焊接部分思考题解答Word格式.docx
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保护气体是H2与CO，H2占50%左右
保护气体是CO与CO2，H2＜5%，因此称低氢焊条
电弧稳定，可用交流或直流焊接
药皮中氟化物恶化电弧稳定性，需用直流焊接，药皮中增加稳弧剂后，方可交直两用
焊接电流大，焊缝成形好，但熔深较浅
焊接电流较小（10%）、焊缝成形稍差、易堆高，熔深较深
可长弧操作，要求不严
须短弧操作，电流适当，否则产生气孔
对水锈产生的敏感性不大，焊条在焊前经150～200℃烘干1小时即可，若不吸潮，可不烘干
对水锈产生气孔的敏感性较大，焊条在使用前应经300～350℃烘干1～2小时，而后放保温筒中保存使用
熔渣呈玻璃状，易脱渣
熔渣呈结晶状，坡口第一层脱渣较困难
焊接时烟尘较少
焊接时烟尘稍多，产生HF有读性气体，应加强通风
药皮成分氧化性强、易腐蚀有用合金，合金元素过渡性差
药皮成分有还原性、合金烧蚀少，合金元素过渡效果好
脱硫、脱磷能力差，抗裂性差
有较多CaO，脱硫、脱磷能力强，抗裂性好
焊缝中含氢量高，易生“白点”，影响塑性
焊缝中含氢量低
焊缝常温冲击韧度一般
焊缝常温、低温冲击韧度较高
用于一般钢结构，生产率高
用于锅炉压力容器的受压元件与正要结构
4．与手弧焊相比，埋弧自动焊有什么特点？
埋弧自动焊与手弧焊相比，有以下特点：
（1）生产率高埋弧自动焊使用的光焊丝可通过较大的电流（100A以上），能得到计较高的熔敷速度和较大的熔深；
焊丝很长，卷成盘状，焊接过程中连续施焊，节省了更换焊条的时间。
所以，它比手弧焊的生产率提高5～10倍。
（2）焊接质量高而且稳定埋弧自动焊焊剂供给充足，电弧区保护严密，熔池保持液态时间较长，冶金过程进行得较为完善，气体和杂质易于浮出，同时，焊接规范自动控制调节，所以，焊接质量高而稳定，焊缝成形美观。
（3）节省焊接材料对于较厚的焊件（30～25mm），可不开坡口，一次焊透，焊丝填充量减少，节约了由于加工坡口而消耗的金属材料；
而且没有焊条头的浪费，飞溅很少。
（4）改善了劳动条件埋弧自动焊看不见弧光，焊接烟雾很少。
焊接时，只要焊工调整管理埋焊机就自动进行焊接。
由于以上特点，埋弧自动焊在工业生产中已得到广泛应用，它最适于焊接批量较大的长直焊缝和较大直径的环形焊缝。
但埋弧焊也有不足之处，如焊短焊缝和曲折焊缝时，不如手弧焊灵活；
在焊接位置上仅用于平焊；
对于狭窄位置及薄板焊接，埋弧自动焊也受到一定限制。
5．CO2焊和氩弧焊各有什么特点？
CO2焊有以下特点：
（1）成本低可采用廉价易得的CO2气体代替焊剂或药皮，焊接成本仅是埋弧焊或手弧焊的40%左右。
（2）生产率高自动送进焊丝，电流密度大，电弧热量集中，熔深比手弧焊大，可减少施焊层数和角焊缝焊角尺寸，焊后没有熔渣，节省了清渣的时间，可比手弧焊提高生产率1～3倍。
（3）操作性好CO2焊是明弧焊，清楚地看到焊接过程，容易发现问题而及时调整，并且象手弧焊一样灵活，适于各种焊接位置。
（4）质量较好选用合适的焊丝并注意操作时，焊接质量还是比较好的。
由于电弧在压缩下燃烧，热量集中，因而变形和产生裂纹的倾向较小。
焊接薄板时，由于气焊。
但是，CO2的氧化作用时熔滴飞溅较为严重，因此，焊缝成形不够光滑。
另外，焊接烟尘较大，弧光强烈；
如果控制不当，很容易产生气孔。
氩弧焊特点：
（1）由于用惰性气体保护，所以适用于焊接各类合金钢、易氧化的有色金属，以及锆、钼等稀有金属。
（2）氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，而且成形美观，焊接变形小。
