材料成型设备考试猜题

上海复习焊接★★电弧是在一定条件下电荷通过两电极间气体的一种导电过程，或者说是一种气体放电现象。电极间产生气体放电的条件：1）有带电粒子；2）两极间有强电场。★电离：在外加能量作用下，使中性气体分子或原子分离成为正离子和电子的现象。★电离电压：表明电子脱离原子或分子所需要的外加能量的大小，也表明气体电离的难易程度。★电离的种类：热电离；场致电离；光电离。热电离：气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。电子与中性粒子进行非弹性碰撞是最有效碰撞。场致电离：带电粒子从电场中获得能量，通过碰撞而产生的电离过程。特点：1）具有连锁反应性质；2）主要由电子与中性粒子发生非弹性碰撞引起。★★影响电离度的影响因素：温度T；气体压力P；电离电压Ui（电离度随着温度T的升高而增大，随着气体压力P的减小而增大，随着气体电离电压Ui的减小而增大）。★★混合气体的实效电离电压取决于其中电离电压较小的气体成分，即使其比例很小。★电子发射种类：1）热发射--（受热）；2）场致发射--（强电场）；3）光发射；4）粒子碰撞发射。冷阴极电弧依靠场致发射维持电弧稳定燃烧。引燃电弧的方式：1）接触式引弧；2）非接触式引弧。★接触式引弧（短路引弧）的三个阶段：短路阶段；分离阶段；燃弧阶段。焊接电弧的构成：阴极区；阳极区；弧柱区。★焊接电弧的电特性：1）焊接电弧的静特性：电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流和电弧电压变化之间的关系。也称为伏安特性；2）焊接电弧的动特性：焊接电弧的动特性：弧长一定的电弧，当电弧电流发生连续快速变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系。反映了电弧的导电性对电流变化的响应能力。影响电弧静特性的因素：①电弧长度②气体介质成分③气体介质压力。★★影响弧柱区温度的因素：1）电极材料；2)气体介质成分；3）弧柱压缩程度；4）焊接电流。★焊接电弧的径向温度分布特点：1）径向温度分布不均匀，中心轴温度最高。（电弧外围散热快）2）焊接电流增大，电弧中心的温度升高。焊接电弧力：1）电磁收缩力；2)等离子流力；3)斑点压力(斑点力)。熔滴过渡的三种基本类型：（1）自由过渡；（2）接触过渡；（3）渣壁过渡。★焊缝几何尺寸通常以什么来表示：熔深H；熔宽B；余高h。（在生产中，通常是以成形系数φ＝B／H和余高系数B／h来表征焊缝的成形特点。）★常见焊缝成形缺陷：(1)焊缝尺寸不符合要求（包括表面高低不平、波形粗劣、宽度不均匀、余高过高或过低等。）；(2)咬边（电弧将焊缝边缘熔化后，没有得到填充金属的补充而留下缺口的现象叫咬边，也称咬肉。咬边处造成应力集中，焊缝承载后可能在咬边处产生裂纹。）(3)未焊透与未熔合；(4)焊瘤；(5)弧坑；(6)焊穿及塌陷。★CO2气体保护焊设备－焊接电源，采用直径08焊丝，通常采用等速送丝式焊机，配合水平外特性电源。（一般采用直流反接。细焊丝采用等速送丝式焊机，配合平外性电源；粗焊丝采用变速送丝式焊机，配合下降外特性电源。）★焊接薄板时，可选用细焊丝（d<=1.2mm），使用较小电流，实现熔滴的短路过渡。电弧对工件间断加热，线能量小，变形小，不需要焊后校正，提高工效。

焊接中厚板时，选择较粗焊丝（d>=1.6mm），使用较大电流，实现熔滴的细颗粒过渡。焊丝中的电流密度高达100-300A/m㎡，焊丝熔化速度快，熔敷率高，电弧挺度大，穿透力强，熔深大，可以不开坡口或开小坡口，生产率比焊条电弧焊提高1-3倍。★★传感器的三个构成：敏感元件；转换元件；基本转换电路。★直流电动机的稳定运行点：电动机电磁转矩特性Tm（n）与负载转矩特性TL(n)有交点，并且在交点对应的转速之上保证Tm<TL，而在交点对应的转速之下保证Tm>TL。★步进电机的通电方式：三相单三拍；三相双三拍；三相六拍。★矩角特性：静转距Tm（保持力矩）；失调角θ。★★改变通电顺序可改变步进电机的转向。★★焊接机器人分类的三个要素：思考要素（最重要）；感觉要素；运动要素。★★焊接机器人的性能参数：自由度：可独立运动的轴的数量；分辨率：控制分辨率；编程分辨率；精度包含有：机械误差；分辨率误差；控制算法误差。★★机器人运动的基本方式有：平移；摆动；旋转，其中关节型机器人的运动方式只有：摆动和旋转。★★摆动扫描式传感器可根据电流值的变化判断电弧的位置：电弧对中焊缝：IL=IR；电弧偏左焊缝：IL=>IR；焊枪高度适中：IL+IR=IG；焊枪高度偏低：IL+IR>IG；焊枪高度偏高：IL+IR<IG。简答题（应有9*4’/5’=50’）★电弧焊时，加入少量低电离电压物质可以显著提高电弧稳定性？

