焊接方法及設(shè)備試題

焊接方法及設(shè)備試題（一）名詞解釋（共5小題，每題2分，共10分）電場發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)射流過渡電弧功率密度，電弧加熱斑點雙弧電弧固有自調(diào)節(jié)簡答題（共45分）試說明各種主要焊接工藝參數(shù)對焊絲熔化速度的影響?（5分）與TIG焊相比，等離子弧焊的熱源特性有哪些變化？是否可用 TIG焊電源進(jìn)行等離子弧焊？為什么？（7分）7分）利用熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行全位置焊接時，可選擇哪些熔滴過渡方式，為什么？（7分）IG焊為什么一般不用接觸引??？如果需要采用接觸引弧的話，應(yīng)對設(shè)備做哪些改進(jìn)？（等離子弧是依靠什么原理提高電弧功率密度的？試根據(jù)電弧理論解釋。（7分）等離子流力是如何產(chǎn)生的？對熔滴過渡及焊縫成形有何影響？（6分）用riG焊焊接鋁及鋁合金時一般選用何種電源及極性，為什么？（ 67分）?（15分）18-8不銹鋼焊絲焊接時等熔化曲線會有什么變化？試作?（15分）18-8不銹鋼焊絲焊接時等熔化曲線會有什么變化？試作利用CO2焊焊接低碳鋼時，如錯用埋弧焊焊絲（ H08A，會出現(xiàn)什么后果？為什么（15分）自動TIG焊電弧有無弧長自調(diào)節(jié)作用？為什么？弧長波動影響哪些焊縫形狀尺寸？過大時會引起何種后果？如果要保持弧長穩(wěn)，你認(rèn)為應(yīng)采取何種措施（15分）接方法及設(shè)備試題（一）答案名詞解釋（10分）答：利用\1、Fe等作陰極時，陰極的溫度低，電子熱發(fā)射能力很弱，不能通過熱發(fā)射提供弧柱導(dǎo)電所需要的電子流，從而使陰前面出現(xiàn)一空間正電荷區(qū)；該區(qū)域具有較大的電場強(qiáng)度及電壓，在較大的電場強(qiáng)度及電壓作用下，該區(qū)以電場發(fā)射及電場作用電離產(chǎn)生電子，彌補(bǔ)熱發(fā)射能力的不足，滿足弧柱導(dǎo)電需要，這種導(dǎo)電機(jī)構(gòu)稱為電場發(fā)射型導(dǎo)電機(jī)構(gòu)。答：對于鋼焊絲MIG焊，當(dāng)焊接電流大于臨界電流時，熔滴以細(xì)小的顆粒，很大的加速度，呈束流狀過渡，這種過渡形式被稱為流過渡。答：對于一定的加熱熱源，單位有效加熱面積上的熱功率被稱為電弧功率密度。電弧加熱工件的有效區(qū)域被稱為加熱斑點。答正：常的轉(zhuǎn)移型等離子電弧應(yīng)穩(wěn)定地燃燒在鎢極與工件之間，由于某種原因，有時會形成一個燃燒于鎢極-噴嘴-工件之間的串電弧，從外部觀察到兩個電弧同時存在，這就是雙弧。固有自調(diào)節(jié)：對于Al及Al合金MIG焊，當(dāng)采用較短的弧長進(jìn)行焊接時，熔化系數(shù)隨電弧電壓的增大而減小，所以當(dāng)弧長發(fā)生化時，電弧本身具有恢復(fù)原來弧長的能力。這種能力被稱為弧長固有自調(diào)節(jié)作用。（或?qū)τ?Al及Al合金MIG焊，當(dāng)采用較短Dn=-kuDU來保證電弧長進(jìn)行焊接時，n=kiI-kuU中的KuDn=-kuDU來保證電電弧電壓、極性接法、答：熔化速度為單位時間內(nèi)熔化的焊絲重量或長度。影響熔化速度的主要焊接工藝參數(shù)有焊接電流、護(hù)氣體的成分及焊絲直徑、電阻率、伸出長度。電弧電壓、極性接法、1）焊接電流越大，熔化速度越大；2）電弧電壓較大時電壓對熔化速度無影響，電弧電壓較小時，隨著電弧電壓的減小，熔速度（系數(shù)）增大；3）焊絲接正極時熔化速度較小，焊絲接負(fù)極時熔化速度較大； 4）焊絲接正極時保護(hù)氣體對熔化速度無影，焊絲接負(fù)極時，在Ar弧中加入CQ或O可增大熔化速度；5）焊絲直徑越小或電阻率越大或伸出長度越長，熔化速度越大1）溫度高，能量密度大；2）等離子弧的穩(wěn)定性、剛直性增大；3）1）溫度高，能量密度大；2）等離子弧的穩(wěn)定性、剛直性增大；3）5）熱源成分不同，TIG焊時加熱工件的主要熱量為極區(qū)產(chǎn)熱，而等離子弧焊接與TIG焊均采用陡降特性的電源，如利用純Ar作等離子氣，空載電壓只需要60?80V,與TIG焊空載電壓大致相

