场设备条件5、 根据劳动条件和生产效益答案见书上65页3-3什么叫做焊接工艺？P66， 焊接工艺包括焊前准备、焊接方法及材料的选择、焊接规范参数、工艺措施和焊接操作要求等等。3-4.焊接时开坡口的目的是

23、什么？ 答：开坡口是为了保证电弧能深入焊缝根部，使根部焊透，以及便于清除熔渣，获得较好的焊缝成形。另外，坡口还起到调节基本金属和填充金属比例的作用。3-5简述埋弧焊的工作原理及应用范围。答：P70.基本原理：焊接时，装在焊丝盘内的盘状焊丝经过焊接机头上的送丝滚轮和导电嘴送入电弧区进行焊接；焊剂依靠自重经焊剂漏斗下面的软管下落到电弧前面焊件的待焊接缝上；电弧的热量使焊丝、工件和焊剂熔化，形成金属熔池；焊接小车载着焊丝、焊剂等以设定的速度沿焊缝前进。焊接规范的焊前调整和设备的启动、停车等由焊工操纵小车上的操纵盘实现。P71.应用范围：目前埋弧焊主要用于焊接各种结构，其可焊接的钢种包括碳素结构、不锈

24、钢、耐热钢及其复合钢材等。此外，用埋伏焊堆焊耐磨耐蚀合金或用于焊接镍基合金、铜合金也是较理想的。埋弧焊适用于焊接比较大而长的直焊缝和大直径圆筒的环焊缝，尤其适用于大批量生产。它广泛应用于锅炉、石油化工中压力容器、造船、机车车辆、起重机等金属结构的制造中。3-6.简述电弧自身调节原理和电弧电压自动调节原理。P61,p76答：焊条药皮中一般含有钾、钙、钠等电离点位低物质，这可以提高电弧燃烧稳定性的作用，保证焊接过程持续进行。电弧电压调解原理：党其他条件不变时，电弧电压增大，焊缝熔宽显著增加而熔深和余高略有减小。因为电弧电压增加意味着电弧长度的增加，使电弧斑点飘动范围扩大而导致熔宽增加，从能量角度来

25、看，电弧电压增加所带来的电弧功率提高主要用于熔宽的增加和弧柱的热量散失，电弧对熔池作用力因熔宽增加而分散，故熔深和余高略有减小。3-7（课本75页）什么叫焊缝成形系数？焊缝成形系数是指熔化焊接时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度B与焊缝计算厚度H之比，即焊缝成形系数=B/H其对焊接质量有何影响？焊缝成形系数小时形成窄而深的焊缝，在焊缝中心由于区域偏析会聚集较多的杂质，抗热裂纹性能差，所以成形系数值不能太小。影响焊缝成形因素有哪些？影响焊缝成形因素包括：焊接电流、电弧电压、焊丝伸出长度、极性、焊丝直径、焊接速度、焊丝倾角、焊件倾斜3-8钨极氩弧焊有哪些特点？其应用范围如何？（P80）答：(1) 钨极不

26、熔化，比较容易维持电弧长度，过程稳定、易实现机械化、保护效果好、可见性好、焊缝质量高。第3章 适用于焊接厚度6mm一下薄板，电流不一宜过大。第4章 一般采用直流正接，但焊接铝、镁及其合金时，由于“阴极破碎”而采用交流电源或直流反接。第5章 需要时可加入合适的填充金属。第6章 由于承受电流有限，致使熔深浅、熔敷速度小、生产率低。适用范围：广泛用于焊接容易氧化的有色金属铝、镁等及其合金，不锈钢，高温合金，钛以及钛合金，还有难熔的活性金属。3-9什么叫做“阴极破碎”作用？TIG焊焊接铝、镁及其合金时，为何采用直流反接？答：焊件为阴极时，质量较大的氩离子撞击熔池表面，使熔池表面极易形成的高熔点氧化膜破

