焊接方法及設備試題

焊接方法及設備試題〔一〕〔5210分〕電場放射型陰極區(qū)導電機構射流過渡電弧功率密度，電弧加熱斑點雙弧電弧固有自調整二簡答題〔45分〕試說明各種主要焊接工藝參數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？是否可用分〕

TIG焊電源進展等離子弧焊？為什么？〔7利用熔化極氣體保護焊進展全位置焊接時，可選擇哪些熔滴過渡方式，為什么？〔7分〕TIG焊為什么一般不用接觸引弧？假設需要承受接觸引弧的話，應對設備做哪些改進？〔7分〕等離子弧是依靠什么原理提高電弧功率密度的？試依據電弧理論解釋。〔等離子流力是如何產生的？對熔滴過渡及焊縫成形有何影響？〔6分〕

分〕7 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？〔〔以下任選三題〕

6分〕三利用MIG焊焊不銹鋼時，為什么一般不用純氬作保護氣體？一般選擇什么混合氣體？為什么分〕

？〔15四為什么說等速送絲系統(tǒng)僅適用于細絲？與承受低碳鋼焊絲相比，承受18-8不銹鋼焊絲焊接時等熔化曲線會有什么變化？試作圖說明〔假定焊絲直徑、伸出長度均一樣〕?！?15分〕五利用C02焊焊接低碳鋼時，如錯用埋弧焊焊絲〔H08A，會消滅什么后果？為什么〔15分〕六自動TIG焊電弧有無弧長自調整作用？為什么？弧長波動影響哪些焊縫外形尺寸？過大時會引起何種后果？假設要保持弧長穩(wěn)定，你認為應實行何種措施〔15分〕焊接方法及設備試題〔一〕答案〔10分〕答：利用Al、Fe等作陰極時，陰極的溫度低，電子熱放射力量很弱，不能通過熱放射供給弧柱導電所需要的電子流，從而使陰極前面消滅一空間正電荷區(qū)；該區(qū)域具有較大的電場強度及電壓，在較大的電場強度及電壓作用下，該區(qū)以電場放射及電場作用的電離產生電子，彌補熱放射力量的缺乏，滿足弧柱導電需要，這種導電機構稱為電場放射型導電機構。MIG焊，當焊接電流大于臨界電流時，熔滴以細小的顆粒，很大的加速度，呈束流狀過渡，這種過渡形式被稱為射流過渡。答：對于肯定的加熱熱源，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：正常的轉移型等離子電弧應穩(wěn)定地燃燒在鎢極與工件之間，由于某種緣由，有時會形成一個燃燒于鎢極-噴嘴-工件之間的串聯(lián)電弧，從外部觀看到兩個電弧同時存在，這就是雙弧。固有自調整：對于AlAlMIG焊，當承受較短的弧進步行焊接時，熔化系數隨電弧電壓的增大而減小，所以當弧長發(fā)生變化時，電弧本身具有恢復原來弧長的力量。這種力量被稱為弧長固有自調整作用?！睞l及AlMIG焊，當承受較短的弧進步行焊接時，配恒流特性的電源就可依靠弧長波動時產生的為固有自調整作用〕二簡答題〔45分〕

n=kI-kUK很大，利用等速送絲匹Ui uUuDn=-kDU來保證電弧弧長的穩(wěn)定，這種弧長調整作用被稱u答：熔化速度為單位時間內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有焊接電流、電弧電壓、極性接法、保護氣體的成分及焊絲直徑、電阻率、伸出長度。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，熔化速度〔系數〕增大； 3〕焊絲接正極時熔化速度較小，焊絲接負極時熔化速度較大；4〕焊絲接正極時保護氣體對熔化速度無影響，焊絲接負極時，在度；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

ArCQQ可增大熔化速答：與TIG焊相比，等離子弧焊的熱源特性有如下變化：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〕小電流電弧更加穩(wěn)定〔利用聯(lián)合電弧時〕4〕電弧的集中角更??；5〕熱源成分不同，TIG焊時加熱工件的主要熱量為極區(qū)產熱，而等離子弧焊時加熱工件的熱量有很大一局部來自弧柱。等離子弧焊接與TIG焊均承受陡降特性的電源，如利用純 Ar作等離子氣，空載電壓只需要60 80V,TIG焊空載電壓大致一樣，因此可用