（3）明弧可见，便于操作，容易实现全位置自动焊接。
（4）钨极脉冲氩弧焊可焊接0.8mm以下的薄板及某些异重金属。
6．电渣焊的特点是什么？
（1）可一次焊成很厚的焊件这样能改变重型机器制造的工艺过程，用铸—焊、锻—焊的复和结构，来代替巨大的铸造或锻造整体结构，节约大量的金属材料和铸、锻设备的投资。
（2）生产率高、成本低焊接厚度在40mm以上的焊件时，不需开坡口，只要使焊接端面之间保持25～35mm的间隙就可一次焊成。
（3）焊缝金属比较纯净电渣焊的熔池保护严密，而且液态保持的时间较长，因此冶金过程进行的比较完善，熔池中的气体和杂质有较充分的时间浮出。
由于冷却条件，焊缝金属的结晶方向也利于排出低熔点杂质，故焊缝金属不易产生气孔、夹渣等缺陷。
（4）适于焊接中碳钢与金属构钢焊缝区焊后冷却速度较慢，焊接应力小，对于焊接碳当量较高的钢材不易出现淬硬组织，因而适于焊接塑性较差的中碳钢与合金结构钢。
但因焊缝区在高温停留时间较长，晶粒粗大，因此，一般都要进行焊后热处理，如火处理，以改善其性能。
7．等离子弧是怎样得到的？
解：
等离子弧是通过三种压缩效应得到的。
（1）热收缩效应当钨极与焊件之间的电弧通过水冷喷嘴时，受到喷嘴孔壁及不断流过的等离子气流的冷却作用，弧柱外围温度较低，导电截面缩小，电流集中于弧柱中心通过，其密度大大增加。
（2）机械压缩效应电弧通过喷嘴的细孔时受到的压缩作用。
（3）电磁收缩效应电弧可看成是一束平行的“导线”，其中通过同一方向的电流，其自身磁场所产生的电磁力，使这些导线互相吸引靠近，弧柱又进一步被压缩。
8．请说明激光焊的特点及其适用场合。
激光焊的特点
（1）加热过程极短（以毫秒记），精度高，热影响小，变形小，可在大气中焊接，而不需气体保护或真空环境。
（2）激光束可用反光镜改变方向，焊接过程中不用电极去接触焊件，因而可以焊接一般点焊工艺难以焊到的部位。
（3）激光可对绝缘材料直接焊接。
焊接异种金属材料比较容易，甚至能把金属与非金属焊接在一起。
（4）功率小，焊接厚度受到一定限制，主要用于焊接0.5mm以下的金属板材和直径为0.6mm以下的金属线材。
激光焊的应用
激光焊特别适用于焊接微型、密集排列、精密、受热敏感的工件。
大功率二氧化碳气体介质激光器的连续激光焊，能成功地焊接不锈钢、硅钢、铝、镍、钛等金属及其合金。
9．点焊两件薄厚不同或导热性不同的焊件时，应怎样进行焊接？
点焊两件厚度不同的焊件时，由于厚件内部电阻较大，产生较多的热量；
而薄件内部电阻较小，产生较少的热量。
另一方面，两焊件间的接触面离电极的距离也不同：
厚件一边离电极的表面较远，散热较少；
而薄件一边则相反，散热较多，结果使熔核偏向厚件。
当两焊件的厚度差别愈大，则偏向也愈大，甚至使熔核全部在厚件内，从而使焊接完全失效。
至于两焊件的导热性不同时，导热性好的材料可作为薄件看待。
焊接时，应在厚件一边采用工作表面直径或球面半径较大的电极，在薄件的一边则相反；
或在薄件一边采用电阻较大的电极，而厚件一边采用电阻较小的电极。
10．等离子弧切割与气割相比有什么特点？
试述其应用。
利用等离子弧可迅速将金属欲切部位熔化并立即吹掉而形成切口，与气割相比，等离子弧切割的特点是：
切口窄、切割边质量好、切割速度快、热影响区小及变形小。
等离子弧切割主要用于气割所不能切割的材料，如不锈钢、高合金钢、铸铁、铜、铝及其合金以及非金属。
11．焊接接头有几个区域？
各区域的组织性能如何？
焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区三部分。
（1）焊缝焊缝金属的结晶形成柱状的铸态组织，由铁素体和少量珠光体组成。
