焊接方法及设备试题

焊接方法及设备试题（一）

一名词解释（共5小题，每题2分，共10分）

1电场发射型阴极区导电机构

2射流过渡

3电弧功率密度，电弧加热斑点

4双弧

5电弧固有自调节二简答题（共45分）

1试说明各种主要焊接工艺参数对焊丝熔化速度的影响？（5分）

2与TIG焊相比，等离子弧焊的热源特性有哪些变化？是否可用TIG焊电源进行等离子弧焊？为什么？

（7

分）

3利用熔化极气体保护焊进行全位置焊接时，可选择哪些熔滴过渡方式，为什么？（7分）

4 TIG焊为什么一般不用接触引弧？如果需要采用接触引弧的话，应对设备做哪些改进？（7分）

5等离子弧是依靠什么原理提高电弧功率密度的？试根据电弧理论解释。（7分）

6等离子流力是如何产生的？对熔滴过渡及焊缝成形有何影响？（6分）

7用TIG焊焊接铝及铝合金时一般选用何种电源及极性，为什么？（6分）

（以下任选三题）

三利用MIG焊焊不锈钢时，为什么一般不用纯氩作保护气体？一般选择什么混合气体？为什么？（15分）

四为什么说等速送丝系统仅适用于细丝？与采用低碳钢焊丝相比，采用18-8不锈钢焊丝焊接时等熔化曲线会有什么变化？试作图说明（假定焊丝直径、伸出长度均相同）。（15分）

五利用C02焊焊接低碳钢时，如错用埋弧焊焊丝（H08A，会出现什么后果？为什么（15分）

六自动TIG焊电弧有无弧长自调节作用？为什么？弧长波动影响哪些焊缝形状尺寸？过大时会引起何种

后果？如果要保持弧长稳定，你认为应采取何种措施（15分）

焊接方法及设备试题（一）答案

一名词解释（10分）

1答：利用Al、Fe等作阴极时，阴极的温度低，电子热发射能力很弱，不能通过热发射提供弧柱导电所需要的电子流，从而使阴极前面出现一空间正电荷区；该区域具有较大的电场强度及电压，在较大的电场强度及电压作用下，该区以电场发射及电场作用的电离产生电子，弥补热发射能力的不足，满足弧柱导电需要，这种导电机构称为电场发射型导电机构。

2答：对于钢焊丝MIG焊，当焊接电流大于临界电流时，熔滴以细小的颗粒，很大的加速度，呈束流状过渡，这种过渡形式被称为射流过渡。

3答：对于一定的加热热源，单位有效加热面积上的热功率被称为电弧功率密度。电弧加热工件的有效区域被称为加热斑点。

4答：正常的转移型等离子电弧应稳定地燃烧在钨极与工件之间，由于某种原因，有时会形成一个燃烧于钨极-喷嘴-工件之间的串联电弧，从外部观察到两个电弧同时存在，这就是双弧。

5固有自调节：对于Al及Al合金MIG焊，当采用较短的弧长进行焊接时，熔化系数随电弧电压的增大而减小，所以当弧长发生变化时，电弧本身具有恢复原来弧长的能力。这种能力被称为弧长固有自调节作用。（或对于Al及Al合金MIG焊，当采用较短的弧长进行焊接时，n=k i I - k u U中的K U很大，利用等速送丝匹配恒流特性的电源就可依靠弧长波动时产生的Dn=- k u DU来保证电弧弧长的稳定，这种弧长调节作用被称

为固有自调节作用）二简答题（共45分）

1答：熔化速度为单位时间内熔化的焊丝重量或长度。影响熔化速度的主要焊接工艺参数有焊接电流、

电弧电压、极性接法、保护气体的成分及焊丝直径、电阻率、伸出长度。

1）焊接电流越大，熔化速度越大；2）电弧电压较大时电压对熔化速度无影响，电弧电压较小时，随

着电弧电压的减小，熔化速度（系数）增大；3）焊丝接正极时熔化速度较小，焊丝接负极时熔化速度较大；4）焊丝接正极时保护气体对熔化速度无影响，焊丝接负极时，在Ar弧中加入CQ或Q可增大熔化速

度；5）焊丝直径越小或电阻率越大或伸出长度越长，熔化速度越大

2答：与TIG焊相比，等离子弧焊的热源特性有如下变化：1）温度高，能量密度大；2）等离子弧的稳定性、刚直性增大；3）小电流电弧更加稳定（利用联合电弧时）4）电弧的扩散角更小；5）热源成分不同，TIG焊时加热工件的主要热量为极区产热，而等离子弧焊时加热工件的热量有很大一部分来自弧柱。