TIG焊電源（但，因此可用TIG焊電源。如利用A葉H2作等離子氣，需要的空載電壓明顯高于 TIGTIG焊電源（但將兩臺TIG焊電源串聯(lián)起來使用）。3答：可選用短路過渡MIG焊、短路過渡CO焊、脈沖控制MIG焊。利用熔化極氣體焊進(jìn)行全位置焊接時，熔池的位置以及熔池與熔滴的相對位置一直處于變化之中，因此，熔池的保持及熔滴渡均較困難。短路過渡工藝及脈沖MIG焊可解決上述問題，這是因為短路過渡時電流較小，熔池體積及熔池重量較小，熔池易保持，而且，短路過渡依靠焊絲與熔滴間的縮頸發(fā)生爆破時的爆破力進(jìn)行過渡，無論熔池與熔滴的相對位置如何，總能促使熔向熔池過渡。同時射流過渡是在等離子流力作用下過渡的,脈沖MIG焊能夠在很小的線能量下實現(xiàn)射流過渡， 熔池的體積較小，易于保持，同時射流過渡是在等離子流力作用下過渡的,鎢極過熱，一方面使鎢極受到損傷，降TIG鎢極過熱，一方面使鎢極受到損傷，降TIG焊一般不使用接觸引弧。1）鎢極與工件接觸時，將短路電流2）鎢極提起時迅速將焊接回路的電流切換為正常焊接用大電流，使電弧4答：對于一般TIG焊設(shè)備，鎢極與工件接觸時，焊接回路短路，回路中電流很大，使用壽命；另一方面，鎢熔化后進(jìn)入熔池造成焊縫夾鎢，降低焊縫機(jī)械性能；因此，如果使用接觸引弧，應(yīng)在焊接設(shè)備上附加一電流切換裝置，該控制裝置應(yīng)實現(xiàn)下列功能：制在較低的水平上，僅使鎢極預(yù)熱而不致使鎢極熔化；燃，進(jìn)行正常焊接。答：等離子弧依靠下列三種壓縮作用提高功率密度：1）水冷銅噴嘴的機(jī)械壓縮作用，水冷銅噴嘴的孔徑限制了弧柱橫截面面積的自由擴(kuò)大； 2）噴嘴冷卻水產(chǎn)生的冷壓縮作用，卻水使電弧受到冷卻，且在噴嘴內(nèi)壁附近形成冷氣膜，進(jìn)一步壓縮了電?。患?）電磁壓縮，在前兩種壓縮作用下，電弧電流密提高，電磁收縮力增大，進(jìn)一步使電弧受到壓縮。當(dāng)電弧受到壓縮后，電弧的電流密度及電場強(qiáng)度提高，從而使電弧的功率密度提高。6答：等離子流力產(chǎn)生于錐形電弧中，錐形電弧中的電磁收縮力會導(dǎo)致一從小截面指向大截面的軸向分力，在該軸向分力的用下，電弧中會形成一從小截面指向大截面的高速高溫氣流，該氣流形成的力即等離子流力。于等離子流力總是從小截面指向大截面（即從焊絲指向工件），因此總是促進(jìn)熔滴過渡。于等離子流力在電弧的徑向分布不均勻，中心處特別大，而周邊很小，因此易導(dǎo)致指狀熔深。7答：用TIG焊焊接Al、Mg及其合金時，一般采用交流，工件很薄時，也可采用直流反接，這是因為：這些金屬及其合金表有一層致密的氧化膜，焊接過程中必須利用陰極霧化作用去除這層氧化膜，否則會導(dǎo)致熔透不良，焊縫成型差等缺陷，而當(dāng)采直流反極性接法及交流電弧時，陰極斑點產(chǎn)生在（交流時周期性地產(chǎn)生在）工件上，利用陰極斑點自動尋找氧化膜的性能可破氧化膜。三（15分）答：不選用純Ar作保護(hù)氣體而選用A葉CQ或A葉Q或Ar+Q+CO的原因如下：1）利用純Ar焊接時易產(chǎn)生指狀熔深，加入適量的 Q及/或CO可有效地防止指狀熔深；2）利用純Ar焊接時，熔池金屬的表張力大，易產(chǎn)生氣孔，焊縫金屬潤濕性差，易產(chǎn)生咬邊缺陷，加入適量的 O2及/或CO可有效地較低熔池金屬表面張力，改善焊成形;3）利用純Ar焊接時，電弧陰極斑點不穩(wěn)定，易產(chǎn)生飄弧現(xiàn)象，加入 Q及/或CO后，可在熔池表面形成一層氧化膜，穩(wěn)陰極斑點，進(jìn)而使電弧穩(wěn)定，而形成的氧化膜又不斷破碎掉。四（15分）答：熔化極電弧焊時必須保持弧長的穩(wěn)定。等速送絲系統(tǒng)依靠自調(diào)節(jié)作用保持弧長的穩(wěn)定，自調(diào)節(jié)作用的靈敏度決于3nn=kiDI，而ki又決定于焊絲直徑，焊絲直徑越大，ki越小，自調(diào)節(jié)作用的靈敏度越低，因此等速送絲系統(tǒng)僅適用于細(xì)絲。等熔化曲線的方程為占?xì)?，ki隨電阻率的增大而增大，由于 18-8不銹鋼的電阻率比低碳鋼大，因此，與采用低碳時焊絲相比，采用18-8不銹鋼焊絲焊接時等熔化曲線向左移動。五（15分）答：利用CO焊焊接低碳鋼時，如錯用用埋弧焊焊絲（ H08A，會造成以下后果：1）焊縫中合金元素Si、Mn含量低；焊縫機(jī)械性能差；2）嚴(yán)重飛濺；3）CO氣孔。H08A焊絲中的Si、Mn含量很Si、Mn含量低，使焊縫機(jī)械H08A焊絲中的Si、Mn含量很Si、Mn含量低，使焊縫機(jī)械FeO+C=Fe+CO。2）熔滴中3）熔池中的上述反應(yīng)產(chǎn)生的C，無法彌補(bǔ)這種燒損損失，因此熔池及熔滴中的Si、MnC含量低，熔池結(jié)晶后的焊縫中合金元素能變差。此外，由于大量的Fe被氧化成FeO,且少量FeO進(jìn)入熔池及熔滴，與C發(fā)生下列反應(yīng)：FeOTC反應(yīng)生成的CO在電弧的高溫作用下聚集，壓力增大，使熔滴爆炸，引起嚴(yán)重的飛濺。體，不易析出，從而導(dǎo)致CO氣孔。六（15分）答：所謂弧長自動調(diào)節(jié)作用是熔化極電弧通過弧長變化時所引起的焊絲熔化速度的變化來調(diào)節(jié)弧長，使弧長恢復(fù)原來弧長的一種的能力。由于TIG焊是一種非熔化極電弧焊（雖然有時也添加焊絲，但焊絲并不作為電弧的一個極），弧長主決定于鎢極端部離工件的距離，因此TIG焊電弧無弧長自調(diào)節(jié)作用。

