焊接工程師考試試題及講義

1、一、名詞解釋（1.5分/題，共10題）1、焊接殘余變形：焊接后殘存于結(jié)構(gòu)中的變形。2、撓曲變形：焊縫的橫向收縮和縱向收縮的不均與對稱性引起的構(gòu)件焊后發(fā)生撓曲。3、殘余應(yīng)力：材料加工時局部區(qū)域發(fā)生塑性變形，加工完畢后殘存在物體內(nèi)部的應(yīng)力。4、相變應(yīng)力：假設(shè)焊縫為不產(chǎn)生相變的奧氏體鋼，則最高溫度達(dá)到Ac3以上的近縫區(qū)內(nèi)的 金屬在冷卻時其體積膨脹。使得該區(qū)域產(chǎn)生了壓應(yīng)力，而其他區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)拉應(yīng)力，這種應(yīng)力 稱之為相變應(yīng)力。5、熱強性：材料在高溫下既要有抗氧化能力，又要具有一定的高溫強度。6、去應(yīng)力退火：將工件隨爐緩慢加熱至500-600C，經(jīng)一段時間保溫后，隨爐緩慢冷卻至 300-200 C以下出爐的

2、一種熱處理工藝。7、回火：將淬火鋼加熱到低于A1的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的一種熱 處理工藝。8、應(yīng)力集中：由于焊縫的形狀和焊縫布置的特點，焊接接頭的工作應(yīng)力分布是不均勻的。 最大應(yīng)力值比平均應(yīng)力值高，這種情況稱為應(yīng)力集中。9、計算高度：角焊縫的破斷面（計算斷面）在角焊縫截面的最小高度上，其值等于內(nèi)接三 角形高度a。10、反作用內(nèi)應(yīng)力：構(gòu)件在受拘束條件下焊接，收縮受拘束的限制產(chǎn)生不該在截面中平衡的 應(yīng)力。二、填空題（0.5分/空，共50空）1、當(dāng)金屬物體在溫度變化過程中受到阻礙，使它不能完全自由地變形，只能部分地表現(xiàn)出 來，能表現(xiàn)出來的這部分變形，稱為（外觀變形）。未表現(xiàn)出來的那

3、部分變形，稱為（內(nèi)部 變形）。2、焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的根本原因是（高溫階段的壓縮塑性變形）。3、長板條在不均勻溫度場作用下的變形和應(yīng)力，如果產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)溫度恢復(fù)到原始狀 態(tài)時，還會出現(xiàn)由于（不均勻塑性變形）引起的殘余應(yīng)力，應(yīng)力分布為板條（兩端受壓應(yīng) 力），（中間受拉應(yīng)力）。4、焊接變形大致可以分為七大類：（縱向收縮變形）、（橫向收縮變形）、（撓曲變形）、（角 變形）、（波浪變形）、（錯邊變形）、（螺旋形變形）。5、矯正焊接變形的方法有（機械矯正法）和（火焰加熱矯正法）。6、內(nèi)應(yīng)力按產(chǎn)生原因可分為（溫度應(yīng)力）和（殘余應(yīng)力）等幾種。7、將焊縫方向的應(yīng)力稱為縱向應(yīng)力，用。x表示。垂直于焊縫方向的

4、應(yīng)力稱為（橫向應(yīng)力）， 用Oy來表示。厚度方向的應(yīng)力，用。z表示。8、焊后消除內(nèi)應(yīng)力的方法可分為：（整體高溫回火）、（局部高溫回火）、（機械拉伸）、（溫 差拉伸）以及（振動法）等幾種。9常用的殘余應(yīng)力測試方法，按其原理可分為：（應(yīng)力釋放法）和（X射線衍射法）兩種。（應(yīng) 力釋放法）應(yīng)用最廣，按其具體的差異可分為：（切條法）、（套孔法）、（小孔法）和（逐層 銑削法）。10、在焊接接頭中產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因：（焊縫中的工藝缺陷）、（不合理的焊縫外形）、（設(shè) 計不合理的焊接接頭）。11、焊接接頭（疲勞強度）降低的主要原因之一就是應(yīng)力集中。12、影響丁字（十字）接頭應(yīng)力集中的因素：（焊透與未焊透）、（工作

