焊接技术作业及部分答案

焊接技术作业及部分答案
第⼆章
1、简述焊接电弧的引燃⽅法。

（⼀）接触引弧应⽤场合：焊条电弧焊熔化极⽓体保护焊
（⼆）⾮接触引弧应⽤场合:钨极氩弧焊和等离⼦弧焊。

2、说明焊接电弧的结构，说明焊接电弧的静特性及影响电弧静特性的因素并举例说明焊接电弧静特性的应⽤。

结构:三个区域：阳极区阴极区弧柱区
焊接电弧静特性: 在电极材料、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的关系，⼜称伏安特性。

影响电弧静特性的因素：
主要有：电弧长度、周围⽓体种类
焊接电弧静特性的应⽤
对于不同的焊接⽅法，应⽤的电弧静特性曲线段、有所不同。

静特性下降段电弧燃烧不稳定⽽很少采⽤。

焊条电弧焊、埋弧焊多半⼯作在静特性⽔平段。

焊条电弧焊、埋弧焊多半⼯作在静特性⽔平段。

熔化极⽓体保护焊、微束等离⼦弧焊、等离⼦弧焊也多半⼯作在⽔平段，当焊接电流很⼤时才⼯作在上升段。

熔化极⽓体保护焊和⽔下焊接基本上⼯作在上升段。

3、简述交流电弧连续燃烧的条件。

⼆、交流电弧连续燃烧的条件
纯电阻电路电感性电路
4、简述影响交流电弧稳定燃烧的因素和提⾼电弧稳定性的措施。

（⼀）影响交流电弧稳定燃烧的因素
1．空载电压
愈⾼，电弧就愈稳定。

2．引燃电压所需的愈⾼，电弧愈不稳定，引燃愈困难。

3．电路参数
增⼤电感L或减⼩电阻R可使电弧趋向稳定地连续燃烧。

4．电弧电流
电弧电流愈⼤，电离程度愈⾼，电弧的稳定性愈⾼。

5．电源频率
f提⾼有利于提⾼电弧的稳定性。

6．电极的热物理性能和尺⼨
发射电⼦的能⼒，尖端形状等；如钨极。

（⼆）提⾼交流电弧稳定性的措施
1．提⾼弧焊电源频率
2．提⾼电源的空载电压
3．改善电弧电流的波形
4．叠加⾼压电
5、简述空载电压的选⽤原则，常⽤的弧焊电源空载电压规定。

空载电压含义：当弧焊电源接通电⽹⽽焊接回路为开路时，弧焊电源输出端电压
选择原则：
为保证引弧容易，则需要较⾼的空载电压。

为保证焊⼯⼈⾝安全，空载电压低些为好。

降低制造成本，空载电压不宜⾼。

空载电压要适当，⼀般不⼤于100V.
6、焊接时，对弧焊电源的基本要求是什么？
对弧焊电源的具体要求是：
①引弧容易。

②保证电弧稳定燃烧。

③保证焊接⼯艺参数稳定。

④可调性好
7、什么是弧焊电源的外特性？其基本类型有哪些？
1、弧焊电源外特性的概念
含义：电源在其他参数不变的情况下，弧焊电源输出电压与电流之间的关系称为弧焊电源的外特性基本类型
①下降外特性：
随着电流的增⼤，输出电压随之下降。

②上升外特性：
随着电流的增⼤，输出电压随之上升。

③平外特性：
随着电流的增⼤，输出电压不变。

8、为什么焊条电弧弧焊要采⽤具有陡降外特性的电源？等速送丝式熔化极⽓体保护电焊要采⽤具有平外特性的电源？
原因: 由于焊条电弧焊，静特性曲线的⼯作段在平特性区，所以只有下降的特性曲线才与其有交点A ，此时电弧可在电压为UA 和焊接电流IA的条件下稳定燃烧。

