《金属焊接》课后习题参考答案完整版
《金属焊接》课后习题
第1章绪论
1-1. 什么是焊接？什么叫做焊接技术？（储运11-1 01 丛欣欣）
答：焊接：是指通过适当的手段，是两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接一体的连接方法。
焊接技术：焊接是一种重要的金属加工工艺，各种焊接方法、焊接材料、焊接工艺和焊接设备等及其基础理论的总称叫做焊接技术。
1-2. 简述焊接过程的物理实质。（储运11-1 02 顾思彤）
答：焊接的物理实质：利用局部加热、加压或两者并用的手段，克服表面不平度并消去氧化膜，使母材和焊缝金属形成共同的晶粒，达到永久性的牢固连接。
1-3. 焊接解决的主要问题是什么？（储运11-1 03 郭祝华）
答：焊接解决的问题主要有两个：一是怎样才能焊上；二是怎样才能焊好。
所谓焊上，就是顺利地将两种分离的金属连接在一起，并使它们结合部分能达到原子间的相互联系。
所谓焊好，应包括以下三方面：
（1）焊接接头的各项力学性能达到要求的指标，即能够承受使用过程中所受到的各种外力。不致发生过大的变形（特别是塑性变形），更不能出现开裂现象。（2）焊接变形要小，即经过加工或不加工能达到设计规定尺寸及形状位置公差要求，能顺利地与其他相关零部件或设备相连接，并保持良好的受力状态。（3）焊缝及焊接构件要能够使用足够长的时间，即具有良好的耐久性，并且安全可靠。在焊接件使用寿命期间，不会产生附加塑性变形或开裂而失去使用价值。
1-4. 焊接结构有哪些类型？(储运11-1 04 李丹)
答：按两焊件的相对位置，分为平接、搭接和顶接;
对接焊缝按受力方向与焊缝长度方向的关系，分为直缝和斜缝; 角焊缝
按受力方向与焊缝长度方向的关系，分为端缝和侧缝;
按焊缝连续性，分为连续焊缝和断续焊缝;
按施工位置，分为俯焊、立焊、横焊、仰焊。
随着钢结构在建筑工程中的广泛使用，钢结构施工过程中焊接质量越来越受到大家关注，钢结构焊接缺陷的存在，会对焊接钢结构的力学性能和安全使用产生重要的影响，其危害主要是缺陷端部造成严重的应力集中；削弱焊接接头承载截面；降低焊接接头的强度和致密性，导致焊接接头承载力的下降，缩短使用寿命，甚至造成焊接接头脆性断裂或结构倒塌事故。
此外，有些焊接缺陷，如焊缝浃渣、电弧擦伤等会降低焊接结构的耐腐蚀性能。
1-5. 焊接结构的主要特点是什么？（储运11-1 05 邵艳施）
答：⑴接头的强度较高
⑵焊接结构的应用场合比较广泛
⑶适合于制备有密闭性要求得结构
⑷接头形式简单
⑸大型结构制造周期短、成本较低。
1-6. 简述常用焊接方法的基本概念。（储运11-1 06 吴艳）
答：熔化焊接：在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力而完成焊接的方法称为熔化焊接，简称熔焊。
压力焊接：是利用加压、摩擦、扩散等物理作用克服连接表面的不平度，挤除氧化膜等污物，使其在固态条件下实现连接。
钎焊：在焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料做钎料，将焊件和
钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与木材相互扩散，从而实现连接焊件的方法称为钎
焊。
1-7. 融化焊接的主要类型有哪些？（储运11-1 06 吴艳）
答：按照热源形式的不同可分为：气焊、电弧焊、铝热焊、电渣焊、电子束焊以及激光焊；
按照电极形式的不同可分为：熔化极焊接和非熔化极焊接。
1-8. 压力焊接的主要类型有哪些？（储运11-1 07 陈博）
答：压力焊接是利用加压、摩擦、扩散等物理作用克服链接表面的不平度，挤除氧化膜等污物，使其在固态条件下实现连接。
压力焊接主要分为分为电阻焊、摩擦焊、扩散焊、高频焊、超声波焊、变形焊、爆炸焊和摩擦搅拌焊八大类。
电阻焊又分为点焊、缝焊、凸焊、电阻对焊和闪光对焊五类。
变形焊分为冷压焊、热压焊和超高真空压焊。
1-9. 钎焊的基本工作原理是什么？（储运11-1 09 陈高强）
答：钎焊是利用熔点比被焊金属低的钎料，溶化后依靠毛细管作用填满接头间隙，并与母材之间相互扩散实现连接的一种焊接方法，钎焊与熔焊的主要不同之处在于：钎焊时只有钎料熔化，被焊金属不熔化，液态钎料