TIG焊焊接時通常采用恒流電源，弧長變化時，電弧電流變化很小，對熔深的影響較小，但對熔寬的影響較大。波動過大將使焊縫表面的熔寬非常不均勻，電弧不穩(wěn)，甚至熄滅。為只要保持導(dǎo)電嘴或鎢極端部離工件的距離不變就可穩(wěn)定弧長，因此，如果一定要保持弧長穩(wěn)定，可通過將弧壓反饋到焊炬驅(qū)電機(jī)控制回路中，形成焊炬高度位置自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保持焊炬離工件表面的位置不變，從而穩(wěn)定弧長。焊接方法及設(shè)備試題（二）答案名詞解釋（共5小題，每題2分，共10分）電磁收縮效應(yīng)固有自調(diào)節(jié)小孔效應(yīng)電場發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)電弧功率密度，電弧加熱斑點簡答題（共45分）熔化極氣體保護(hù)焊通常選用哪些保護(hù)氣體？它們各有何特點？（9分）TOC\o"1-5"\h\z正弦波交流TIG焊為什么易產(chǎn)生直流分量？直流分量有何危害？如何防止？（ 7分）3用MIG焊焊接中等厚度鋁合金時最好選用何種過渡方式？為什么？（ 7分）與TIG焊相比，等離子弧的電弧靜特性有何變化？請解釋之。（ 7分）為什么CO焊常選用H08Mn2SiA等含MnSi量較高的焊絲？如選用H08A將導(dǎo)致何種危害？（9分）6用TIG焊焊接時為什么一般選用直流正極性接法？（ 6分）（以下任選三題）普通短路過渡CO2焊適用的焊絲直徑為0.8~1.2mm,電流為80~130A，電壓為18?22V,否則會造成很大的飛濺，請解釋原因。（15分）1）粗絲埋弧焊為什么必須選用弧壓反饋送絲系統(tǒng)？如何匹配電源？將焊絲由5mn改為3.5mm后，電弧電壓及電流調(diào)節(jié)范圍如何變化？為什么？（作圖說明）（15分）自動TIG焊電弧有無弧長自調(diào)節(jié)作用？為什么？弧長波動影響哪些焊縫形狀尺寸？弧長波動過大時會引起何種后果？如果要保持弧長穩(wěn)定,你認(rèn)為應(yīng)采取何種措施（15分）試作出短路過渡C02焊的電弧電壓及電流波形；說明短路過渡 C02焊對電源動特性有何特殊要求，并解釋其原因。（ 15分）接方法及設(shè)備試題（二）答案一名詞解釋（10分）1答：電流流過導(dǎo)體（如電弧或熔滴）時，整個電流可看作由許多通以同向電流的電流線組成，這些電流線間存在相互吸引，使導(dǎo)體的斷面具有收縮的趨勢，這種效應(yīng)被稱為電磁收縮效應(yīng)。答：對于Al及Al合金MIG焊，當(dāng)采用較短的弧長進(jìn)行焊接時，熔化系數(shù)隨電弧電壓的增大而減小，所以當(dāng)弧長發(fā)生變化時，弧本身具有恢復(fù)原來弧長的能力。這種能力被稱為弧長固有自調(diào)節(jié)作用。（或?qū)τ?Al及Al合金MIG焊，當(dāng)采用較短的弧長進(jìn)焊接時，n=kiI-kuU中的Ku很大，利用等速送絲匹配恒流特性的電源就可依靠弧長波動時產(chǎn)生的 Dn=-DkuU來保證電弧穩(wěn)定,種弧長調(diào)節(jié)作用被稱為固有自調(diào)節(jié)作用）答：在進(jìn)行穿孔型等離子焊接時，等離子弧將工件完全穿透并在等離子流力的作用下形成一個穿透工件的小孔，熔化金屬被排到小孔周圍，隨著等離子弧在焊接方向的移動，熔化金屬沿電弧周圍熔池壁向熔池后方移動，于是小孔跟著等離子弧向前移動。定的小孔是不加襯墊實現(xiàn)單面焊雙面成形的最佳方法。a）熔滴沿軸答：利用AL、Fe、Cu等作陰極時，陰極的溫度低，電子熱發(fā)射能力很弱，不能通過熱發(fā)射提供弧柱導(dǎo)電所需要的電子流，從而陰極前面出現(xiàn)一空間正電荷區(qū)，該區(qū)域具有較大的電場強(qiáng)度及電壓，在較大的電場強(qiáng)度及電壓作用下，該區(qū)以電場發(fā)射及電場用的電離產(chǎn)生電子，彌補(bǔ)熱發(fā)射能力的不足，滿足弧柱導(dǎo)電需要，這種導(dǎo)電機(jī)構(gòu)稱為電場發(fā)射型導(dǎo)電機(jī)構(gòu)。答：對于一定的加熱熱源，單位有效加熱面積上的熱功率被稱為電弧功率密度。電弧加熱工件的有效區(qū)域被稱為加熱斑點。簡答題（共45分）答：）焊接Al及Al合金、Mg及Mg合金通常選用Al+He作保護(hù)氣體，這是因為該混合氣體具有良好的工藝特點：過渡，飛濺小；b）熔深呈碗形；a）熔滴沿軸2）焊接不銹鋼時選用A葉CO或A葉02或A葉Q+CO這是因為是：a）利用純Ar焊接時易產(chǎn)生指狀熔深，加入適量的 Q及/或可有效地防止指狀熔深；b）利用純Ar焊接時，熔池金屬的表面張力大，易產(chǎn)生氣孔，焊縫金屬潤濕性差，易產(chǎn)生咬邊缺陷，入適量的O及/或CO可有效地較低熔池金屬表面張力，改善焊縫成形； c）利用純Ar焊接時，電弧陰極斑點不穩(wěn)定，易產(chǎn)生飄現(xiàn)象，加入Q及/或CO后，可在熔池表面形成一層氧化膜，陰極斑點，使電弧穩(wěn)定，而形成的氧化膜又不斷破碎掉。