TIG焊電源。如利用AH2作等離子氣，需要的空載電壓明顯高于TIG焊電源的空載電壓，不行利用 TIG焊電源〔但可將兩臺TIG焊電源串聯(lián)起來使用〕。答：可選用短路過渡MIG焊、短路過渡CQ焊、脈沖掌握MIG焊。利用熔化極氣體焊進展全位置焊接時，熔池的位置以及熔池與熔滴的相對位置始終處于變化之中，因此，熔池的保持及熔滴過渡均較困難。短路過渡工藝及脈沖 MIG焊可解決上述問題，這是由于短路過渡時電流較小，熔池體積及熔池重量較小，熔池易于保持，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展過渡，無論熔池與熔滴的相對位置如何，總能促使熔滴向熔池過渡。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，無論熔池與熔滴的相對位置如何，總能促使熔滴向熔池過渡。TIG焊設備，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，降低使用壽命；另一方面，鎢熔化后進入熔池造成焊縫夾鎢，降低焊縫機械性能；因此，TIG焊一般不使用接觸引弧。假設使用接觸引弧，應在焊接設備上附加一電流切換裝置，該掌握裝置應實現(xiàn)以下功能：

1〕鎢極與工件接觸時，將短路電流掌握在較低的水平上，僅使鎢極預熱而不致使鎢極熔化；焊接回路的電流切換為正常焊接用大電流，使電弧引燃，進展正常焊接。答：等離子弧依靠以下三種壓縮作用提高功率密度：

鎢極提起時快速將1〕水冷銅噴嘴的機械壓縮作用，水冷銅噴嘴的孔徑限制了弧柱橫截面面積的自由擴大； 2〕噴嘴冷卻水產生的冷壓縮作用，冷卻水使電弧受到冷卻，且在噴嘴內壁四周形成冷氣膜，進一步壓縮了電?。患?〕電磁壓縮，在前兩種壓縮作用下，電弧電流密度提高，電磁收縮力增大，進一步使電弧受到壓縮。當電弧受到壓縮后，電弧的電流密度及電場強度提高，從而使電弧的功率密度提高。答：等離子流力產生于錐形電弧中，錐形電弧中的電磁收縮力會導致一從小截面指向大截面的軸向分力，在該軸向分力的作用下，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。由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〕，因此總是促進熔滴過渡。由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，因此易導致指狀熔深。TIGAl、Mg及其合金時，一般承受溝通，工件很薄時，也可承受直流反接，這是因為：這些金屬及其合金外表有一層致密的氧化膜，焊接過程中必需利用陰極霧化作用去除這層氧化膜，否則會導致熔透不良，焊縫成型差等缺陷，而當承受直流反極性接法及溝通電弧時，陰極斑點產生在〔溝通時周期性地產生在〕工件上，利用陰極斑點自動查找氧化膜的性能可破除氧化膜。三〔15分〕答：不選用純Ar作保護氣體而選用ACQAr+QAQ+CQ的緣由如下：1〕利用純Ar焊接時易產生指狀熔深，參加適量的 Q及/或CQ可有效地防止指狀熔深；2〕利用純Ar焊接時，熔池金屬的外表張力大，易產生氣孔，焊縫金屬潤濕性差，易產生咬邊缺陷，參加適量的

O及/或CO可有效地較低熔池金屬外表張力，改善焊縫成形； 3〕利用純Ar焊接時，電弧陰極斑點不穩(wěn)定，易產生飄弧現(xiàn)象，參加Q及/CO后，可在熔池外表形成一層氧化膜，穩(wěn)定陰極斑點，進而使電弧穩(wěn)定，而形成的氧化膜又不斷裂開掉。四〔15分〕答：熔化極電弧焊時必需保持弧長的穩(wěn)定。等速送絲系統(tǒng)依靠自調整作用保持弧長的穩(wěn)定，自調整作用的靈敏度取決于Dn=kDI，而k又打算于焊絲直徑，焊絲直徑越大，k越小，自調整作用的靈敏度越低，m i i i因此等速送絲系統(tǒng)僅適用于細絲。等熔化曲線的方程為，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，與承受低碳鋼時焊絲相比，承受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；焊縫機械性能差；2〕嚴峻飛濺；3〕CO氣孔。緣由如下：1〕由于CO焊具有較強的氧化性，使焊絲及熔池中的焊絲中的Si、Mn含量很低，無法彌補這種燒損損失，因此熔池及熔滴中的

Si、MnC、FeH08ASi、MnC含量低，熔池結晶后的焊縫中合金元素Si、Mn含量低，使焊縫機械性能變差。此外，由于大量的 Fe被氧化成FeQ且少量FeO進入熔池及熔滴，與C發(fā)生以下反響：FeQ+C=Fe+CQ。2〕FeQCCQ在電弧的高溫作用下聚攏，壓力增大，使熔滴爆炸，引起嚴峻的飛濺。不易析出，從而導致CO氣孔。

