机械制造基础第十二章焊接与材料切割习题解答

第十二章 焊接与材料切割
习题解答
12-1何谓焊接电弧?试述焊接电弧基本构造及温度、热量分布。
答：焊接电弧是指由焊接电源供给的、具有一定电压的两极间或电极与焊件间，在气体介质中产生强烈而持久的放电现象。
焊接电弧构造包括：阴极区，热量占38％，温度2400K；阳极，热量占42％，温度2600K；弧柱区，热量占20％，温度6000-8000K。
E4303：熔敷金属抗拉强度≥43MPa，平、立、仰、横全位置焊接，交流或直流正、反接，氧化钛钙型药皮。
E5015：熔敷金属抗拉强度≥50 MPa，平、立、仰、横全位置焊接，直流反接，低氢钠型药皮。
焊条牌号首字母“J”（或汉字“结”）表示结构钢焊条。牌号前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最低值（MPa），牌号第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类。
E4303 E5015 J423 J506
答：国标中碳钢焊条型号用大写字母“E”和四位数字表示。“E”表示焊条，前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值；第三位数字表示焊条的焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置焊接（平、立、仰、横），“2”表示焊条适用于平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。
适用于含碳量较高的高碳钢、铸铁、硬质合金及高速钢的焊接
氧化焰
温度可达3100-3300℃，易形成气孔，部分合金元素在焊接时被烧损。
焊接黄铜
12-12何谓焊接性?影响焊接性的因素是什么?如何来衡量钢材的焊接性?
答：焊接性指被焊金属在一定的焊接工艺条件下（焊接方法、焊接材料、工艺参数、结构型式），获得优质焊接接头的难易程度，即对焊接加工的适应性。
焊接变形的矫正措施有：机械矫正法、火焰矫正法。
12-7从减少焊接应力考虑，拼焊如图12-42所示的钢板时应怎样确定焊接顺序?
答：上图构件的拼焊顺序应考虑先焊短焊缝，再焊直通长焊缝，使短焊缝有较大的横向收缩余地，从而减小残余应力。据此该构件的焊接顺序设计如下：
说明：薄板件焊接，且焊缝不长时，可以用手工电弧焊接；当构件为厚板，且焊缝较长时用埋弧自动焊。
电阻焊
电流大，生产率高，焊缝表面平整光洁，质量好，过程简单，易机械化，自动化，变形小，不需填充金属，劳动条件好，设备复杂，耗电量大，对工件厚度和接头形式有一定限制。
点焊用于<4mm薄板搭接，广泛应用于汽车、飞机、仪表、电子等部门中；缝焊适用于焊接<3mm的，有密封要求的薄板搭接结构，如油箱、管道；对焊适用于焊接受力大的重要工件，如切削刀具、建筑用钢筋等，也用于异种金属焊接。
12-8预防产生焊ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ应力的措施有哪些?
答：预防措施有：整体或局部预热；选择合理的焊接顺序；锤击焊缝；焊后退火。
12-9埋弧焊与焊条电弧焊相比具有哪些特点?埋弧焊为什么不能代替焊条电弧焊?
答：埋弧焊有以下特点：生产率高、焊接质量好、节省材料、电能、改善工人劳动条件。但是，埋弧焊对短焊缝、曲折焊缝、薄板焊接困难，设备较贵，焊接时看不到电弧，不能及时发现问题。
12-6焊接变形的基本形式有哪些?如何预防和矫正焊接变形?
答：焊接变形的基本形式有收缩、角变形、弯曲、扭曲、波浪。
预防焊接变形的方法有：
①合理的结构设计：尽量减少焊缝的数量、长度及截面积；焊缝尽量对称布置，避免密集与交叉；尽量选用型材、冲压件代替板材拼接，减少焊缝数量和变形。
②采用必要的工艺措施：反变形法、刚性固定法、选择合理的焊接顺序
12-2什么是直流弧焊机的正接法、反接法?应如何选用?
答：直流正接：工件接电源正极，焊条接电源负极。适用于工件受热较大，焊接厚大工件。直流反接：焊条接电源正极，工件接电源负极。适用于工件受热较小，焊接薄小工件。
12-3为什么碱性焊条用于重要结构?生产上如何选用电焊条?
答：碱性焊条脱硫、脱磷能力强，药皮有去氢作用，焊缝具有良好的抗裂性和力学性能，所以常用于重要结构。
生产上选用焊条要考虑：
①母材的化学成分与力学性能。一般要求焊缝金属与母材等强度；焊接特种钢时，应选用专业焊条；焊接异种钢时，采用低匹配原则。
②考虑结构的使用条件。对承受动载荷或冲击载荷的焊缝，或结构复杂、大厚度的焊件，为保证焊缝具有较高的塑性、冲击韧性、抗裂强度或低温性能要求较高，应选用碱性焊条，否则，选用酸性焊条。
12-10电渣焊、等离子弧焊、电阻焊各有何特点?各适用于什么场合?
答：
焊接方法
特点
应用场合
电渣焊
生产率高，焊接质量好，接头组织粗大。
用于水轮机、水压机、轧钢重型机械等大型设备的制造
等离子弧焊
热量集中，弧柱温度高，弧流流速大，能力强，焊接速度快，应力变形小。
用于不锈钢、耐热钢、铜、钛及钛合金、钨、钼、钴等难熔金属
③考虑焊条的工艺性。对焊前清理困难，且容易产生气孔的焊接件选用酸性焊条，若母材中碳、硫、磷等含量较高选用碱性焊条。
④考虑焊接设备条件。没有直流电焊机，选择交直流焊条；在确定了焊条牌号后，还应根据焊接件的厚度、焊接位置等条件选择焊条直径，板件越厚，焊条直径越大。
12-4下列电焊条的型号或牌号的含义是什么?并说明其用途。
J423：熔敷金属抗拉强度≥42 kgf/mm2，直流或交流，钛铁矿型药皮。
J506：熔敷金属抗拉强度≥50 kgf/mm2，直流或交流，低氢钾型药皮。
12-5熔焊接头由哪几部分组成?并以低碳钢为例，说明热影响区中各区段的组织和力学性能的变化情况。
答：1、焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成。
2、低碳钢的焊接接头热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。过热区金属处于严重过热状态，晶粒粗大，其塑性、韧度很低，容易产生焊接裂纹；正火区，金属发生重结晶，晶粒细化，力学性能好；部分相变区部分金属组织发生相变，此区晶粒大小不均匀，力学性能稍差。
12-11氧乙炔火焰按混合比不同可分为几种火焰?它们的性能和应用范围如何?
答：氧乙炔火焰按混合比不同可分中性焰、碳化焰和氧化焰。
火焰
性能
应用范围
中性焰
温度可达3000-3150℃。
应用广泛，适用于低碳钢、中碳钢、低合金钢、不锈钢、纯铜、和铝及铝合金等材料的焊接
碳化焰
温度可达2700-3000℃，火焰比中性焰长，会导致焊缝产生气孔、裂纹，同时对焊缝有渗碳作用。