3）焊接低碳剛及低合金鋼時可選用CO氣體，這是因為該氣體具有如下同一特點： a）熔透能力大，熔敷速度快；b）對H氣不敏感；3）成本低。2答：正弦波交流TIG焊時電弧的極性周期性變化，在正極性半波，鎢極為陰極，電子發(fā)射能力強(qiáng)，電弧電導(dǎo)率高，電弧電及再引燃電壓小。在反極性半波，工件為陰極，電子發(fā)射能力低，電弧的電導(dǎo)率低，電弧電壓及再引燃電壓大。因此正極性半與反極性半波的電壓不對稱，這種電壓的不對稱導(dǎo)致的電流的不對稱，正極性半波電流大，而反極性半波小，從而形成了一從件指向鎢極的直流電流分量。直流分量的危害為：1）降低了電弧的加熱效率；2）惡化了弧焊變壓器的工作條件，消除直流分量的方法是在焊接回路中加上適當(dāng)?shù)碾娙?，利用電容的通交隔直作用，消除直流分量?答：Al合金MIG焊焊接中等厚度鋁合金時可選用的熔滴過渡形式有射滴過渡及亞射流過渡兩種，最好選用亞射流過渡，其因是：1）電弧為蹀形，陰極霧化作用大，可有效地避免射滴過渡時易產(chǎn)生的焊縫起皺皮及表面形成黑粉的現(xiàn)象。 2）由于采用恒流電源，焊接過程中弧長在一定范圍內(nèi)變化時，焊接電流始終保持不變，因此焊縫外形和熔深非常均勻。 3）亞射流電弧焊的焊縫為“碗形”，避免了指狀熔深引起的熔透不良等缺陷。4答：1）由于水冷銅噴嘴的冷卻作用，弧柱截面積受到限制，弧柱電場強(qiáng)度增大，電弧電壓明顯提高，因此整個靜特性曲線移，且U特性的平直段較TIG焊小；拘束孔道的尺寸及形狀對靜特性有明顯的影響，噴嘴孔徑越小， U特性的平直段越小，上升段斜率增大；等離子氣體的種類及流量不同時，弧柱的電場強(qiáng)度將有明顯的變化。采用混合型電弧時，下降段的斜率明顯減小，小電流電弧穩(wěn)定。5答：原因如下：由于CO焊具有較強(qiáng)的氧化性，使焊絲及熔池中的 Si、MnC、Fe嚴(yán)重?zé)龘p，為了彌補(bǔ)這種燒損損失，保證縫中有足夠的Si、Mn含量很低，并抑制熔滴及熔池中的下列反應(yīng)： FeO+C=Fe+CO因此，必須采用含Si、Mn量高的焊絲。利用CQ焊焊接低碳鋼時，如錯用用埋弧焊焊絲（ H08A，會造成以下后果：1）焊縫中合金元素Si、Mn含量低；焊縫機(jī)械性差;2）熔滴中的FeO與C反應(yīng)生成的CO在電弧的高溫作用下聚集，壓力增大，使熔滴爆炸，引起嚴(yán)重飛濺； 3）熔池中的上述應(yīng)產(chǎn)生的CO氣體，不易析出，從而導(dǎo)致CO氣孔。6答：用TIG焊焊接除Al、Mg及其合金以外的金屬時通常使用直流正極性接法，其主要原因為： 1）這些金屬的表面不存在熔的氧化物，無須陰極霧化作用；2）工件為陽極，工件接受電子轟擊時所釋放的大量動能和位能，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽虼撕缚p窄而，生產(chǎn)率高，工件變形??；3）鎢極上接受正離子的轟擊時放出的熱量小，且鎢極發(fā)射電子時消耗熱量，因此鎢極上產(chǎn)熱少、不過熱；4）與直流反極性相比。同樣板厚可采用直徑較小的鎢極，電弧穩(wěn)定。三（15分）答：短路過渡二氧化碳焊時電弧周期性地燃燒、熄滅，其短路過渡的頻率是影響焊接過程的穩(wěn)定性及飛濺的主要素。1） 普通短路過渡二氧化碳焊只能采用直徑為 0.8~1.2的細(xì)絲，其原因是：焊絲直徑較細(xì)時，焊絲熔化速度快，因此熔滴過渡期短、頻率快，飛濺??；而焊絲直徑過大時，焊絲熔化速度慢，熔滴過渡的頻率小，飛濺大。2）短路過渡二氧化碳焊時，電弧電壓與熔滴過渡頻率間的關(guān)系曲線呈開口向下的拋物線形，當(dāng)電壓等于 18?22V時，過渡頻最大，電壓小于該范圍或大于該范圍時，過渡頻率明顯減小，電弧穩(wěn)定性顯著下降，飛濺增大。當(dāng)電弧電壓數(shù)值比正常短路電高時熔滴體積長的比較大，變?yōu)橐源蟮闻懦膺^渡為主，以短路過渡為輔的過渡，在斑點力的作用下，飛濺很大。當(dāng)電弧電壓低最佳范圍時，弧長很短，熔滴于熔池很快接觸，燃弧時間很短，但短路時間較長，短路過渡的頻率并不能增大，當(dāng)電壓過低時，絲未熔化的部分可能會插入熔池，造成固體短路，由于短路電流很大，使固體焊絲熔斷，熔斷后的電弧弧長更大，短路頻率下，飛濺增大，甚至導(dǎo)致固體焊絲的飛濺，電弧非常不穩(wěn)定。3）焊接電流（送絲速度）與熔滴過渡頻率間的關(guān)系曲線也為開口向下的拋物線形，當(dāng)電流在 80?130A范圍內(nèi)時，過渡頻率較，電弧穩(wěn)定，當(dāng)電流小于該或大于該范圍時過渡頻率均下降，使飛濺增大。電流過小時易導(dǎo)致固體焊絲飛濺，而過大時，爆破量大，細(xì)顆粒飛濺大。四（15分）答：1）熔化極電弧焊時必須保持弧長的穩(wěn)定。而送絲系統(tǒng)分為等速送速及弧壓反饋送絲系統(tǒng)兩種（ 2分）。