对于等速送丝式焊机，焊接速度不变，采⽤缓降或平外特性电源。

对于变速送丝式焊机，焊接速度能单独调节，采⽤陡降外特性电源。

第三章
⼀、碳钢、低合⾦钢焊接性、1、什么是⾦属材料的焊接性？
⾦属材料的焊接性—就是指⾦属材料适应焊接加⼯的能⼒以及焊接加⼯以后能否满⾜使⽤条件下安全运⾏的能⼒。

⼆、⼯艺焊接性与使⽤焊接性有什么不同？
材料的焊接性包括两个⽅⾯的内容：
◆⼀是焊接⼯艺⽅⾯的要求—⼯艺焊接性
它是指在指定的焊接⼯艺条件下，获得组织、性能均匀⼀致，⽆缺陷的焊接接头的能⼒；即对焊接缺性的敏感程度。

◆另⼀⽅⾯是焊接使⽤性能要求—使⽤焊接性
指焊接接头满⾜所规定的使⽤性能的程度。

包括常规的⼒学性能及特定条件下的性能，如抗脆性断裂性能，疲劳性能，耐腐蚀性能等。

2、什么是碳当量？
把钢中各合⾦元素（包括碳）的含量，按其作⽤换算成相当于碳的量（碳当量）；
如何利⽤碳当量法评定⾦属的焊接性？
按碳当量⼤⼩，判断材料的裂纹的敏感性，⽤以评定材料的⼯艺焊接性。

3、为什么热影响区的最⾼硬度可以说明⾦属材料对冷裂纹的敏感性？
碳当量越⾼，热影响区产⽣脆硬组织倾向越⼤，产⽣冷裂的倾向越⼤。

即焊接性变差
4、碳当量( 低 )时，钢的淬硬冷裂倾向不⼤，焊接性优良。

5、国际焊接学会的碳当量计算公式只考虑了( 化学成分 )对焊接性的影响，⽽没有考虑其他因素对焊接性的影响。

6．中碳钢焊接时为啥容易会出现冷裂、晶粒粗⼤问题，中碳钢焊接时，焊接⼯艺要点是什么？
◆过热倾向热导率降低；C促使奥⽒体晶粒长⼤；过热倾向较⼤。

◆热裂倾向◇变形能⼒降低，强度增加，拉应⼒增加◇C含量增加，偏析严重
◇弧坑裂纹敏感◇热裂敏感
◆冷裂倾向◇变形能⼒降低，强度增加，拉应⼒增加
◇C含量增加，强度增加，过热粗晶，脆硬组织倾向⼤◇对冷裂敏感。

⑵⼯艺要点
1预热◆降低温度梯度，降低应⼒；
◆降低冷速，防脆硬组织；
◆35和45钢通常预热150℃～250℃。

2⼩qv 防过热粗晶。

3低氢焊条
4等强（或强度稍低）改变焊缝成分，使C含量降低，增加合⾦元素，防裂纹产⽣。

5焊后处理◆焊后保温，降低冷速，脱氢；
◆焊后⽴即消除应⼒处理，回⽕温度600～650℃。

7．以冷轧低碳钢焊接为例，说明热影响区的过热区的特点。

8．分析低碳调质钢焊接时可能出现的最⼤的两个问题？简述低碳调质钢的焊接⼯艺要点。

低碳调质钢在焊接时需要解决的问题：⼀是防⽌裂纹；⼆是在保证获得⾼强度的同时，提⾼焊缝⾦属和热影响区的韧性。

低碳调质钢的焊接⼯艺要点
⼀是要求在马⽒体转变时的速度不能太快，使马⽒体能够发⽣“⾃回⽕”过程，以免产⽣冷裂纹；
⼆是要使热影响区在800～500℃之间的冷却速度⼤于产⽣脆性混合组织的临界冷却速度。

9．中碳调质钢焊接时容易出现哪些问题？即中碳调质钢⼀般要求焊后调质处理
焊缝中的热裂纹焊接冷裂纹热影响区脆化热影响区软化
10．低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，分析它们的焊接热影响区脆化机理是否相同？同⼀牌号的中碳调质钢分别在调质状态和退⽕状态下焊接，其⼯艺有什么差别？
三、奥⽒体不锈钢：
1．奥⽒体不锈钢焊接时为什么容易产⽣热影响区晶粒粗⼤及热裂纹？应如何防⽌热裂纹的产⽣？
奥⽒体不锈钢焊接时产⽣的裂纹时热裂纹，在焊缝和热影响区都可能出现。