27、碎，有利于焊接熔合和保证质量，此现象称为“阴极破碎”作用。焊接镁铝及其合金时，存在一层致密难熔的氧化膜覆盖在这些金属熔池表面及坡口边缘，如不及时清除，焊接时会产生未熔合.气孔.夹渣等缺陷，对焊缝质量造成影响，“阴极破碎”作用是保证焊接过程顺利进行的关键，所以要采用直流反接。P82 3-10直流分量是如何产生的？如何消除？答:交流电焊接镁铝等金属时,钨极和镁铝等工件的电子发射能力是不同的, 钨极作阴极时发射电子的能力较强。正半周时钨极作阴极，电弧空间电子数目增多，导电容易，相当于电弧的等效电阻减小，所以在相同的电源电压下，电弧电流就增大；反之，负半周时，电弧电流比较小。由于两半周的电流不对称，所

28、以交流电弧可以看成有两部分组成：一部分是交流电，另一部分是叠加在交流部分上的直流电，这部分直流电流就称为电流分量。在焊接回路中串入反极性电池和隔离电容可以消除直流分量。P823-11.什么叫熔滴过渡？影响熔滴过渡的力有哪些？熔滴过渡的主要形式有哪些？（P90-93）熔滴过渡是指在电弧热作用下，焊丝或焊条端部的熔化金属形成熔滴，受到各种力的作用从焊丝端部脱离并过渡到熔池的全过程。影响熔滴过渡的力主要有：重力、表面张力、电磁力、等离子流力、斑点压力等熔滴过渡的主要形式有：自由过渡、接触过渡、渣壁过渡3-12.熔化极氩弧焊为何通常采用直流反接？因为反接时可实现细射流过渡，而正接时是正离子撞击熔滴，产

29、生很大的斑点压力，阻碍熔滴过渡，使得正接时基本上都是不规则的滴状过渡。反接可以得到稳定的焊接过程和稳定的熔滴过渡过程，焊接铝、镁及合金时还具有阴极破碎作用。3-13CO2气体保护焊主要存在哪些问题？如何解决？有三个问题，氧化，气孔，飞溅氧化问题Si和Mn联合脱氧具有满意的效果，可以得到高质量的焊缝。气孔问题CO2焊丝都含有足够的硅锰脱氧元素，焊丝含碳量也得到控制，所以CO2焊接时的气孔问题基本可以得到解决。飞溅问题（1） 正确选择工艺参数：焊接电流和电压，焊枪角度，焊丝伸长长度。（2） 采用混合气体（+Ar）（3） 串联电抗，电阻，增大电源变压器阻抗（4） 采用之流反接（5） 采用低飞溅率焊丝

30、3-14药芯焊丝CO2气体保护焊有哪些特点？ 既有熔渣的保护和冶金作用，又能实现自动化焊接，生产效率高，焊接过程中金属飞溅少，焊接电弧稳定，焊缝形成美观，调节焊缝合金成分方便，焊接工艺适应性强，焊接成本低。但与实心焊丝相比，药芯焊丝也有烟尘量高、送丝困难、容易吸潮等缺点。315波形控制的工作原理是什么？STT技术有哪些优点和缺点？P105波形控制是指在焊接过程中根据焊接过程的不同阶段，不同情况采用不同的给定量，对弧焊电源的输出电流，电压及电流或者电压的变化率进行控制。优点：1）引弧容易，电弧燃烧稳定2)飞溅极小，焊接烟尘少3)焊缝成形美观，焊接质量好4)精确的热输入控制可以减少焊接变形和烧穿5

31、)焊接速度快，生产效率高，焊接成本低缺点：STT焊的焊接设备比较贵重，且仅限于对短路过渡的的改进316若用下列板材制作圆筒形低压容器，各应采用哪种焊接方法？（1）Q215A钢板，厚20mm，批量生产 方法：脉冲弧，短路电弧（2）45钢板，厚6mm，单件生产 方法：射流过渡，脉冲弧，短路电弧（3）紫铜板，厚4mm，单件生产 方法：射流过渡，脉冲弧（4）铝合金板，厚20mm，单件生产 方法：射流过渡（5）16Mn，厚20mm，单件生产 方法：射流过渡（6） 不锈钢板，厚10mm，小批生产 方法：射流过渡，脉冲弧4-1名词解释：（1） 自由变形：如果物体的变形是没有受到外界的任何阻碍而自由进行的，称