焊接时，熔池金属受电弧吹力和保护气体的吹动，使熔池底壁的柱状警惕成长受到干扰，因此，柱状晶体呈倾斜层状，晶粒有所细化。
又因焊接材料的渗合金作用，焊缝金属中锰和硅等合金元素的含量可能比母材金属高，所以焊缝金属的性能不低于母材。
（2）熔合区该区被加热到固相线和液相线之间，熔化的金属凝固成铸态组织，而未熔化的金属因加热温度过高而成为过热的粗晶粒，致使该区强度、塑性和韧性都下降，并引起应力集中，是产生裂纹、局部脆性破坏的发源地。
在低碳钢焊接接头中，熔合区虽然很窄，但在很大程度上决定着焊接接头的性能。
（3）热影响区由于焊缝附近各点受热情况不同，热影响区又分为过热区、正火区和部分相变区。
1）过热区焊接热影响区中，具有过热组织火晶粒明显粗大的区域，称为过热区。
过热区被加热到AC3以上100～200℃至固相线温度区间，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，因而该区的塑性及韧性降低。
对于易淬火硬化的钢材，此区脆性更大。
2）正火区该区被加热到AC3至AC3以上100～200℃之间，金属发生重结晶，冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织（正火组织），其力学性能优于母材。
3）部分相变区该区被加热到AC1～AC3之间的温度范围内，材料产生部分相变，即珠光体和部分铁素体发生重结晶，使晶粒细化；
部分铁素体来不及转变，具有较粗大的晶粒，冷却后致使材料晶粒大小不均，因此，力学性能稍差。
12．阐述产生焊接应力和变形的原因。
如何防止和减小焊接变形？
金属材料具有热胀冷缩的基本属性。
由于焊件在焊接过程中是局部受热且各部分材料冷却速度不同，因而导致焊件各部分材料产生不同程度的变形，引起了应力。
焊接时局部加热是焊件产生应力与变形的根本原因。
防止与减小焊接变形的工艺措施
（1）反变形法用试验或计算方法，预先确定焊后可能发生变形的大小和方向，在焊前将工件安置在与变形相反的位置上，以抵消焊后所发生的变形。
（2）加余量法根据经验，在焊件下料时加一定余量，通常为工件尺寸的0.1%～0.2%，以补充焊后的收缩，特别是横向收缩。
（3）刚性夹持法焊前将焊件固定夹紧，焊后变形即可大大缩小。
但刚性夹持法只适用于塑性较好的低碳钢结构，对淬硬性较大的钢材及铸铁不能使用，以免焊后产生裂纹。
（4）选择合理的焊接顺序如果在构件的对称两侧都有焊缝，应设法使两侧焊缝的收缩互相抵消或减弱。
13．减小焊接应力的工艺措施有那些？
（1）选择合理的焊接顺序焊接平面形工件上的焊缝，应保证焊缝的纵向余横向能比较自由地收缩，如收缩受阻，焊接应力就要加大。
（2）预热法即在焊前将工件预热到350～400℃，然后再进行焊接。
预热可使焊接金属和周围金属的温差减小，焊后又比较均匀地同时缓慢冷却收缩，因此，可显著减小焊接应力，也可同时减小焊接变形。
（3）焊后退火处理这也是最常用的、最有效的消除焊接应力的一种方法。
整体退火处理一般可消除80%～90%的焊接应力。
14．下图a）所示的拼接大块钢板的焊缝布置是否合理？
为什么？
若不合理，请加以改正。
为减少焊接应力和变形，其合理的焊接顺序是怎样的？
图a）所示的焊缝位置是不合理的在，因为其焊缝是交叉布置的，会造成金属局部热量过分集中，待冷却收缩时，可能由于双向拉应力的出现以及应力值过大而使其产生裂纹。
应采用图b）的方式布置焊缝，即错开焊缝，这样，可减少拘束应力和应力集中，从而避免裂纹。
为减少焊接应力和变形，其合理的焊接顺序见图b）的数字。
15．试比较下列钢材的焊接性。
钢号
主要化学成分WE×
100
工件板厚（mm）
C
Mn
Cu
V
Mo
09Mn2Cu
0.1