熔池中的上述反響產生的CO氣體，六〔15分〕答：所謂弧長自動調整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整弧長，使弧長恢復到原來弧長的一種的力量。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〕，弧長主要打算于鎢極端部離工件的距離，因此自調整作用。

TIG焊電弧無弧長TIG焊焊接時通常承受恒流電源，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。波動過大將使焊縫外表的熔寬格外不均勻，電弧不穩(wěn)，甚至熄滅。由于只要保持導電嘴或鎢極端部離工件的距離不變就可穩(wěn)定弧長，因此，假設肯定要保持弧長穩(wěn)定，可通過將弧壓反響到焊炬驅動電機掌握回路中，形成焊炬高度位置自調整系統(tǒng)，保持焊炬離工件外表的位置不變，從而穩(wěn)定弧長。焊接方法及設備試題〔二〕答案名詞解釋〔共5小題，每題2分，共10分〕電磁收縮效應固有自調整小孔效應電場放射型陰極區(qū)導電機構電弧功率密度，電弧加熱斑點二簡答題〔共45分〕熔化極氣體保護焊通常選用哪些保護氣體？它們各有何特點？〔9分〕TIG焊為什么易產生直流重量？直流重量有何危害？如何防止？〔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〕7分〕4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〕5COH08Mn2SiAMnSi量較高的焊絲？如選用H08A將導致何種危害？〔9分〕6TIG焊焊接時為什么一般選用直流正極性接法？〔〔以下任選三題〕

6分〕三一般短路過渡CO2焊適用的焊絲直徑為?80?130A,18?22V,否則會造成很大的飛濺,請解釋緣由。〔15分〕四1〕粗絲埋弧焊為什么必需選用弧壓反響送絲系統(tǒng)？如何匹配電源？將焊絲由5mm改為后，電弧電壓及電流調整范圍如何變化？為什么 ？〔作圖說明〕〔15分〕五自動TIG焊電弧有無弧長自調整作用？為什么？弧長波動影響哪些焊縫外形尺寸？弧長波動過大時會引起何種后果？假設要保持弧長穩(wěn)定，你認為應實行何種措施〔15分〕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別要求，并解釋其緣由。〔15分〕焊接方法及設備試題〔二〕答案—名詞解釋〔10分〕1答：電流流過導體〔如電弧或熔滴〕時，整個電流可看作由很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力，使導體的斷面具有收縮的趨勢，這種效應被稱為電磁收縮效應。Al及AlMIG焊，當承受較短的弧進步行焊接時，熔化系數隨電弧電壓的增大而減小，所以當弧長發(fā)生變化時，電弧本身具有恢復原來弧長的力量。這種力量被稱為弧長固有自調整作用。 〔或對i u于Al及Al合金MIG焊，當承受較短的弧進步行焊接時， n=kI-kU中的Kui u流特性的電源就可依靠弧長波動時產生的節(jié)作用〕

Dn=-DkU來保證電弧穩(wěn)定，這種弧長調整作用被稱為固有自調答：在進展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，熔化金屬被排擠到小孔四周，隨著等離子弧在焊接方向的移動，熔化金屬沿電弧四周熔池壁向熔池前方移動，于是小孔跟著等離子弧向前移動。穩(wěn)定的小孔是不加襯墊實現(xiàn)單面焊雙面成形的最正確方法。AL、Fe、Cu等作陰極時，陰極的溫度低，電子熱放射力量很弱，不能通過熱放射供給弧柱導電所需要的電子流，從而使陰極前面消滅一空間正電荷區(qū)，該區(qū)域具有較大的電場強度及電壓，在較大的電場強度及電壓作用下，該區(qū)以電場放射及電場作用的電離產生電子，彌補熱放射力量的缺乏，滿足弧柱導電需要，這種導電機構稱為電場放射型導電機構。答：對于肯定的加熱熱源，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。二簡答題〔共45分〕1答：1〕AlAl合金、MgMg合金通常選用Al+He作保護氣體，這是由于該混合氣體具有良好的工藝特點：a〕熔滴沿軸向過渡，飛濺?。籦〕熔深呈碗形；c〕電弧溫度高、熔透力量強。焊接不銹鋼時選用ACQAQAQ+CO,這是由于是：a〕Ar焊接時易產生指狀熔深，2參加適量的Q及/或CQ可有效地防止指狀熔深；b〕利用純Ar焊接時，熔池金屬的外表張力大，易產生氣孔，焊縫金屬潤濕性差，易產生咬邊缺陷，參加適量的 Q及/或CQ可有效地較低熔池金屬外表張力，2改善焊縫成形；c〕Ar焊接時，電弧陰極斑點不穩(wěn)定，易產生飄弧現(xiàn)象，參加在熔池外表形成一層氧化膜，陰極斑點，使電弧穩(wěn)定，而形成的氧化膜又不斷裂開掉。焊接低碳剛及低合金鋼時可選用CQ氣體，這是由于該氣體具有如下同一特點：敷速度快；b〕H氣孔不敏感；3〕本錢低。