等送絲系統(tǒng)依靠自調(diào)節(jié)作用保持弧長的穩(wěn)定，自調(diào)節(jié)作用的靈敏度取決于 Dnm=kiDI，而ki又決定于焊絲直徑，焊絲直徑越大， k小，自調(diào)節(jié)作用的靈敏度越低，因此等速送絲系統(tǒng)僅適用于細(xì)絲?；悍答佀徒z系統(tǒng)通過送絲速度來調(diào)節(jié)弧長，而送絲速度有壓控制，其靈敏度與焊絲直徑關(guān)系不大，粗絲時可保證弧長的穩(wěn)定（4分）。應(yīng)匹配陡降特性的電源，以保證調(diào)節(jié)精度（2分）?；悍答佀徒z系統(tǒng)的靜特性方程為：絲直徑影響ki，焊絲直徑減小時，ki增大，靜特性的斜率增大（3分），因此焊絲由5mn改為3.5mm后，電弧電壓及電流調(diào)節(jié)圍變?yōu)橐粋€電流較小、電壓較大的區(qū)域，如圖所示（5分）。

五（15分）答：所謂弧長自動調(diào)節(jié)作用是熔化極電弧通過弧長變化時所引起的焊絲熔化速度的變化來調(diào)節(jié)弧長，使弧長恢復(fù)原來弧長的一種的能力。由于TIG焊是一種非熔化極電弧焊（雖然有時也添加焊絲，但焊絲并不作為電弧的一個極），弧長主決定于鎢極端部離工件的距離，因此TIG焊電弧無弧長自調(diào)節(jié)作用。TIG焊焊接時通常采用恒流電源，弧長變化時，電弧電流變化很小，對熔深的影響較小，但對熔寬的影響較大。波動過大將使焊縫表面的熔寬非常不均勻，電弧不穩(wěn)，甚至熄滅。為只要保持導(dǎo)電嘴或鎢極端部離工件的距離不變就可穩(wěn)定弧長，因此，如果一定要保持弧長穩(wěn)定，可通過將弧壓反饋到焊炬驅(qū)電機(jī)控制回路中，形成焊炬高度位置自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保持焊炬離工件表面的位置不變，從而穩(wěn)定弧長。1（5分）答：短路過渡對電源動特性的要求為：電路中要加上合適的電感，且電感值可調(diào)；因為要保證電弧穩(wěn)定、飛濺小，就必須要求短路電流上升速度合適，這樣才能保證縮頸產(chǎn)生于焊絲與熔滴間的交接處，爆破將大部分熔滴推向熔池，并減小飛濺；此外，還必須要求短路電流峰值合適，以保證適當(dāng)?shù)谋颇芰?，不至于產(chǎn)生較大的飛濺。這兩方面均要求電路中串接適當(dāng)?shù)碾姼?。由于不同直徑的焊絲和規(guī)范，要求不同的短路電流上升速度和短路電流峰值，因此要電感可調(diào)。2短路完了之后，空載電壓恢復(fù)速度要快，以保證及時引燃電弧，防止電弧熄滅。焊接方法及設(shè)備試題名詞解釋（共5小題，每題2分，共10分）熱發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)熔敷效率，熔敷速度比熱流，電弧集中系數(shù)小孔效應(yīng)陰極霧化簡答題（共45分）什么叫射流過渡臨界電流？其大小決定于哪些因素？17分）利用MIG焊焊鋁時，一般選擇什么混合氣體，為什么 ？14分）3試比較正弦波交流TIG焊與方波交流TIG焊的異同點。16分）4電弧固有自調(diào)節(jié)作用與一般自調(diào)節(jié)作用有何異同 ？16分）6分）？16分）15分）5等離子弧是依靠何種原理提高電弧溫度的？試根據(jù)電弧理論解釋。1為什么說CO6分）？16分）15分）8用TIG焊焊接時為什么一般選用直流正極性接法？1 4分）（以下任選三題）TIG焊的典型使用范圍。1 15TIG焊的典型使用范圍。1 15分）利用直徑為1.6mm的H08MnA旱絲焊接低碳鋼時，如何選用電源及送絲系統(tǒng) ？為什么（作圖說明）？115分）試比較埋弧焊與CO焊的冶金特點（以焊接低碳鋼為例），兩者向焊縫中施加合金元素的方法有何不同？1 15分）試作出短路過渡CO焊的電弧電壓及電流波形；并說明短路過渡 CO焊對電源動特性有何特殊要求，并解釋其原因1接方法及設(shè)備試題（三）答案名詞解釋（10分）答利用WC等作陰極且電弧電流較大時，陰極的溫度高，電子熱發(fā)射能力很強(qiáng)，通過熱發(fā)射足以提供弧柱導(dǎo)電所需要的電子，從而使陰極前面不出現(xiàn)空間正電荷區(qū)，這種陰極導(dǎo)電機(jī)構(gòu)被稱為熱發(fā)射型導(dǎo)電機(jī)構(gòu)。用數(shù)學(xué)公式可表示為乳應(yīng)弟用數(shù)學(xué)公式可表示為乳應(yīng)弟比熱流，電弧集中系數(shù)：通過加熱斑點上的任意一點處的單位面積輸入到工件中的熱量,°=9?￡亠中的k為電弧集中系數(shù)，為一表示電弧集中程度的物理量。