32、为自由变形。（2） 外观变形：能表现出来的变形称为外观变形。（3） 内部变形：未表现出来的变形称为内部变形。（4） 残余变形：金属在收到外力载荷时产生变形，卸除载荷后变形只能部分恢复，不能恢复的那一部分变形就称为残余变形。（5） 残余应力：焊件焊后的热应力超过弹性极限，以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。（6） 反变形法：分析焊件施焊后可能产生变形的方向和大小，在焊接前应使被焊件发生大小相同、方向相反的变形，以抵消或补偿焊后发生的变形，以达到防止焊后变形的目的，这种方法称之为反变形法。（7） 刚性固定法：利用装配夹具或临时性支撑，将焊接件的相互位置固定，用以防止焊后变形的方法，叫刚性固定法。

33、4-2.焊缝形成工程中，先焊完的焊缝对后焊完的焊缝的收缩影响答：先焊的部分先冷却，后焊的部分后冷却。先冷却的部分会限制后冷却部分的横向收缩，这种限制和反限制就构成了横向残余应力。4-3预防焊接变形的措施有哪些？P1281291. 设计措施（1） 选用合理的焊缝尺寸和形状。（2） 尽可能减少焊缝的数量。（3） 合理安排焊缝的数量。尽可能考虑焊缝的自由收缩。收缩量大的焊缝先焊。对称焊接采用焊缝的不同焊接法（4） 选用合理的焊接方法和规范（5） 选用合理的装配焊接顺序2. 工艺措施（1） 反变形法（2） 刚性固定法（3） 预热法（4） 散热法（5） 回火法（6） 热平衡法4-4矫正焊接残余变形的方法

34、有哪些？（P128129）1. 机械矫正法2. 火焰加热矫正法（1） 加热方式（2） 加热位置（3） 加热温度和加热区的面积4-5 控制焊接残余应力的措施有哪些？（P129130）1. 设计措施 （1）选用合理的焊缝尺寸和形状。 （2）尽可能减少焊缝的数量。 （3）合理安排焊缝位置（尽可能考虑焊缝的自由收缩，收缩量大的焊缝先焊，对称焊接，采用焊缝的不同焊接法） （4）选用合理的焊接方法和规范2. 工艺规范 （1）反变形法。 （2）刚性固定法。 (3) 预热法。 （4）散热法。 （5）回火法 （6）热平衡法。4-6 消除和减少焊接残余应力的方法有哪些？（P121，122，123） 消除焊接残余应

35、力的方法： 1.整体热处理 2.局部热处理 3.机械拉伸法 4.温差拉伸法 减少焊接残余应力的方法： 1.设计原则 （1）减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸 （2）避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离。 （3）采用刚度较小的接头形式 2.工艺措施 （1）合理选择装配焊接顺序和方向。 （2）预热法 （3）冷焊法 （4）增加焊缝的自由度 （5）锤击 （6）加热“减应区”法5-1、什么是焊接化学冶金？焊接化学冶金的主要任务和目的是什么？答：焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程，称为焊接化学冶金过程。焊接化学冶金的主要任务是通过调整焊接材料的成分和性能，控制熔化金属与周围气体、熔渣之间的反应，从

36、而获得预期要求的焊缝成分。目的在于运用这些规律合理地选择焊接材料，控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求，设计创造新的焊接材料。5-2、试分析焊接化学冶金过程的区域性和连续性?答：焊接化学冶金反应的特点是温度高而时间短促；相间反应界面的比表面积大；因此，反应极为激烈。焊接化学冶金过程是分区域（或阶段）连续进行的；以手工电弧焊为例，可分为药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。所谓“分区”，指的是化学冶金反应可在不同的位置进行。例如：采用手工焊条电弧焊时又3个反应区：药皮、熔滴和溶池反应区；熔化极气体保护焊有2个反应区：熔滴和溶池反应区。等等所谓“连续”，指的是各反应区一次连续进行，前面反应的反应

37、产物可能是后续反应的反应物。5-3. N和H对焊接质量有何影响？控制措施分别有哪些？答： N对焊接的质量的影响有：1.形成气孔 。2.焊缝中随N的增加焊缝的强度升高而塑性和冲击韧性降低。3.在焊缝金属中以过饱和形式存在的N处于不稳定状态，会促使焊缝金属发生时效脆化。控制措施：1.加强焊缝区的保护，选择合适的焊接方法有效降低焊缝含N量。2.正确选择焊接规范，采用大电流，短弧焊。3.利用合金元素，焊丝中加入Ti，Al，Si和Zr等强氮化物形成元素，形成氮化物进入渣中。 H对焊接质量的影响有：1. 氢脆。2.氢白点。3.氢气孔。4.冷裂纹。控制措施：1.合理选择药皮原材料，不用或者少用含有吸附水、结