Q及/CQ后，可a〕熔透力量大，熔TIG焊時電弧的極性周期性變化，在正極性半波，鎢極為陰極，電子放射力量強，電弧電導率高，電弧電壓及再引燃電壓小。在反極性半波，工件為陰極，電子放射力量低，電弧的電導率低，電弧電壓及再引燃電壓大。因此正極性半波與反極性半波的電壓不對稱，這種電壓的不對稱導致的電流的不對稱，正極性半波電流大，而反極性半波小，從而形成了一從工件指向鎢極的直流電流重量。直流重量的危害為：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，消退直流重量的方法是在焊接回路中加上適當的電容，利用電容的通交隔直作用，消退直流重量。答：AI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，其緣由是：1〕電弧為蹀形，陰極霧化作用大，可有效地避開射滴過渡時易產生的焊縫起皺皮及外表形成黑粉的現(xiàn)象。

2〕由于承受了恒流電源，焊接過程中弧長在—定范圍內變化時，焊接電流始終保持不變，因此焊縫外形和熔深格外均勻。3〕亞射流電弧焊接的焊縫為“碗形”，避開了指狀熔深引起的熔透不良等缺陷。答：1〕由于水冷銅噴嘴的冷卻作用，弧柱截面積受到限制，弧柱電場強度增大，電弧電壓明顯提高，因此整個靜特性曲線上移，且UTIG焊??；拘束孔道的尺寸及外形對靜特性有明顯的影響，噴嘴孔徑越小，大；等離子氣體的種類及流量不同時，弧柱的電場強度將有明顯的變化。承受混合型電弧時，下降段的斜率明顯減小，小電流電弧穩(wěn)定。答：緣由如下：由于CO焊具有較強的氧化性，使焊絲及熔池中的

U特性的平直段越小，上升段斜率增Si、MnCFe嚴峻燒損，為了彌補這種燒損損失，保證焊縫中有足夠的

Si、Mn含量很低，并抑制熔滴及熔池中的以下反響：

FeO+C=Fe+CO,因此，必需承受含Si、Mn量高的焊絲。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；焊縫機械性能差；2〕熔滴中的FeO與C反響生成的CO在電弧的高溫作用下聚攏，壓力增大，使熔滴爆炸，引起嚴峻飛濺；3〕熔池中的上述反響產生的CO氣體，不易析出，從而導致CO氣孔。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，其主要緣由為： 1〕這些金屬的外表不存在難熔的氧化物，無須陰極霧化作用； 2〕工件為陽極，工件承受電子轟擊時所釋放的大量動能和位能，轉變?yōu)闊崮?，因此焊縫窄而深，生產率高，工件變形?。粨魰r放出的熱量小，且鎢極放射電子時消耗熱量，因此鎢極上產熱少、不易過熱；同樣板厚可承受直徑較小的鎢極，電弧穩(wěn)定。

鎢極上承受正離子的轟4〕與直流反極性相比。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)定性及飛濺的主要因素。1〕是：焊絲直徑較細時，焊絲熔化速度快，

一般短路過渡二氧化碳焊只能承受直徑為 ~的細絲，其緣由因此熔滴過渡周期短、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。短路過渡二氧化碳焊時，電弧電壓與熔滴過渡頻率間的關系曲線呈開口向下的拋物線形，當電壓等于18?22V時，過渡頻率最大，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。當電弧電壓數值比正常短路電壓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。當電弧電壓低于最正確范圍時，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，當電壓過低時，焊絲未熔化的局部可能會插入熔池，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，短路頻率下降，飛濺增大，甚至導致固體焊絲的飛濺，電弧格外不穩(wěn)定。焊接電流〔送絲速度〕與熔滴過渡頻率間的關系曲線也為開口向下的拋物線形，當電流在80?130A范圍內時，過渡頻率較大，電弧穩(wěn)定，當電流小于該或大于該范圍時過渡頻率均下降，使飛濺增大。電流過小時易導致固體焊絲飛濺，而過大時，爆破能量大，細顆粒飛濺大。四〔15分〕答：1〕熔化極電弧焊時必需保持弧長的穩(wěn)定。而送絲系統(tǒng)分為等速送速及弧壓反響送絲系統(tǒng)兩m 種〔2分〕。等速送絲系統(tǒng)依靠自調整作用保持弧長的穩(wěn)定， 自調整作用的靈敏度取決于Dn=km k而 又打算于焊絲直徑，焊絲直徑越大，ki