答：在進(jìn)行穿孔型等離子焊接時，等離子弧將工件完全穿透并在等離子流力的作用下形成一個穿透工件的小孔，熔化金屬被排到小孔周圍，隨著等離子弧在焊接方向的移動，熔化金屬沿電弧周圍熔池壁向熔池后方移動，于是小孔跟著等離子弧向前移動。定的小孔是不加襯墊實現(xiàn)單面焊雙面成形的最佳方法。Al及Al合金、Al及Al合金、Mg及Mg合金表面的氧化膜的作用。1答：鋼焊絲MIG焊時產(chǎn)生射流過渡的最小電流（或產(chǎn)生跳弧的最小電流）被稱為射流過渡臨界電流。影響因素有：徑越大，臨界電流越大；2）電阻率越大，臨界電流越小；1答：鋼焊絲MIG焊時產(chǎn)生射流過渡的最小電流（或產(chǎn)生跳弧的最小電流）被稱為射流過渡臨界電流。影響因素有：徑越大，臨界電流越大；2）電阻率越大，臨界電流越?。?）干伸長度越大，臨界電流越??；4）保護(hù)氣體種類，后，臨界電流增大，加入O的量低于5%寸，臨界電流減小，大于5%寸臨界電流增大。2答：一般選用A葉He。1）鋁為活潑金屬必須選用惰性氣體；2）選用A葉He時熔滴沿軸向過渡，飛濺小，而選用純大;3）選用Ar+He時熔深呈碗形，而選用純Ar時，產(chǎn)生指狀熔深；4）選用A葉He時電弧溫度高、熔透能力強(qiáng)。3答：相同點是：1）電弧極性周期性地變化，兼具直流正接與直流反接的特點， 2）均適于焊接Al及Al合金。不同點：1）正弦波交流易產(chǎn)生直流分量，必須采取穩(wěn)弧措施，而方波交流不易產(chǎn)生交流分量，無需特殊穩(wěn)弧措施，只需t+I+=t-I可保證不產(chǎn)生直流分量。2）正弦波交流TIG焊電弧不穩(wěn)定，特別是從正極性半波向反極性半波轉(zhuǎn)變的瞬間，由于反極性半波的引燃電壓較高，電弧難以引燃，因此需采取穩(wěn)弧措施；而方波交流 TIG焊電弧非常穩(wěn)定，無需采取穩(wěn)弧措施。正負(fù)半波的電流及持續(xù)時間可調(diào)節(jié)，因此工藝性能易于調(diào)整，而正弦波交流 TIG焊則不可。4答：相同點：1）均通過弧長變化時引起的熔化速度的變化來調(diào)節(jié)弧長，也就是說均以熔化速度作為調(diào)節(jié)量；送絲；3）均適用于細(xì)絲。Ar1）焊絲氣中加入He時飛3）方波交流TIG2）均采用等不同點：1）固有自調(diào)節(jié)作用主用產(chǎn)生在短弧長的Al及Al合金MIG焊中，而自調(diào)節(jié)作用存在于任何金屬的任何熔化極電弧焊0利用固有自調(diào)節(jié)作用保持弧長穩(wěn)定時，可采用等速送絲配恒流特性電源；而利用自調(diào)節(jié)作用保持弧長穩(wěn)定時，可采用等速送絲緩降特性的電源；3）固有自調(diào)節(jié)作用依靠熔化系數(shù)（或利用 ku）獲得足夠的熔化速度變化量（Dn二kuDU）;而自調(diào)節(jié)作用是依靠弧長變化時流的變化來保證獲得足夠的熔化速度變化量（Dn=-kiDI）。5答離子弧依靠依靠下列三種壓縮作用提高電弧溫度：1）水冷銅噴嘴的機(jī)械壓縮作用，水冷銅噴嘴的孔徑限制了弧柱的橫面面積的自由擴(kuò)大；2）冷卻水的冷壓縮作用，冷卻水使電弧受到冷卻，且在噴嘴內(nèi)壁附近形成冷氣膜進(jìn)一步壓縮了電??；及3）磁壓縮，在前兩種壓縮作用下，電弧電流密度提高，電磁收縮力增大，進(jìn)一步使電弧受到壓縮。當(dāng)電弧受到壓縮后，電弧的電流密度極及電場強(qiáng)度提高，從而使電弧的溫度提高。6答：CQ焊時，由于熔池表面沒有熔渣覆蓋，且 CO氣流有冷卻作用，熔池的凝固速度較快，因此 CO焊焊縫比埋弧焊容易生氣孔，可能產(chǎn)生的氣孔有：CO氣孔、H氣孔、N氣孔等。最易產(chǎn)生的是N氣孔，這是因為：1）CO焊的焊接區(qū)具有較大的氧化性，H易被結(jié)合成羥基，因此不易產(chǎn)生H氣孔；2）CO氣產(chǎn)生的根源為下列反應(yīng)：FeO+C=CO+Fe二氧化碳焊絲中含有足夠的Si、Mn,可阻止該反應(yīng)，因此CO氣孔也不易發(fā)生。3）如果護(hù)不好，空氣侵入焊接區(qū)，N氣孔極易發(fā)生。7答：斑點力來源于以下三個方面：1）蒸發(fā)反力,由于斑點處的電流密度很大,溫度很高,此處強(qiáng)烈蒸發(fā),金屬蒸汽導(dǎo)致蒸反力；2）帶電粒子的撞擊力,由于電流從斑點進(jìn)入電極,斑點的電流密度很大,受到大量帶電粒子的撞擊； 3）電流通過斑點,在熔滴或熔池中形成錐形導(dǎo)電區(qū),電磁收縮力形成一軸向分力,該分力亦構(gòu)成斑點力。對熔滴過渡的作用決定于電弧的形態(tài),當(dāng)斑點位于熔滴的底部時,阻礙熔滴過渡,當(dāng)覆蓋整個熔滴時,不阻礙過渡,甚至促過渡。8答：用TIG焊焊接除Al、Mg及其合金以外的金屬時通常使用直流正極性接法，其主要原因為： 1）這些金屬的表面不存在熔的氧化物,無需陰極霧化作用；2）工件為陽極,工件接受電子轟擊時所放出的大量動能和位能,轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅康臒崃?因此焊窄而深,生產(chǎn)率高,工件變形?。?）鎢極上接受正離子的轟擊時放出的熱量小,且鎢極發(fā)射電子時消耗熱量,因此鎢極上產(chǎn)熱、不易過熱；4）與直流反極性相比。