5、焊縫與聯(lián)系焊縫）、（角 焊縫焊趾角度）、（角焊縫形狀尺寸）。13、從應(yīng)力集中角度看，（對接接頭）是最好的接頭形式，不但靜載可靠，而且疲勞強度也 高。14、在搭接接頭中，根據(jù)搭接接頭角焊縫受力的方向，可以將搭接角焊縫分為（正面角焊縫）、 （側(cè)面角焊縫）和（斜向角焊縫）。15、設(shè)計搭接接頭時，增添（正面角焊縫），不但可以改善應(yīng)力分布還可以縮短搭接長度。16、接頭在塑性變形的過程中能發(fā)生應(yīng)力均勻化，只要接頭材料具有（足夠的塑性），應(yīng)力 集中對靜載強度就沒有影響。17、在設(shè)計時無需計算（聯(lián)系焊縫）的強度，（工作焊縫）的強度必須計算。18、搭接接頭在搭接平面內(nèi)受彎曲力矩時，這種接頭的計算方法有三種：（分

6、段計算法）、（軸 慣性矩法）和（極慣性矩法）。三、簡答題（10分/題，共4題）1、簡述焊接殘余變形的七大類變形的基本概念及其產(chǎn)生原因?？v向收縮變形：構(gòu)件焊后在焊縫方向發(fā)生的收縮。焊縫產(chǎn)生高溫壓縮塑性變形，冷卻時收縮 受阻礙。橫向收縮變形：構(gòu)件焊后在垂直焊縫方向發(fā)生收縮。冷卻時，焊縫恢復(fù)彈性而焊件的焊接邊 收縮受阻礙。撓曲變形：構(gòu)件焊后發(fā)生撓曲。撓曲可由焊縫的縱向收縮引起和由焊縫橫向收縮引起。橫向 收縮、縱向收縮的不均勻?qū)ΨQ性。角變形：焊后構(gòu)件的平面圍繞焊縫產(chǎn)生的角位移。厚度方向橫向收縮率不一樣。波浪變形：焊后構(gòu)件呈波浪形，這種變形在薄板焊接時最容易發(fā)生。薄板焊接時殘余應(yīng)力達(dá) 到了一臨界數(shù)值。錯

7、邊變形：在焊接過程中，兩焊接件的熱膨脹不一樣，可能引起長度方向上的錯邊和厚度方 向上的錯邊。螺旋形變形：焊后在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的扭曲。焊縫角變形沿長度方向分布不均勻以及縱向錯邊。2、簡述焊接殘余變形的預(yù)防措施。1）設(shè)計措施a）合理地選擇焊縫的尺寸和形式在保證結(jié)構(gòu)的承載能力的條件下，設(shè)計時應(yīng)該盡量采用較小的焊縫尺寸。對于受力較大的丁字接頭和十字接頭，在保證相同的強度 條件下，采用開坡口的焊縫可以比一般角焊縫減少焊縫金屬。對接焊縫，選用焊縫 金屬少的坡口形式。在薄板結(jié)構(gòu)中，采用接觸點焊可以減少焊接變形。b）盡可能減少不必要的焊縫在焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)該力求焊縫數(shù)量少，避免不必要的焊縫。c）合理地安排焊縫的位置在

8、設(shè)計時，安排焊縫盡可能對稱于截面中性軸，或者使焊縫接近中性軸，這對減少梁、柱等一類結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。2）工藝措施a）反變形法這是在生產(chǎn)中最常用的方法，事先估計好結(jié)構(gòu)變形的大小和方向，然后再裝配時給予一個相反方向的變形與焊接變形相抵消，使焊后構(gòu)件保持設(shè)計要 求。b）剛性固定法這種方法通常在沒有反變形的情況下，將構(gòu)件加以固定來限制焊接變形。但利用這種方法來防止角變形和波浪變形，效果較好。c）合理地選擇焊接方法和規(guī)范選擇線能量較低的焊接方法，可以有效地防止焊接變形。如果在焊接時，沒有條件采用線能量較小的焊接方法，又不能進(jìn)一步降低 規(guī)范，則可采用直接水冷，或采用銅冷卻塊來限制和縮小焊接熱場的