防⽌焊缝结晶裂纹的途径主要有以下⼏点:
1）严格控制有害杂质，主要是硫、磷的数量。

2）调整焊缝⾦属为双相组织。

即奥⽒体钢中含有少量的铁素体
3）⼯艺上的措施。

为降低焊缝的热裂倾向，制定焊接⼯艺时尽可能减少熔池过热和焊接接头的残余应⼒。

减少电流是有益的。

2．1Cr18Ni9等不锈钢焊接接头产⽣晶间腐蚀的原因是什么？怎样防⽌接头的晶间腐蚀？
当⾦属与腐蚀介质接触时，就形成了为电池。

电极电位低的晶界成为阳极，被腐蚀溶解形成晶间腐蚀。

(1)降低母材和焊缝中的含碳量
（2）在钢中加⼊稳定的碳化物形成元素，如Ti、Nb等
（3）焊后进⾏固溶处理，已有晶间腐蚀倾向时。

（4）减少电流、减少敏化区间停留时间。

3．焊接奥⽒体不锈钢时，焊接材料的选⽤原则是什么？
母材的选⽤不外乎采⽤18-8Ti、18-8Nb或低碳、超低碳不锈钢两种⽅案
4．简述奥⽒体不锈钢的焊接⼯艺要点。

⑵⼯艺要点
1⼩qv ⼩能量快焊快冷防过热，热裂，晶间腐蚀。

尽量采⽤能量集中程度⾼的焊接⽅法
2 A焊条等成分原则，耐蚀，加⼊Ti稳定化防晶间腐蚀。

3 必要时焊后热处理稳定化退⽕（850 ℃），保温2⼩时，使晶内铬充分扩散到晶界，消除晶界贫铬；⼩件固溶处理；
⼆、有⾊⾦属
1．铝及铝合⾦焊接时为何容易出现⽓孔？应如何防⽌⽓孔的产⽣？
2．纯铝及不同类型的铝合⾦焊接应选⽤什么成分的焊丝⽐较合理？
3．采⽤TIG焊和MIG焊焊接纯铝时，两种焊接⽅法对⽓孔的敏感性是否相同？
4．钛及钛合⾦的焊接性如何？焊接时为啥应对⾼温区加强保护？
5．⽤于焊接钛及钛合⾦的焊接⽅法有哪⼏种？
7、摩擦焊焊接过程——摩擦焊接过程的⼀个周期，可分成摩擦加热过程、制动和顶锻焊接过程两部分。

焊接⽅法：
1、碳钢焊条和低合⾦钢焊条焊条电弧焊焊接电流的⼀般原则，
2、E430
3、E5015焊条型号和牌号，碱性焊条（低氢焊条）、酸性焊条特点
焊条表⽰⽅法
EXXXX
其中E表⽰焊条；
前两位XX熔敷⾦属最⼩抗拉强度 (Kg/mm2)；
第三位X 焊接位置（平、仰、⽴、横）；
后两位XX电流种类，药⽪种类。