同樣板厚可采用直徑較小的鎢極,電弧穩(wěn)定。三（15分）答：根據(jù)脈沖頻率范圍，脈沖TIG焊分為高頻脈沖TIG焊、中頻脈沖TIG焊及低頻脈沖TIG焊三種：采用低頻脈沖（0.1?15Hz）時，TIG焊的工藝特點是：（1）電弧穩(wěn)定、挺度好；（2）電弧線能量低這有利于縮小熱影響及焊接變形；（3）易于控制焊縫成形焊接熔池凝固速度快,高溫停留時間短,所以既能保證一定熔深,又不易產(chǎn)生過熱、流淌燒穿現(xiàn)象，有利于實現(xiàn)不加襯墊的單面焊雙面成形及全位置焊接； （4）焊縫質(zhì)量好脈沖TIG焊焊縫由焊點相互重疊而成，后續(xù)點的熱循環(huán),對前一焊點具有熱處理作用；同時,由于脈沖電流對點狀熔池具有強(qiáng)烈的攪拌作用,且熔池的冷卻速度快,高溫留時間短,因此焊縫金屬組織細(xì)密,樹枝狀晶不明顯。這些都使得焊縫性能得以改善。因此這種工藝特別適于薄板、熱敏感材料及全位置焊接。

TIG焊那樣高，采用中頻脈沖（10?500Hz）時，TIG焊的工藝特點是：小電流下電弧非常穩(wěn)定，且電弧力不象高頻因此該工藝適于手工焊接0.5mmTIG焊那樣高，采用高頻脈沖（10~20kHz）時，TIG焊的工藝特點是： ⑴電磁收縮效應(yīng)增加，電弧剛性增大，高速焊時可避免因陽極斑的粘著作用而造成的焊道彎曲或不連續(xù)現(xiàn)象；（2）電弧壓力大，電弧熔透能力增大；（3）熔池受到超聲波振動，其流動性增加，縫的物理冶金性能得以改善，有利于焊縫質(zhì)量的提高；（3）在較大的焊接速度下，能夠保證焊道連續(xù)、不產(chǎn)生咬邊和背面成形良等缺陷。因此，這種工藝特別適用于薄板的高速自動焊。四（15分）答：利用直徑為1.6mm的H08MnA旱絲焊接低碳鋼時，應(yīng)采用等速送匹配緩降特性電源，這是因為等速送絲系統(tǒng)過電弧的自調(diào)節(jié)作用保持弧長的穩(wěn)定性，電源的外特性決定了弧長調(diào)節(jié)的靈敏度及精度，當(dāng)電弧靜特性為緩降特性時，采用平性電源時具有最高的精度及靈敏度。1所示。1所示。靈敏度：這種調(diào)節(jié)方式是以熔化速度為調(diào)節(jié)量來調(diào)節(jié)的，即通過弧長發(fā)生變化時熔化速度的變化量 Dim來調(diào)節(jié)弧長，靈敏度正洼）片kiDI，弧長波動量一定時，電流變化量 DI越大，靈敏度越高，而采用緩降特性時 DI較大，如圖2所示。過調(diào)節(jié)送絲速度調(diào)節(jié)電流，通過調(diào)節(jié)電源的外特性調(diào)節(jié)電壓。五（15分）答：埋弧焊時熔池存在時間較長冶金反應(yīng)較充分。其主要的冶金反應(yīng)如下：1）硅、錳還原反應(yīng)及脫氧反應(yīng)：+（SiO2）=2（FeO）+SiFe+（MnO）=（FeO）+Mn碳的燒損：C+O=CO雜質(zhì)SP的限制氫氣孔的去除2=CaF+FH+F=HFH+MnO=OH+MnH+2S=iSOiO焊時熔池存在時間較短，冶金反應(yīng)的時間較短，主要冶金反應(yīng)如下：合金元素及Fe的氧化反應(yīng)2O=SiO2Mn+O=MnOC+O=COFe+O=FeO脫氧反應(yīng)O+Si=SiO2+2FeFeO+Mn=MnO+Fe埋弧焊利用硅、錳還原反應(yīng)向焊縫中施加合金元素，而 CO焊通過焊絲向焊縫過渡合金元素。（15分）答：短路過渡對電源動特性的要求為：1） 電路中要加上合適的電感，且電感值可調(diào)；因為要保證電弧穩(wěn)定，飛濺小，就必須要求短路電流上升速度合適，這樣才能保證縮頸產(chǎn)生于焊絲與熔滴之間的交接處，爆力將大部分熔滴推向熔池，飛濺較?。淮送?，還必須要求短路電流峰值合適，以保證適當(dāng)?shù)谋颇芰?，進(jìn)一步確保不產(chǎn)生大的濺。而這兩方面均要求電路中串接適當(dāng)?shù)碾姼?，由于不同直徑的焊絲和規(guī)范，要求不同的短路電流上升速度和短路電流峰值，此要求電感可調(diào)。2） 短路完了之后，空載電壓恢復(fù)速度要快，以保證及時引燃電弧，防止電弧熄滅。焊接方法及設(shè)備試題（四）名詞解釋（10分）電場發(fā)射型導(dǎo)電機(jī)構(gòu)射流過渡功率密度、加熱斑點電弧靜特性電子發(fā)射、電子逸出功簡答題（共45分）7分）什么是熔化速度，影響因素有哪些？（7分）利用熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行全位置焊接可選擇哪些焊接方法及熔滴過渡方式？（9分）IG焊為什么一般不使用接觸引弧，如果使用接觸引弧，應(yīng)在焊接設(shè)備上作哪些改進(jìn)？（7分）等離子流力是如何產(chǎn)生的？對熔滴過渡及焊縫成形有何影響？（7分）用TIG焊焊接鋁及鋁合金時一般選用何種電源及極性，為什么？（9分）?