9、分布，達(dá)到減 小變形的目的。d）選擇合理的裝配焊接順序3、簡述焊接殘余應(yīng)力的焊前、焊中、焊后的防止措施。1）采用合理的焊接順序和方向盡量使焊縫能自由收縮，先焊收縮量比較大的焊縫。先焊工作時受力較大的焊縫。在拼板時，應(yīng)先焊錯開的短焊縫，然后再焊直通長焊縫。2）在焊接密閉焊縫或其它剛性較大，自由度較小的焊縫時，可以采用反變形法來增加焊縫 的自由度3）錘擊或輾壓焊縫4）在結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)牟课患訜崾怪扉L加熱區(qū)的伸長帶動焊接部位，使它產(chǎn)生一個與焊縫收縮方向相反的變形。在冷卻時，加熱區(qū)的收縮和焊縫的收縮方向相同，是焊縫能自由 收縮，從而降低內(nèi)應(yīng)力。5）整體高溫回火將整個焊接構(gòu)件加熱到一定溫度，然后保溫一段時間

10、，再冷卻。6）局部高溫回火處理把焊縫周圍的一個局部區(qū)域進(jìn)行加熱。由于這種方法帶有局部加熱的性質(zhì)，因此消除應(yīng)力的效果不如整體處理，它只能降低應(yīng)力峰值，而不能完全 消除。7）機械拉伸法（過載法）通過一次加載拉伸，拉應(yīng)力區(qū)在外載的作用下產(chǎn)生拉伸塑性變形。它的方向與焊接時產(chǎn)生的壓縮塑性變形相反。8）溫差拉伸法利用局部加熱的溫差來拉伸焊縫區(qū)，抵消焊接時所產(chǎn)生的壓縮塑性變形。9）振動法當(dāng)變載荷達(dá)到一定數(shù)值，經(jīng)過多次循環(huán)加載后，結(jié)構(gòu)中的內(nèi)應(yīng)力逐漸降低。4、簡述焊接接頭強度計算的假設(shè)。1）殘余應(yīng)力對于接頭強度沒有影響；2）焊趾處和加厚高等處的應(yīng)力集中，對于接頭強度沒有影響；3）接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)

11、力計算；4）正面角焊縫與側(cè)面角焊縫的強度沒有差別；5）焊腳尺寸的大小對于角焊縫的強度沒有影響；6）角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的，按切應(yīng)力計算強度；7）角焊縫的破斷面（計算斷面）在角焊縫截面的最小高度上，其值等于內(nèi)接三角形高度a， 稱a為計算高度。一般去0.7K。8）加厚高和少量的熔深對于接頭的強度沒有影響，但埋弧自動焊和CO2保護(hù)焊的熔深較 大應(yīng)予考慮其角焊縫計算斷面厚度 =（尺+尸）。$45。，當(dāng)k小于等于 8mm，a可取K，當(dāng)K大于8mm，p 一般可取3mm。四、計算題（20分/題，共1題）180 x8圖3-73工字截而聯(lián)接計算之例代；1N 二 60000 NF =.3WO0N二E_/蹈 nx6計算例踱一懸腎梁、其被面形狀和尺寸、載荷以及聯(lián)接的焊縫尺寸如圖“網(wǎng)所小“焊繾的許用 即應(yīng)力r-iOOOON/cni 試計算接頭的焊輕強度。H 1蚤板厚度I.的焊縫很航故忽略不計，按表冊3中公式3）計算工字截面用辿帝焊縫的計算惆性矩If= yKF + gIK）+邊/十t） LJ=-弋七妒+ 3（186-2X0.6）xm+3X 18X25,6* MO 4cm*溪板處側(cè)受拉邊的最大合成應(yīng)力按（3-3）式計算：M 工N七產(chǎn)爪州職十w/j_ 30000 X IQQ X M區(qū)