越小，自調整作用的靈敏度越低，因此等速送絲系統(tǒng)僅適用于kik細絲?；悍错懰徒z系統(tǒng)通過送絲速度來調整弧長，而送絲速度有弧壓掌握，其靈敏度與焊絲直徑關系不大，粗絲時可保證弧長的穩(wěn)定〔4分〕。應匹配陡降特性的電源，以保證調整精度〔2分〕。2〕弧壓反響送絲系統(tǒng)的靜特性方程為：焊絲直徑影響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5mm改為后，電弧電壓及電流調整范圍變?yōu)橐粋€電流較小、電壓較大的區(qū)域，如下圖〔 5分〕。五〔15分〕答：所謂弧長自動調整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整弧長，使弧長恢復到原來弧長的一種的力量。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〕，弧長主要打算于鎢極端部離工件的距離，因此自調整作用。

TIG焊電弧無弧長TIG焊焊接時通常承受恒流電源，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。波動過大將使焊縫外表的熔寬格外不均勻，電弧不穩(wěn)，甚至熄滅。由于只要保持導電嘴或鎢極端部離工件的距離不變就可穩(wěn)定弧長，因此，假設肯定要保持弧長穩(wěn)定，可通過將弧壓反響到焊炬驅動電機掌握回路中，形成焊炬高度位置自調整系統(tǒng)，保持焊炬離工件外表的位置不變，從而穩(wěn)定弧長。六〔15分〕答：短路過渡對電源動特性的要求為：電路中要加上適宜的電感，且電感值可調；由于要保證電弧穩(wěn)定、飛濺小，就必需要求短路電流上升速度適宜，這樣才能保證縮頸產生于焊絲與熔滴間的交接處，爆破力將大局部熔滴推向熔池，并減小飛濺；此外，還必需要求短路電流峰值適宜，以保證適當的爆破能量，不至于產生較大的飛濺。而這兩方面均要求電路中串接適當的電感。由于不同直徑的焊絲和標準，要求不同的短路電流上升速度和短路電流峰值，因此要求電感可調。2短路完了之后，空載電壓恢復速度要快，以保證準時引燃電弧，防止電弧熄滅。焊接方法及設備試題〔三〕〔5210分〕熱放射型陰極區(qū)導電機構熔敷效率，熔敷速度比熱流，電弧集中系數小孔效應陰極霧化簡答題〔45分〕什么叫射流過渡臨界電流?其大小打算于哪些因素?〔7分〕MIG焊焊鋁時，一般選擇什么混合氣體，為什么？〔4分〕試比較正弦波溝通TIGTIG焊的異同點?！?分〕電弧固有自調整作用與一般自調整作用有何異同？ 〔6分〕等離子弧是依靠何種原理提高電弧溫度的？試依據電弧理論解釋。〔6分〕CO焊比埋弧焊簡潔產生氣孔？前者最易產生哪種氣孔，為什么？〔6分〕斑點力是如何產生的？對熔滴過渡有何影響？〔6分〕用TIG焊焊接時為什么一般選用直流正極性接法？〔 4分〕〔以下任選三題〕三脈沖頻率對脈沖TIG焊的工藝特點有何影響？并說明不同頻率范圍的 TIG焊的典型使用范圍 15四利用直徑為的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〕？ 分〕五試比較埋弧焊與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？ 15〔15分〕六試作出短路過渡CO焊的電弧電壓及電流波形；并說明短路過渡解釋其緣由〔15分〕焊接方法及設備試題〔三〕答案〔10分〕

CO焊對電源動特性有何特別要求，并答：WC等作陰極且電弧電流較大時，陰極的溫度高，電子熱放射力量很強，通過熱放射足以提供弧柱導電所需要的電子流，從而使陰極前面不消滅空間正電荷區(qū)，這種陰極導電機構被稱為熱放射型導電機構。熔敷效率，熔敷速度：熔化極電弧焊時，熔敷到焊縫金屬中的焊絲金屬重量與熔化的焊絲金屬重量之比被稱為熔敷效率。單位時間熔敷到焊縫金屬中的焊絲重量被稱為熔敷速度。比熱流，電弧集中系數：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，用數學公式可表示為。中的k為電弧集中系數，為一表示電弧集中程度的物理量。答：在進展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，熔化金屬被排擠到小孔四周，隨著等離子弧在焊接方向的移動，熔化金屬沿電弧四周熔池壁向熔池前方移動，于是小孔跟著等離子弧向前移動。穩(wěn)定的小孔是不加襯墊實現(xiàn)單面焊雙面成形的最正確方法。答：所謂陰極霧化是指，利用陰極斑點自動查找氧化膜的特點，去除外表的氧化膜的作用。二簡答題〔共45分〕