（15分）（15分）H08A，會出現(xiàn)什么后果？為什么（15分）?（15分）（15分）H08A，會出現(xiàn)什么后果？為什么（15分）接方法及設(shè)備試題（四）答案一名詞解釋（10分）1電場發(fā)射型導(dǎo)電機(jī)構(gòu):利用Al、Fe等作陰極時，陰極的溫度低，電子熱發(fā)射能力很弱，不能通過熱發(fā)射提供弧柱導(dǎo)電所需要的電子流，從而使陰極面出現(xiàn)一空間正電荷區(qū)；該區(qū)域具有較大的電場強(qiáng)度及電壓，在較大的電場強(qiáng)度及電壓作用下，該區(qū)以電場發(fā)射及電場作用的離產(chǎn)生電子，彌補(bǔ)熱發(fā)射能力的不足，滿足弧柱導(dǎo)電需要，這種導(dǎo)電機(jī)構(gòu)稱為電場發(fā)射型導(dǎo)電機(jī)構(gòu)。2射流過渡:對于鋼焊絲MIG焊，當(dāng)焊接電流大于臨界電流時，熔滴以細(xì)小的顆粒，很大的加速度，呈束流狀過渡，這種過渡形式被稱為流過渡。功率密度、加熱斑點:對于一定的加熱熱源，單位有效加熱面積上的熱功率被稱為電弧功率密度。電弧加熱工件的有效區(qū)域被稱為加熱斑點。電弧靜特性:在穩(wěn)定狀態(tài)下，一定長度的電弧的電壓與電流之間的關(guān)系，被稱為電弧的靜特性。有三個特性段:下降段、平特性段及上升0電子發(fā)射、電子逸出功一定條件下，陰極表面的原子或分子接受能量，使電子從表面逸出的現(xiàn)象。電子發(fā)射所需要的最小能量被稱為逸出功。簡答題（共45分）什么是熔化速度，影響因素有哪些？（7分）答:熔化速度為單位時間內(nèi)熔化的焊絲重量或長度。影響熔化速度的主要焊接工藝參數(shù)有焊接電流、電弧電壓、極性接法、護(hù)氣體的成分及焊絲直徑、電阻率、伸出長度。（2分）1）焊接電流越大，熔化速度越大（1分）；2）電弧電壓較大時電壓對熔化速度無影響，電弧電壓較小時，隨著電弧電壓的減，熔化速度（系數(shù)）增大（1分）；3）焊絲接正極時熔化速度較小，焊絲接負(fù)極時熔化速度較大（ 1分）；4）焊絲接正極時保氣體對熔化速度無影響，焊絲接負(fù)極時，在Ar弧中加入CO或Q可增大熔化速度（1分）；5）焊絲直徑越小或電阻率越大或伸長度越長，熔化速度越大（1分）.9分）2利用熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行全位置焊接可選擇哪些焊接方法及熔滴過渡方式？（答：可選用短路過渡MIG焊、短路過渡CO焊、脈沖控制MIG9分）利用熔化極氣體焊進(jìn)行全位置焊接時，熔池的位置以及熔池與熔滴的相對位置一直處于變化之中，因此，熔池的保持及熔滴渡均較困難（3分）。短路過渡工藝及脈沖MIG焊可解決上述問題，這是因為短路過渡時電流較小，熔池體積及熔池重量較小，池易于保持，而且，短路過渡依靠焊絲與熔滴間的縮頸發(fā)生爆破時的爆破力進(jìn)行過渡，無論熔池與熔滴的相對位置如何，總能使熔滴向熔池過渡（3分）。脈沖MIG焊能夠在很小的線能量下實現(xiàn)射流過渡， 熔池的體積較小，易于保持，同時射流過渡是在等離子流力作用下過渡的，論熔池與熔滴的相對位置如何，總能促使熔滴向熔池過渡。（3分）IG焊為什么一般不使用接觸引弧，如果使用接觸引弧，應(yīng)在焊接設(shè)備上作哪些改進(jìn)？（ 7分）答:對于一般TIG焊設(shè)備，鎢極與工件接觸時，焊接回路短路，回路中電流很大，鎢極過熱，一方面使鎢極受到損傷，降低用壽命；另一方面，鎢熔化后進(jìn)入熔池造成焊縫夾鎢，降低焊縫機(jī)械性能；因此， TIG焊一般不使用接觸引?。?分）。如果使用接觸引弧，應(yīng)在焊接設(shè)備上附加一電流切換裝置，該控制裝置應(yīng)實現(xiàn)下列功能: 1）鎢極與工件接觸時，將短路電流制在較低的水平上，僅使鎢極預(yù)熱而不致使鎢極熔化 （2分）；2）鎢極提起時迅速將焊接回路的電流切換為正常焊接用大電流，電弧引燃，進(jìn)行正常焊接（2分）。4等離子流力是如何產(chǎn)生的？對熔滴過渡及焊縫成形有何影響？（ 7分）答:等離子流力產(chǎn)生于錐形電弧中，錐形電弧中的電磁收縮力會導(dǎo)致一從小截面指向大截面的軸向分力，在該軸向分力的作下，電弧中會形成一從小截面指向大截面的高速高溫氣流，該氣流形成的力即等離子流力。（ 3分）22于等離子流力總是從小截面指向大截面（即從焊絲指向工件），因此總是促進(jìn)熔滴過渡。（ 2分）于等離子流力在電弧的徑向分布不均勻，中心處特別大，而周邊很小，因此易導(dǎo)致指狀熔深。（ 2分）5用TIG焊焊接鋁及鋁合金時一般選用何種電源及極性，為什么？（ 9分）答：用于等離子流力總是從小截面指向大截面（即從焊絲指向工件），因此總是促進(jìn)熔滴過渡。（ 2分）于等離子流力在電弧的徑向分布不均勻，中心處特別大，而周邊很小，因此易導(dǎo)致指狀熔深。（ 2分）5用TIG焊焊接鋁及鋁合金時一般選用何種電源及極性，為什么？（ 9分）答：用TIG焊