38、晶水、化合水或溶解的氢的物质。2.严格烘干焊接材料，包括制造时的烘干和使用前的烘干。3.限制保护气的含水量。4.清除焊丝和焊件表面的油、绣、吸附水等杂质。5.提高气相的氧化性 6.氟化物除氢。7.采用合理的工艺措施。 8.焊接后脱氢处理。5-4、焊缝金属是通过哪些途径被氧化的？氧对焊接质量有何影响？可采取哪些措施减少焊缝的氧含量？焊缝金属被氧化的途径：1、氧化性气体对金属的氧化，如O2、CO2、水蒸气；2、熔渣（由各种氧化物组成）对金属的氧化，包括扩散氧化、置换氧化氧对焊接质量的影响：降低焊缝的力学性能；增加焊缝的冷脆与热脆敏感性；降低焊缝导电性、导磁性、耐蚀性等物化性能；使焊缝中有益的合金元

39、素烧损，并造成飞溅和气孔控制焊缝的氧含量的措施：1、纯化焊接材料。在焊接镁、铝等活泼金属及某些要求比较高的合金钢时，应尽量用不含氧或含氧少的焊接材料，如使用惰性焊剂、惰性气体保护焊、真空焊等。2、工艺措施。正确选择焊接规范，增加电弧电压，弧长增加，空气容易侵入电弧，且氧与熔滴接触的时间延长，从而焊缝含氧量上升，故为减少焊缝含氧量应采用短弧焊。3、冶金脱氧。在焊丝、焊剂或药皮中加入合适的元素，使它在焊接过程中夺取氧。5-5、为什么碱性焊条对焊件表面的氧化皮和铁锈更为敏感？答：使用碱性焊条的目的是为了防止氢脆。氢原子是最小的原子，在钢材中，氢原子是活动的，当材料受力时氢往往会聚集在受力点，增加材料

40、的脆性，这就叫做氢脆。碱性是含有OH根。OH根是有氧化性的，可以减少进入焊缝的氢。但所有的有机物和水中都有氢，因此，碱性焊条保管、使用的种种严格规定都是为了焊条和焊接过程中接触含氢的有机物和水。5-6、什么是焊缝金属的合金化？答：焊缝金属的合金化就是把所需要的合金元素,通过焊接材料过渡到焊缝金属(或堆焊金属)中。5-7 焊缝中的硫和磷有何危害？主要控制措施是什么？硫的危害：促使产生热裂纹；降低钢的塑韧性。硫化物夹杂是低合金高强钢产生冷裂纹的裂纹源。控制硫的措施：（1）限制来源。焊缝中的硫主要来源于母材、焊丝、药皮或焊剂。一般情况下，母材与焊丝不合格的情况很少，主要是要控制药皮、药芯和焊剂的原材

41、料中的含硫量。锰矿、赤铁矿、钛铁矿、锰铁等的含硫量变化幅度很大，一定要严格控制。若含硫量过高，应采用高温焙烧等方法预先进行处理，使含硫量降到所要求的范围内。（2）冶金脱硫。方法有三种：1、冶金脱硫；2、熔渣脱硫；3、稀土。磷的危害：磷化铁可以与铁、镍形成晶界低熔点共晶相，促使金属热裂。即使不形成低熔点共晶相，由于磷化铁本身硬而脆，会促使冷脆。与硫一样，碳的存在也促使磷发生偏析。当焊缝中含碳量大于0.16%时，磷比硫更容易偏析，也更容易促使热裂。控制磷的措施：控制含磷量应以限为主。药皮或焊剂原材料中的锰矿是导致焊缝增磷的主要来源。高锰熔炼焊剂含磷量为0.15%，而不含锰矿的焊剂一般不超过0.05