1.4
0.3
10
09MnV
0.12
1.2
50
14MnMoV
0,12
1.5
0.15
0.5
低合金结构钢常用的碳当量公式为
故09Mn2Cu的碳当量为
09MnV的碳当量为
14MnMoV的碳当量为
因为Ceq值越大，焊接性就越差，且工件板厚越厚，焊接性也越差，所以，根据已给的板厚和计算的Ceq值，便可判断：
09Mn2Cu的焊接性最好，09MnV的焊接性较好，14MnMoV的焊接性较差。
16．用灰铸铁材料制作的机床床身其导轨面有缺陷，其缺陷情况如下：
（1）加工前发现铸件有大砂眼；
（2）使用中导轨面研伤。
若对上述情况进行铸铁补焊，各应采用何种焊接方法？
（1）若加工前发现铸件有大砂眼，应采用热焊法。
因为铸件补焊后要进行机加工，这就要求补焊处硬度不能太高，否则，切削加工困难。
采用热焊法可使焊接接头无白口组织及裂纹，补焊质量较好，补焊区有较好的切削加工性。
（2）若使用中导轨面研伤，而导轨不宜拆卸，不能机加工，故应采用冷焊法。
焊后焊接接头有一定的白口，硬度高，耐磨，然后用砂轮打磨修平即可。
17．用下列板材制作圆筒形低压容器，各应采用哪种焊接方法？
（1）Q215-A钢板，厚20mm，批量生产；
（2）20钢板，厚2mm，批量生产；
（3）45钢板，厚6mm，单件生产；
（4）紫铜板，厚4mm，单件生产；
（5）铝合金板，厚20mm，单件生产；
（6）16Mn，厚20mm，单件生产；
（7）不锈钢板，厚10mm，小批生产；
（1）采用埋弧自动焊；
（2）采用缝焊；
（3）采用手弧焊或熔化极氩弧焊；
（4）采用钨极氩弧焊；
（5）采用熔化极氩弧焊；
（6）采用埋弧焊或手弧焊；
（7）采用熔化极氩弧焊。
18．中压容器的外形和尺寸如下图所示，材料全部用15MnVR（R为容器用钢），筒身壁厚10mm，输入输出管的壁厚9mm，封头厚12．7mm。
（1）试确定焊缝位置（钢板长2500mm，宽1000mm）；
（2）确定焊接方法和接头型式；
（3）确定焊接顺序。
解
（1）焊缝位置为了避免应力集中，对容器的圆弧部分或焊件壁厚相差大于3mm处需采用相应的过渡措施，同时避免焊缝密集。
见下图，容器由五段拼接而成：
Ⅰ与Ⅴ为封头，呈椭圆形，在圆弧处由30至50mm的直边过渡段。
Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ为筒身。
纵焊缝1和3与纵焊缝2相背（即相差1800）。
（2）用埋弧自动焊进行焊接。
接头用对接，不开坡口。
（3）先焊Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ段的纵焊缝1、2及3，然后焊环缝4与7，最后焊环缝5与6及用手弧焊焊接输入管及输出管。
19．试比较下图中各种焊接结构工艺性的优劣。
解a）图的结构中焊缝在机加工表面上，会破坏加工表面的精度和表面质量，而b）图的结构中焊缝的位置避开了加工表面，所以b）的结构比a）的结构合理。
c）图的结构中几条焊缝密集在一起，会造成金属局部热量过分集中，引起应力集中和裂纹，而d）图的结构中焊缝分散布置，不易产生应力集中和裂纹，所以d）的结构比c）的结构合理。
e）图的结构中几条焊缝密集在一起，会造成金属局部热量过分集中，引起应力集中和裂纹，而f）图的结构中焊缝分散布置，不易产生应力集中和裂纹，所以f）的结构比e）的结构合理。
g）图的结构中焊缝交叉布置，会由于双向拉应力的出现而使其产生裂纹，而h）图的结构中焊缝的布置是错开的，不会产生裂纹，所以h）的结构比g）的结构合理。
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