例： E4303
43熔敷⾦属最⼩抗拉强度 43(kg/mm2)
0适⽤于全⽅位焊接位置
03交、直流，正、反接。

例： E5015
50熔敷⾦属最⼩抗拉强度 50(kg/mm2)
1适⽤于全⽅位焊接位置
15直流、反接，低氢。

②按熔渣的碱度分
▲酸性焊●特点
◇熔化成渣后，氧化性较强；◇电弧稳定；◇使焊缝成型好；◇脱渣容易；◇也有除［H］作⽤。

▲碱性焊条●特点
◎在⾼温⽓氛中，⽣成HF⽓体不溶于焊缝，除［H］作⽤强；◎电弧稳定性不如酸性焊条；
◎焊缝成型、脱渣性较差；◎⽤于重要结构。

3、埋弧⾃动焊的特点及应⽤,钨极氩弧焊的特点及应⽤。

3、埋弧⾃动焊特征：电弧在封闭的空腔内燃烧（渣膜包围）
应⽤范围
容器，锅炉，造船应⽤最⼴泛；
可堆焊耐腐层，耐磨层。

可焊材料：低碳钢，低合⾦钢；
若有防过热措施，可焊不锈钢，耐热钢。

⑵特点：
①热能较集中（有压⽓压缩、冷却作⽤），适宜重要结构打底焊等；
②电流稳定（⼜稳弧器），适宜薄板
③单⾯焊双⾯成型的理想⽅法（焊丝、电极分别控制，使控制较容易）
④焊缝质量⾼，
解决了氧化问题，可焊Ti、Al等容易氧化的材料；
解决了焊缝夹渣。

⑤⽣产率低（钨极承载能⼒低）；
氩⽓贵，设备控制复杂。

⑶应⽤①⼏乎可以焊接所有的⾦属和合⾦，但由于成本⾼，⼀般主要⽤于：
不锈钢；耐热钢；铝、铜、钛有⾊⾦属。

②适宜厚度≤3mm的薄板的焊接；适宜打底焊和全位置焊。

4、简述电阻点焊接头的形成过程（预压Fw>0、I=0；通电加热压⼒Fw>0，I>0；冷凝结晶压⼒Fw>0，I=0）
焊件装配成搭接接头，并在两电极之间压紧、利⽤电阻热熔化母材⾦属，形成焊点的电阻焊⽅法称为点焊。

5、电阻对焊⽅法——是将⼯件装配成对接接头，使其端⾯紧密接触，利⽤电阻热加热⾄塑性状态，然后迅速施加顶锻⼒完成焊接的⽅法。

6、摩擦焊⽅法——是⼀种压焊⽅法，它是在外⼒作⽤下，利⽤焊件接触⾯之间的相对摩擦运动和塑性流动所产⽣的热量，使接触⾯及其临近区⾦属达到粘塑性状态并产⽣适当的宏观塑性变形，通过两侧材料间的相互扩散和动态再结晶⽽完成焊接的。

第⼀节电弧熔化焊的基本过程
热过程
冶⾦反应过程
应⼒应变过程
⑴热过程特点局部集中性瞬时性
瞬时性影响冷却时间的因素线能量qv ●材料热导率λ●热源能量集中程度●预热●焊后保温●多层焊
过热区是焊缝最薄弱的区域，要求：宽度越⼩越好；焊接接头应尽量避免硬脆组织，特别是粗晶硬脆组织。

◆氢对焊接接头性能的影响
●⽓孔随温度降低晶格转变，氢溶解度下降，过饱和析出⽣成氢⽓孔；
●裂纹
原⼦氢［H］在固态⾦属中有⼀定的扩散能⼒；
过饱和的［H］扩散聚集在缺陷处，［H］结合成H2，⽓体压⼒是缺陷扩展成裂纹。

◆减少氢的措施
●杜绝来源清理、⼲燥焊条、⼯件等
●冶⾦反应⽤低氢（碱性）焊条，药⽪中有⼤量的CaF，⾼温下使［H］⽣成HF不溶⽓体。

●焊后脱氢热处理：使氢逸出
焊接应⼒和变形产⽣的根本原因不均匀的热过程，产⽣了残余压缩变形区。

⽓孔是指焊缝表⾯或内部形成的连续的或不连续的空洞。

原因：⽓孔的形成是由于熔池⾦属中的⽓体在⾦属结晶凝固前未能及时逸出，从⽽以⽓泡的形式残留在凝固的焊缝⾦属内部或出现在焊缝表⾯。

危害：
①⽓孔的存在减少了焊缝⾦属的有效⼯作断⾯，显著地降低⾦属的强度和塑性。

②造成应⼒集中，引起裂纹，严重地影响到动载强度和疲劳强度。

③弥散⼩⽓孔虽然对强度影响不显著，但会引起⾦属组织疏松，导致塑性、⽓密性和耐腐蚀性降低。