42、%。控制焊缝中含磷量的根本措施是严格限制原材料，特别是锰矿中的含磷量。5-8. 与一般铸锭凝固相比，焊接熔池凝固有何特殊性？答：焊接熔池凝固有以下特殊性：1、 熔池体积小，冷却速度快2、 熔池中的金属处于过热状态3、 熔池在运动状态下结晶5-9、什么是联生结晶？在焊接过程中，焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半熔化的晶粒为核心向内生长，生长方向为散热最快方向，最终成长为柱状晶粒。晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式称为联生结晶。什么是择优长大？例如：通过形变和再结晶退火产生晶粒择优取向的硅铁合金,硅含量约3%,碳含量很低。产品为冷轧板.二是获得细小均匀初次再结晶晶粒和有利于（11

43、0）二次晶核择优长大的初次再结晶织构；三是使表面形成均匀致密的SiO2薄膜。脱碳退火后湿涂MgO等等这些过程或者步骤，可以称为是择优长大。 510 什么是成分过冷？其对融池结晶形态有何影响？答：当界面前沿液体内实际温度是正梯度时就可以形成圆缺型的过冷区，这种与液体内溶质浓度相关的过冷称为成分过冷，其过冷度称为“成分过冷度”。 当成分过冷区很大时，固-液界面前方成分过冷的最大值大于熔体中非均质生核大量生核的过冷度，在柱状树枝晶由外向内生长的同时，界面前方这部分熔体将发生大量生核，形成方向各异、生长方向尺寸相近的等轴树枝晶5-11、焊缝中形成的偏析有哪几种？产生原因是什么？（1）显微偏析.柱状晶生

44、长时，晶轴先凝固，晶界后凝固，先凝固的晶轴处成分纯，熔点高，后凝固的晶界含有比较多的熔点低的合金元素和杂质。这种晶轴与晶界之间的成分不均与性就成为微观偏析。熔池一次结晶时，最先结晶的结晶中心金属最纯，后结晶部分含其它合金元素和杂质略高，最后结晶部分，即结晶的外端和前缘所含其它合金元素和杂质最高。在一个柱状晶粒内部和晶粒之间的化学成分分布不均现象称为显微偏析。（2）区域偏析.熔池一次结晶时，由于柱状晶体的不断长大和推移，会把杂质“赶”向熔池中心，使熔池中心的杂质含量比其它部位多，这种现象称为区域偏析。焊缝的断面形状对区域偏析的分布影响很大。窄而深的焊缝，各柱状晶的交界在其焊缝的中心，因此焊缝中心

45、聚集有较多的杂质。这种焊缝在其中心部位极易产生热裂纹。宽而浅的焊缝，杂质则聚集在焊缝的上部，这种焊缝具有较高的抗热裂能力。（3）层间偏析。熔池在一次结晶的过程中，要不断地放出结晶潜热，当结晶潜热达到一定数值时，熔池的结晶就出现暂时的停顿。以后随着熔池的散热，结晶又重新开始，形成周期性的结晶，伴随着出现结晶前沿液体金属中杂质浓度的周期变动，产生周期性的偏析称为层状偏析。层状偏析集中了一些有害元素，因此缺陷往往出现在层状偏析中。由层状偏析所造成的气孔。5-12:控制焊缝一次结晶组织的措施主要有哪些？ 答：1、冶金措施：通过焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）向熔池中加入细化晶粒的合金元素，如钼、钒、钛、锆

46、等，可以使焊缝金属细化，改变结晶形态，从而提高焊缝的强度、韧性以及抗裂性能。2、工艺措施：焊后热处理。例如，电渣焊线能量大，焊缝组织粗大，焊后一般都要进行正火处理。多层焊。焊接相同厚度的钢板，采用多层焊会使每层焊缝变小，熔池变小，焊缝冷却速度加快，晶粒细化。振动结晶。采用机械振动、电磁振动、超声波振动，可以使成长中的柱晶破碎，从而细化晶粒。5-13：什么是焊接温度场？影响焊接温度场的因素有哪些？答：在焊接过程中，焊件上各点的温度分布是时间和空间的函数。某一瞬间，焊件上各点的温度分布可以用焊接温度场来表示。影响温度场的因素有很多，如热源的性质和功率、被焊金属的热物理性质（导热系数等）、焊接工艺参