AlAl合金、MgMg合金MIG焊時產生射流過渡的最小電流〔或產生跳弧的最小電流〕被稱為射流過渡臨界電流。影響因素有：1〕焊絲直徑越大，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〕保護氣體種類，ArCO后，臨界電流增大，參加Q5%寸，臨界電流減小，大于5%時臨界電流增大。答：一般選用Ar+He。1〕鋁為活潑金屬必需選用惰性氣體；2〕選用Ar+He時熔滴沿軸向過渡，飛濺小，而選用純He時飛濺大；3〕AHe時熔深呈碗形，而選用純Ar時，產生指狀熔深；4〕選用AHe時電弧溫度高、熔透力量強。答：一樣點是：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，Al合金。

Al+ + --不同點：1〕正弦波溝通易產生直流重量，必需實行穩(wěn)弧措施，而方波溝通不易產生溝通重量，無需特別穩(wěn)弧措施，只需tI =tI就可保證不產生直流重量。2〕正弦波溝通TIG焊電弧不穩(wěn)定，特別是從正極性半波向反極性半波轉變的瞬間，由于反極性半波的再引燃電壓較高，電弧難以引燃，因此需實行穩(wěn)弧措施；而方波溝通TIG焊電弧格外穩(wěn)定，無需實行穩(wěn)弧措施。 3〕方波溝通TIG+ + --時間可調整，因此工藝性能易于調整，而正弦波溝通TIG焊則不行。答：一樣點：1〕均通過弧長變化時引起的熔化速度的變化來調整弧長，也就是說均以熔化速度作為調整量；2〕均承受等速送絲；3〕均適用于細絲。不同點：1〕固有自調整作用主用產生在短弧長的金屬的任何熔化極電弧焊中。

AlAlMIG焊中，而自調整作用存在于任何2〕利用固有自調整作用保持弧長穩(wěn)定時，可承受等速送絲配恒流特性電源；而利用自調整作用保持弧長穩(wěn)定時，可承受等速送絲配緩降特性的電源；3〕固有自調整作用依靠熔化系數〔或利用 k〕獲得足夠的熔化速度變化量〔Dn二kDU〕；而自調整u u作用是依靠弧長變化時電流的變化來保證獲得足夠的熔化速度變化量〔

Dn=-kDI〕。i答離子弧依靠依靠以下三種壓縮作用提高電弧溫度：1〕水冷銅噴嘴的機械壓縮作用，水冷銅噴嘴i的孔徑限制了弧柱的橫截面面積的自由擴大；

冷卻水的冷壓縮作用，冷卻水使電弧受到冷卻，且在噴嘴內壁四周形成冷氣膜進一步壓縮了電??；及3〕電磁壓縮，在前兩種壓縮作用下，電弧電流密度提高，電磁收縮力增大，進一步使電弧受到壓縮。當電弧受到壓縮后，電弧的電流密度極及電場強度提高，從而使電弧的溫度提高。答：CQ焊時，由于熔池外表沒有熔渣掩蓋，且CQ氣流有冷卻作用，熔池的凝固速度較快，因此CO焊焊縫比埋弧焊簡潔產生氣孔，可能產生的氣孔有： CQ氣孔、H氣孔、N氣孔等。最易產生的是N氣孔，這是由于：1〕CQ焊的焊接區(qū)具有較大的氧化性， H易被結合成羥基，因此不H氣孔；2〕CO氣孔產生的根源為以下反響：FeO+C=CO+Fe二氧化碳焊絲中含有足夠的Si、Mn可阻擋該反響，因此CO氣孔也不易發(fā)生。3〕假設保護不好，空氣侵入焊接區(qū)， N氣孔極易發(fā)生。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，此處強烈蒸發(fā)，金屬蒸汽導致蒸發(fā)反力；2〕帶電粒子的撞擊力，由于電流從斑點進入電極，斑點的電流密度很大，受到大量帶電粒子的撞擊；3〕電流通過斑點時，在熔滴或熔池中形成錐形導電區(qū)，電磁收縮力形成一軸向分力，該分力亦構成斑點力。對熔滴過渡的作用打算于電弧的形態(tài)，當斑點位于熔滴的底部時，阻礙熔滴過渡，當掩蓋整個熔滴時，不阻礙過渡，甚至促進過渡。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，其主要緣由為： 1〕這些金屬的外表不存在難熔的氧化物，無需陰極霧化作用； 2〕工件為陽極，工件承受電子轟擊時所放出的大量動能和位能，轉變?yōu)榇罅康臒崃浚虼撕缚p窄而深，生產率高，工件變形??；子的轟擊時放出的熱量小，且鎢極放射電子時消耗熱量，因此鎢極上產熱少、不易過熱；性相比。同樣板厚可承受直徑較小的鎢極，電弧穩(wěn)定。