1）混合气体实效电离电压取决于其中电离电压较低的成分。

2）电离电压低，电弧中带电粒子容易产生，电弧稳定性提高。★★接触式引弧（短路引弧）的三个阶段。

1）短路阶段

两极接触短路-电流密度急剧增大–大量电阻热–形成液态金属层

2）分离阶段

两极分离–两极间的电场强度增大

产生大量电离电压较低的金属蒸汽和药皮蒸汽

-发生强烈场致发射和场致电离–带电粒子数剧增

3）燃弧阶段

强电场作用下，有足够多的带电粒子，电弧引燃。★电弧的温度分布1)弧柱区的温度最高

电极受材料熔点和沸点限制，而气体和金属蒸汽不受限制；

气体介质导热性比较差，热损失少。

2)阴极区温度略低于阳极区

两极产热相似，但阴极发射电子的冷却作用强。★焊接电弧力的影响因素焊接电流和电弧电压；2）焊丝直径；3）电极极性；4）气体介质；5）钨极端部形状；6）电流的脉动。5.短路过渡的稳定性短路过渡的周期T是由燃弧时间t1和熄弧时间t2所组成。

t1取决于电弧电压和焊接电流或焊丝送进速度。如果电弧电压过低或送丝速度过快，熔滴尚未脱离焊丝时焊丝未熔化部分就可能插入熔池，造成固体短路，产生大段爆断，使飞溅增大；短路时间主要取决于短路时的电流增长速度di/dt。di/dt过小，短路时电流不能及时增到相应数值，则熔滴不能及时过渡，熄弧时间就拉长，电弧空间温度下降许多，将造成电弧复燃困难。短路过渡过程中，熔滴与熔池接触时将形成缩颈。随着短路电流增大，缩颈变细，缩颈内的电流密度大大增加，使缩颈金属迅速加热，最后导致缩颈金属汽化爆炸，产生大量细颗粒飞溅，如图b。此时的电流称为短路峰值电流。6.几种过渡飞溅的特点a.短路过渡飞溅的特点

熔滴与熔池接触形成液态缩颈。随电流增大，缩颈变细，缩颈内电流密度显著增加，使缩颈液态金属迅速加热，导致缩颈金属汽化爆炸，产生大量细颗粒飞溅。

飞溅多少与电流值有关，称为短路峰值电流。该电流值越大，爆炸能量越大，飞溅越严重。★b.滴状过渡飞溅的特点

CO2电弧焊或CO2含量大于30％(体积)的混合气体保护焊呈粗滴过渡，因CO2气体高温分解吸热对电弧有冷却作用，使电弧电场强度提高，电弧收缩，集中于熔滴顶部，弧根面积小于熔滴直径，此时电磁收缩力会阻碍熔滴过渡，易形成粗滴飞溅。熔滴在焊丝端头停留时间较长，严重过热，此时在熔滴内部发生强烈的冶金反应，析出气体使熔滴爆炸而形成大量金属飞溅，焊缝成形很差，故不宜采用。c.细滴过渡飞溅细滴过渡飞溅较少，主要产生于缩颈处。因该处电流密度较大，使金属过热而爆断，形成细小颗粒飞溅。如果焊丝或工件清理不良或焊丝含C量较大，在熔化金属内部生成CO气体并从熔化金属中析出时，将造成小滴金属飞溅。

酸性焊条焊接一般为细滴过渡。当电流较大，渣与金属生成的气体较多时，由于气体膨胀，将造成渣和液体金属爆炸，形成大量金属飞溅。7.★活性斑点区和加热斑点区。①活性斑点