47、数（焊接速度、板厚、接头形式、坡口、预热、间隙等）。5-14：什么是焊接热循环？焊接热循环的主要参数有哪些？它们对焊接接头的组织和性能有什么影响？答：在焊接过程中，热源沿焊件移动，随时间的延长，焊件上某点温度因热源逐渐靠近而由低到高，达到最高温度后，随热源移走又由高到低的变化过程成为焊接热循环。焊接热循环的主要参数有加热速度、峰值温度、高温停留时间、冷却速度（或冷却时间）。加热速度的提高，发生相变的温度提高，同时奥氏体的均质化和碳化物的溶解越不充分，必然影响热影响区冷却后 的组织和性能；峰值温度高，晶粒会严重的长大，焊完后接头韧性低；在相变温度AC3以上停留的时间越长，越有利于奥氏体的均质化过

48、程，对组织性能有益，但如果峰值温度很高（1100以上），停留时间长会发生严重晶粒长大；冷却速度过快会使焊接接头的组织和性能不均匀。3-15、影响焊接热循环的因素有哪些？它们是如何影响的？答：因素有:(1)加热速度；随加热速度的提高，发生相变的的温度越高，同时奥氏体的均质化和碳化物的溶解不充分，必然影响热影响区冷却后的组织和性能。（2）峰值温度；焊件上的某点在焊接时的最高温度对其组织变化（奥氏体转变晶粒长大，碳化物的溶解等）有重要影响。与加热的最高温度和冷却速度有关。（3）高温停留时间；在相变温度Ac3以上停留的时间越长，越有利于奥氏体吃的均质化过程，对组织性能有益。如果峰值温度很高，停留时间长

49、将使大多数金属材料发生严重晶粒长大。（4）冷却速度；冷却速度是决定HAZ组织性能的主要参数。3-16、何谓长短多层焊和短段多层焊？其各自的焊接热循环具有什么特点？答：（1）长短多层焊就是每道焊缝的长度比较长（11.5m）这样在焊完第一层再焊第二层的时候，第一层已基本冷却到较低温度（100200摄氏度以下）特点：相邻各层之间有依次热处理的作用，对提高焊接质量有好处。（2）短段多层焊就是每层焊缝较短（50400mm）这种情况下没有等前层焊缝冷却到较低温度就开始焊接下一层。特点：前层焊缝对后层焊缝有预热作用，后层焊缝对前层有热处理的作用，因此对焊缝HAZ的组织有一定的改善作用，适用于焊接晶粒容易长大

50、，又容易淬硬的钢种。3-17、焊接热影响区的几个区是根据什么划分的？如何划分？各具有什么组织和性能特征？答： 焊接热影响区：简称HAZ（heat affect zone ）在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。一、不易淬火钢的组织分布 特点：焊接空冷条件下不易形成马氏体。如低碳钢，16Mn，15MnV和15MnTi按加热温度和组织特征可划分为过热区、正火区、部分正火区和再结晶区四个区域。1、过热区（粗晶区）温度在固相线至1100之间，宽度约13mm。焊接时，该区域内奥氏体晶粒严重长大，冷却后得到晶粒粗大的过热组织，塑性和韧度明显下降。2、相

51、变重结晶区（正火区或细晶区）温度在1100Ac3之间，宽度约1.24.0mm。焊后空冷使该区内的金属相当于进行了正火处理，故其组织为均匀而细小的铁素体和珠光体，力学性能优于母材。3、不完全重结晶区（也称部分正火区）加热温度在Ac3Ac1之间。焊接时，只有部分组织转变为奥氏体；冷却后获得细小的铁素体和珠光体，其余部分仍为原始组织，因此晶粒大小不均匀，力学性能也较差。4、再结晶区如果母材焊前经过冷加工变形，温度在Ac1450之间，还有再结晶区 。该区域金属的力学性能变化不大，只是塑性有所增加。如果焊前未经冷塑性变形，则热影响区中就没有再结晶区。二、易淬火钢的组织分布特点：空冷下容易淬火形成马氏体。