鎢極上承受正離與直流反極三〔15分〕答：依據脈沖頻率范圍，脈沖TIGTIGTIG焊及低頻脈沖TIG焊三種：承受低頻脈沖〔?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區(qū)及焊接變形；〔3〕易于掌握焊縫成形焊接熔池凝固速度快，高溫停留時間短，所以既能保證肯定熔深，又不易產生過熱、流淌或燒穿現(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〕焊縫質量好脈沖TIG焊焊縫由焊點相互重疊而成，后續(xù)焊點的熱循環(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猛烈的攪拌作用，且熔池的冷卻速度快，高溫停留時間短，因此焊縫金屬組織細密，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。承受中頻脈沖〔10?500Hz〕時，TIG焊的工藝特點是：小電流下電弧格外穩(wěn)定，且電弧力不象高頻TIG焊那樣高，因此該工藝適于手工焊接mm以下的薄板。承受高頻脈沖〔10~20kHz〕時，TIG焊的工藝特點是：〔1〕電磁收縮效應增加，電弧剛性增大，高速焊時可避開因陽極斑點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，電弧熔透力量增大；〔3〕熔池受到超聲波振動，其流淌性增加，焊縫的物理冶金性能得以改善，有利于焊縫質量的提高；3〕在較大的焊接速度下，能夠保證焊道連續(xù)、不產生咬邊和反面成形不良等缺陷。因此，這種工藝特別適用于薄板的高速自動焊。四〔15分〕H08MnA旱絲焊接低碳鋼時，應承受等速送匹配緩降特性電源，這是因為等速送絲系統(tǒng)通過電弧的自調整作用保持弧長的穩(wěn)定性，電源的外特性打算了弧長調整的靈敏度及精度，當電弧靜特性為緩降特性時，承受平特性電源時具有最高的精度及靈敏度。精度：當焊炬離工件的高度波動時，弧長自動調整完成后，焊絲伸出長度變化，等熔化曲線位置發(fā)生變化，因此將產生靜態(tài)誤差，該誤差的大小與電源的外特性有關，當外特性為緩降特性時，弧長誤差較小，如圖1所示。m靈敏度：這種調整方式是以熔化速度為調整量來調整的，即通過弧長發(fā)生變化時熔化速度的變化量 Dumi來調整弧長，靈敏度正比于Du=kDI，弧長波動量肯定時，電流變化量降特性時DI較大，如圖2所示。i通過調整送絲速度調整電流，通過調整電源的外特性調整電壓。

DI越大，靈敏度越高，而承受緩五〔15分〕答：埋弧焊時熔池存在時間較長冶金反響較充分。其主要的冶金反響如下：1〕硅、錳復原反響及脫氧反響：2Fe+〔SiO2〕=2〔FeO〕+SiFe+〔MnO〕=〔FeO〕+Mn碳的燒損：C+O=CO雜質S、P的限制氫氣孔的去除CaF2=CaF+FH+F=HFH+MnO=OH+MnH+S2=iSOiOCO焊時熔池存在時間較短，冶金反響的時間較短，主要冶金反響如下：合金元素及Fe的氧化反響Si+2O=SiO2

Mn+O=MnOC+O=COFe+O=FeO脫氧反響O

+2FeFeO+Mn=MnO+Fe2埋弧焊利用硅、錳復原反響向焊縫中施加合金元素，而六〔15分〕短路過渡對電源動特性的要求為：電路中要加上適宜的電感，且電感值可調；