带电质点集中轰击的部位，并把电能转为热能。

②加热斑点

在加热斑点区焊件受热是通过弧柱的辐射和电弧周围介质的对流进行。8.★★短路过渡过程及其电压电流变化（课堂作业题）引燃电弧后，由于电弧的加热，焊丝端头开始熔化形成熔滴，因为电流较小，熔滴不能很快长大，并且随着熔滴的长大电弧向焊丝传递热量减少，使焊丝的熔化速度降低，而焊丝仍以一定速度送进，使得熔滴还未长得很大时就与熔池短路。此时电弧瞬时熄灭，电弧电压急剧下降，而电流逐渐上升（焊接回路中接有电感）。随着电流的上升，电磁收缩作用增强，同时在熔滴的重力及表面张力作用下使熔滴与焊丝之间形成液桥缩颈，并逐渐变细。当短路电流增到一定数值时，液桥缩颈迅速断开，熔滴过渡到熔池中去，电压很快恢复到空载电压，电弧又重新引燃，此后重复上述过程。或者简答回答：电弧燃烧、熔滴逐渐长大（此时电流较小）、短路同时电弧熄灭（电弧电压急剧下降，电流逐渐上升（焊接回路中接有电感））、熔滴上部形成缩颈、电流增到一定数值，短路断开同时电弧复燃，电压很快恢复到空载电压，此后重复整个短路过渡过程。（有点不详细，估计也能得差不多分）9.★简述飞溅产生的原因及防治措施产生原因：1.气体爆炸引起的飞溅；2.电弧斑点压力而引起的飞溅；3.短路过渡时由于液态小桥爆断引起的飞溅；4.当焊接参数选择不当时，会引起飞溅防治措施：正确选择焊接工艺和参数：1）焊接电流和电弧电压2）限制焊丝干伸长3）焊枪角度4）细滴过渡时在CO2中加入Ar气5）采用低飞溅率焊丝6）短路过渡时限制金属液桥爆断能量10.★★电磁式位置传感器的工作原理及优缺点（课堂作业题）在线圈上加上高频电压后，线圈在高频交变电流i0作用下产生磁场φ0。如果作为测定对象的导体接近该线圈时，则在线圈所产生磁场φ0的作用下，导体中会产生涡流i1。该涡流将形成一个方向相反的磁场φ1，影响电磁线圈磁场φ0变化而理论及实践证明，涡流的大小除与金属导体的电阻率ρ、磁导率μ、厚度h、线圈励磁电流的角频率ω有关外，还与线圈与金属导体间的距离δ有关。从而根据电磁线圈磁场的变化，测出距离δ。优点：受外界干扰小；缺点：适用范围小，只适用于铁磁性物体。11.★★描述该继电器控制的顺序起停（图可能不一样，举个例子）控制要求：启动：先M2后M1，停止：先M1后M2启动：1）按下SB2→线圈KM2通电→触电KM2闭合，自锁→M2启动→按钮SB4有效2）按下SB4→线圈KM1通电→触电KM1闭合，自锁→M1启动→按钮SB1无效停止：3）按下SB3→线圈KM1断电→触点KM1复位→M1停止→SB1有效4）按下SB1→线圈KM2断电→KM2复位→M2停止12.简单分析反接制动的过程及影响制动效果的因素（课堂作业题）1）按下SB2→线圈KM1通电，自锁→电动机M运行→当转速升高后，速度继电器KV的常开触点闭合，为反接制动做准备2）按下SB1→线圈KM1断电→线圈KM2通电，自锁→电动机反接制动→当电动机转速降低接近于0时，速度继电器KV的常开触点断开，复位→KM2断电，制动结束。13.★短路过渡时影响熔滴过渡的力及改进熔滴过渡的措施（课堂作业题）力：①重力；②表面张力；③电弧力；④熔滴爆破力；⑤电弧气体吹力。措施：①采用直流反接；②改善工艺减少损失；③大熔敷量的焊接工艺；④采用短弧焊；⑤降低短路电流峰值及峰值增长速度；⑥采用过渡效率比较高的方法；⑦减小焊丝直径。14.★简述离线编程的优点。①便于和CAD/CAM集成；②可使用高级语言编程（专注任务）；③可用于各种机器人；④有效工作时间长；⑤可使工作人员远离极端环境；⑥程序修改方便。15.★简述弧焊工艺对焊接机器人的基本要求。①具有高度灵活的运动系统；②具有高精度的控制系统；③其示教记忆容量大，易于示教；④运动系统和焊接参数协调；⑤其可达工作空间达到4~6m；⑥具有可靠的保护和自检查系统。16.步矩角细分（θb↓）1)IA=IN，转子处于A-A位；2）IA=IN，IB=1/2IN，处于Ⅱ位；3）IA=IN=IB，转子处于Ⅰ位；4）IA=1/2IN，IB=IN，处于Ⅲ位；5）IB=IN转子处于B-B位。将控制脉冲电流逐步增加或减小到IN/0。论述与分析题（应有3*10’=30’）（每道题中应该有10个以上的点，自己再补充题吧）★★★简述TIG悍时，四种电源接法的优缺点。（课堂作业题）1）．直流反接优点:①（由于表面有氧化膜的地方逸出功小，容易发射电子，在氧化膜上容易形成阴极斑点②阴极斑点受到质量较大的正离子的撞击，使该区域内的氧化膜被清理掉）阴极雾化作用③阴极斑点能量密度高，有利于氧化膜的加热与分解缺点：①反接时钨极是电弧阳极，(不具有发射电子的作用，而是接受大量电子，易产生过热，)钨极在高温下易烧损②(由于钨极得不到冷却，焊接时)许用电流小，焊接效率低。③电弧分散，加热不集中。2）.直流正接优点：①钨极发射电子能力强，对钨极具有冷却作用②电弧集中可以得到窄而深的焊缝