52、如18MnMoNb、30CrMnSi等。1、完全淬火区焊接时热影响区处于AC3以上的区域，由于这类钢的淬硬倾向较大，故焊后得到淬火组织（马氏体）。在靠近焊缝附近（相当于低碳钢的过热区），由于晶粒严重长大，故得到粗大的马氏体，而相当于正火区的部位得到细小的马氏体。根据冷却速度和线能量的不同，还可能出现贝氏体，从而形成了与马氏体共存的混合组织。这个区在组织特征上都是属同一类型（马氏体），只是粗细不同，因此统称为完全淬火区。2、不完全淬火区母材被加热到AC1 AC3温度之间的热影响区，在快速加热条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏体、索氏体等转变为奥氏体。在随后快冷时，奥氏体转变为马氏体。原

53、铁素体保持不变，并有不同程度的长大，最后形成马氏体-铁素体的组织，故称不完全淬火区。如含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，也可能出现索氏体和体素体。如果母材在焊前是调质状态，那么焊接热影区的组织，除在上述的完全淬火和不完全淬火区之外，还可能发生不同程度的回火处理，称为回火区（低于AC1 以下的区域）。在焊接快速加热和连续冷却的条件下，相转变属于非平衡转变，焊接热影响区常见的组织有铁素体、珠光体、魏氏组织、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、低碳马氏体、高碳马氏体及 M-A 组元等。在一定条件下，热影响区出现哪几种组织主要与母材的化学成分和焊接工艺条件有关，母材的化学成分是决定热影响区组织的主

54、要因素。5-18,焊缝中可能出现什么气孔？各有什么特点？答：氮气孔、氧气孔、CO气孔。特点：氮气孔：多出现在引弧端和弧坑处，且在焊缝表面，多数情况下成堆出现，与蜂窝相似。氧气孔：多为表面气孔，呈喇叭口形，内壁光滑。CO气孔：会使有益合金元素烧毁，焊接金属增碳，影响焊缝的机械性能和耐蚀性能。519、按照产生裂纹的本质原因，焊接裂纹可以分为哪几类，各有什么样的显著特征？答：焊接裂纹按照行程温度范围和原因可以分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀开裂等五大类。相应特征热裂纹：常见于焊缝，有时候也出现在热影响区。微观特征则表现为沿晶开裂。冷裂纹：冷裂纹具有延迟性，即：冷裂纹可以在焊后几天甚至

55、更长才发生，易在焊接低合金高强钢、中碳钢、合金钢等易淬火钢时发生；大多发生在HAZ，焊缝中较少发生；微观特征通常为穿晶型，一般无分枝。再热裂纹：再热裂纹只发生在焊接接头HAZ粗晶区，母材、焊缝和HAZ细晶区都不产生，断口一般均被氧化。微观特征与热裂纹相同，为沿晶开裂。再热裂纹只发生于含沉淀强化元素的金属材料。层状撕裂：层状撕裂发生于接头HAZ或靠近HAZ的母材中，焊缝金属中则不会出现。外观具有阶梯状开裂特征，微观上表现为穿晶或沿晶发展；层状撕裂的发生与母材强度无关，主要与钢中的夹杂量及分布形态有关，夹杂量越多，层片状分布越明显，对层状撕裂越敏感；一般发生在厚度方向受力的丁字接头，角接头中。应力

56、腐蚀开裂（SCC）：某种金属材料只对特定的某些介质敏感；SCC具有低应力、脆性破坏的特点；SCC往往是金属构件在服役期间发生的一种延迟破坏形式；SCC是由表及里的腐蚀裂纹；裂纹形态为根须状、河流状；微观观察，SCC扩展主要有穿晶、沿晶和混合型三种；SCC的破裂速度远大于没有应力（单纯腐蚀）下的破坏速度，但又小于单纯应力作用下的断裂速度。520、试分析结晶裂纹的产生机理和防止措施？答：产生机理：结晶裂纹都是沿焊缝中的树枝状晶的交界处发生和发展的，说明在焊缝结晶过程中晶界是薄弱地带。从金属结晶学理论可以知道，先结晶的金属比较纯，后结晶的金属杂质比较多，并富集在晶界。一般来说，这些杂质所形成的共晶都具有较低的熔点。在焊缝凝固过程中，这些低熔点共晶被排挤到晶界就形成了所谓的晶间“液态薄膜”。同时，焊缝凝固过程中由于收缩产生了拉应力，在拉应力作用下焊缝金属很容易沿液态薄膜拉开而形成裂纹，结晶裂纹产生在焊缝结晶过程中。防止措施：1、 冶金因素方面