CQ焊通過焊絲向焊縫過渡合金元素。由于要保證電弧穩(wěn)定，飛濺小，就必需要求短路電流上升速度適宜，這樣才能保證縮頸產生于焊絲與熔滴之間的交接處，爆破力將大局部熔滴推向熔池，飛濺較?。淮送猓€必需要求短路電流峰值適宜，以保證適當的爆破能量，進一步確保不產生大的飛濺。而這兩方面均要求電路中串接適當的電感，由于不同直徑的焊絲和標準，要求不同的短路電流上升速度和短路電流峰值，因此要求電感可調。短路完了之后，空載電壓恢復速度要快，以保證準時引燃電弧，防止電弧熄滅。焊接方法及設備試題〔四〕一〔10分〕1 電場放射型導電機構2 射流過渡3功率密度、加熱斑點4電弧靜特性5電子放射、電子逸出功二1〔45分〕什么是熔化速度，影響因素有哪些？〔7分〕2利用熔化極氣體保護焊進展全位置焊接可選擇哪些焊接方法及熔滴過渡方式？〔9分〕3 TIG焊為什么一般不使用接觸引弧，假設使用接觸引弧，應在焊接設備上作哪些改進？〔 7分〕等離子流力是如何產生的？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〕鎢極氬弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護焊各要選擇什么外形的電源外特性?〔6分〕三利用MIG焊低合金鋼時，為什么一般不用純氬作保護氣體？一般選擇什么混合氣體？為什么分〕

？〔15四為什么說等速送絲系統(tǒng)僅適用于細絲？應匹配什么外特性的電源？為什么？五利用CQ2焊焊接低碳鋼時，一般應中選擇什么焊絲？如錯用埋弧焊焊絲〔為什么〔15分〕焊接方法及設備試題〔四〕答案

〔15分〕H08A，會消滅什么后果？〔10分〕電場放射型導電機構答：利用Al、Fe等作陰極時，陰極的溫度低，電子熱放射力量很弱，不能通過熱放射供給弧柱導電所需要的電子流，從而使陰極前面消滅一空間正電荷區(qū)；該區(qū)域具有較大的電場強度及電壓，在較大的電場強度及電壓作用下，該區(qū)以電場放射及電場作用的電離產生電子，彌補熱放射力量的缺乏，滿足弧柱導電需要，這種導電機構稱為電場放射型導電機構。射流過渡MIG焊，當焊接電流大于臨界電流時，熔滴以細小的顆粒，很大的加速度，呈束流狀過渡，這種過渡形式被稱為射流過渡。功率密度、加熱斑點答：對于肯定的加熱熱源，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。電弧靜特性答：在穩(wěn)定狀態(tài)下，肯定長度的電弧的電壓與電流之間的關系，被稱為電弧的靜特性。有三個特性段：下降段、平特性段及上升段。電子放射、電子逸出功出功。二簡答題〔共45分〕1什么是熔化速度，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有焊接電流、電弧電壓、極性接法、保護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，隨著電弧電壓的減小，熔化速度〔系數〕增大〔 1分〕；3〕焊絲接正極時熔化速度較小，焊絲接負極時熔化速度較大〔1分〕；4〕焊絲接正極時保護氣體對熔化速度無影響，焊絲接負極時，在 Ar弧中COQ可增大熔化速度〔1分〕；5〕焊絲直徑越小或電阻率越大或伸出長度越長，分〕.2利用熔化極氣體保護焊進展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CQ焊、脈沖掌握MIG焊。

熔化速度越大〔19分〕利用熔化極氣體焊進展全位置焊接時，熔池的位置以及熔池與熔滴的相對位置始終處于變化之中，因此，熔池的保持及熔滴過渡均較困難〔 3分〕。短路過渡工藝及脈沖MIG焊可解決上述問題，這是由于短路過渡時電流較小，熔池體積及熔池重量較小，熔池易于保持，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展過渡，無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〕。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，無論熔池與熔滴的相對位置如何，總能促使熔滴向熔池過渡?！? TIG焊為什么一般不使用接觸引弧，假設使用接觸引弧，應在焊接設備上作哪些改進？〔

3分〕7分〕答：對于一般TIG焊設備，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，降低使用壽命；另一方面，鎢熔化后進入熔池造成焊縫夾鎢，降低焊縫機械性能；因此，TIG焊一般不使用接觸引弧〔3分〕。假設使用接觸引弧，應在焊接設備上附加一電流切換裝置，該掌握裝置應實現(xiàn)以下功能：

1〕鎢極與工件接觸時，將短路電流掌握在較低的水平上，僅使鎢極預熱而不致使鎢極熔化〔

2分〕；2〕鎢極提起時快速將焊接回路的電流切換為正常焊接用大電流，使電弧引燃，進展正常焊接〔 2分〕。4等離子流力是如何產生的？對熔滴過渡及焊縫成形有何影響？〔7分〕答：等離子流力產生于錐形電弧中，錐形電弧中的電磁收縮力會導致一從小截面指向大截面的軸向分力，在該軸向分力的作用下，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?！?分〕由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〕，因此總是促進熔滴過渡?！灿捎诘入x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，因此易導致指狀熔深。〔5 用TIG焊焊接鋁及鋁合