等离子弧焊接与TIG焊均采用陡降特性的电源，如利用纯Ar作等离子气，空载电压只需要60〜80V, 与TIG 焊空载电压大致相同，因此可用TIG焊电源。如利用A叶H2作等离子气，需要的空载电压明显高于TIG焊电源的空载电压，不可利用TIG焊电源（但可将两台TIG焊电源串联起来使用）。

3答：可选用短路过渡MIG焊、短路过渡CQ焊、脉冲控制MIG焊。

利用熔化极气体焊进行全位置焊接时，熔池的位置以及熔池与熔滴的相对位置一直处于变化之中，因此，熔池的保持及熔滴过渡均较困难。短路过渡工艺及脉冲MIG焊可解决上述问题，这是因为短路过渡时

电流较小，熔池体积及熔池重量较小，熔池易于保持，而且，短路过渡依靠焊丝与熔滴间的缩颈发生爆破时的爆破力进行过渡，无论熔池与熔滴的相对位置如何，总能促使熔滴向熔池过渡。

脉冲MIG焊能够在很小的线能量下实现射流过渡，熔池的体积较小，易于保持，同时射流过渡是在等离子流力作用下过渡的，无论熔池与熔滴的相对位置如何，总能促使熔滴向熔池过渡。

4答：对于一般TIG焊设备，钨极与工件接触时，焊接回路短路，回路中电流很大，钨极过热，一方面使钨极受到损伤，降低使用寿命；另一方面，钨熔化后进入熔池造成焊缝夹钨，降低焊缝机械性能；因此，TIG焊一般不使用接触引弧。

如果使用接触引弧，应在焊接设备上附加一电流切换装置，该控制装置应实现下列功能：1）钨极与

工件接触时，将短路电流控制在较低的水平上，仅使钨极预热而不致使钨极熔化；2）钨极提起时迅速将

焊接回路的电流切换为正常焊接用大电流，使电弧引燃，进行正常焊接。

5答：等离子弧依靠下列三种压缩作用提高功率密度：

1）水冷铜喷嘴的机械压缩作用，水冷铜喷嘴的孔径限制了弧柱横截面面积的自由扩大；2）喷嘴冷却

水产生的冷压缩作用，冷却水使电弧受到冷却，且在喷嘴内壁附近形成冷气膜，进一步压缩了电弧；及3）电磁压缩，在前两种压缩作用下，电弧电流密度提高，电磁收缩力增大，进一步使电弧受到压缩。

当电弧受到压缩后，电弧的电流密度及电场强度提高，从而使电弧的功率密度提高。

6答：等离子流力产生于锥形电弧中，锥形电弧中的电磁收缩力会导致一从小截面指向大截面的轴向分力，在该轴向分力的作用下，电弧中会形成一从小截面指向大截面的高速高温气流，该气流形成的力即等离子流力。

由于等离子流力总是从小截面指向大截面（即从焊丝指向工件），因此总是促进熔滴过渡。由于等离子流力在电弧的径向分布不均匀，中心处特别大，而周边很小，因此易导致指状熔深。

7答：用TIG焊焊接Al、Mg及其合金时，一般采用交流，工件很薄时，也可采用直流反接，这是因为：这些金属及其合金表面有一层致密的氧化膜，焊接过程中必须利用阴极雾化作用去除这层氧化膜，否则会导致熔透不良，焊缝成型差等缺陷，而当采用直流反极性接法及交流电弧时，阴极斑点产生在（交流时周期性地产生在）工件上，利用阴极斑点自动寻找氧化膜的性能可破除氧化膜。

三（15分）答：不选用纯Ar作保护气体而选用A叶CQ或Ar+Q或A叶Q+CQ的原因如下：

1）利用纯Ar焊接时易产生指状熔深，加入适量的O2及/或CO可有效地防止指状熔深；2）利用纯Ar

焊接时，熔池金属的表面张力大，易产生气孔，焊缝金属润湿性差，易产生咬边缺陷，加入适量的O及/ 或CO可有效地较低熔池金属表面张力，改善焊缝成形；3）利用纯Ar焊接时，电弧阴极斑点不稳定，易

产生飘弧现象，加入Q及/或CO后，可在熔池表面形成一层氧化膜，稳定阴极斑点，进而使电弧稳定，而形成的氧