依靠润湿作用和毛细管作用进入两焊件之间的间隙内，从而形成焊接，
依靠液态钎料和固态金属的相互扩散而达到原子的结合，同时这两种材
料相互进行配合。
1-10. 论述焊接技术在石油工业中的应用。（储运11-1 10 陈海明）
答：油气储运设备中的各种储油罐、油气管道、油槽车和油轮等都在以焊接为主要加工手段制造的。海洋构筑物的建造和安装，包括海洋平台、导管架、海底管线及海洋管道铺设船。在钻采机械方面，焊接主要用于架体、泵体、钻杆、抽油杆和钻头等各种金属结构和制造及安装修理。石油化工机械中各种化工容器、反应塔、加热炉和换热器的制造和安装等都要井陉大量的焊接工作。
1-11. 简述焊接技术的发展方向。（储运11-1 11 陈培磊）
答:焊接技术将向高性能化,集成化,智能化,柔性化发展。
第2章焊接电弧与焊接电源
2-1. 焊接电弧的主要特点是什么？（储运11-1 12 陈宇）
答：（1）维持电弧放电的电压较低，一般为10~50V。
（2）电弧中的电流很大，可以几A到几千A。
（3）具有很高的温度。弧柱中心温度一般可达5000~30000K，等离子弧温度可达50000L以上。
2-2. 焊接电话是如何分类的？（储运11-1 13 何成）
答：按电流种类分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧；
按电弧状态分为自由电弧和压电弧；
按电极材料分为熔化极电弧和非熔化极电弧。
2-3. 引燃电弧的方式有哪几种？（储运11-1 13 何成）
答：焊接电弧的引燃方式：接触引弧和非接触引弧。
2-4. 焊接电弧的结构由哪几部分组成？各部分的特点是什么？
（储运11-1 14 黄敏坚）
答：焊接电弧有三个电场强度不同的区域组成：阴极区、阳极区和弧柱区
阴极区即电弧紧靠负极的区域。阴极区很窄，电弧放电时，阴极表面上集中发射电子的微小区域叫做阴极斑点，具有光亮，是整个阴极区温度最高的地方。
阳极区即电弧紧靠正极的区域。阳极区较阴极区宽，电弧放电时，阳极表面上集中接收电子的微小区域叫做阳极斑点，具有光亮，是整个阳极区温度最高的地方。
弧柱区即电弧阳极区和阴极区之间的部分。
2-5. 什么是焊接电弧的静特性和动特性？（储运11-1 15 黄宇岳）
答：电弧静特性：电极材料、气体介质和弧长一定的情况下电弧稳定燃烧时,焊接电流与电弧电压变化的关系，称为焊接电弧的静特性。
电弧动特性:对于一定弧长的电弧，当焊接电流发生连续的快速变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系。
2-6. 交流电弧燃烧过程中有哪些特点？（储运11-1 16 柯文宇）答：⑴电弧周期性的熄灭和引燃
⑵电弧电压和电流波形发生畸变
⑶热惯性作用较明显
2-7. 焊接电弧有哪几种类型？试说明其主要特点。
（储运11-1 16 柯文宇）
答：按电流种类分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧；按电弧状态分为自由电弧和压缩电弧；按电极材料分为熔化极电弧和非熔化极电弧。
焊接电弧的主要特点是：
⑴维持电弧放电的电压较低，一般为10-50V。
⑵电弧中的电流很大，可从几A到几千A
⑶具有很高的温度。弧柱中心温度一般可达5000-30000K，等离子弧温度可达50000K以上。
2-8. 焊接电源一般分为哪几大类？（储运11-1 17 柯志）
答：弧焊电源一般分为机械控制型、电磁控制型和电子控制型三大类。
其中机械控制型包括抽头式变压器、弧焊整流器，动铁式变压器、弧焊整流器。
电磁控制器型包括磁放大器式弧焊整流器和弧焊发电机。
电子控制器型有晶闸式弧焊电源、晶体管式弧焊电源和矩形波交流弧焊电源。
2-9. 什么叫弧焊电源的外特性？（储运11-1 18 李驰波）
答：在电源内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值与输出的电流稳定值之间的关系称之为电源的外特性，亦称电源伏安特性。
2-10. 什么叫弧焊电源的动特性？（储运11-1 19 李达林）
答：电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系来表示。
2-11. 什么叫弧焊电源的调节特性？（储运11-1 20 梁剑荣）
答：弧焊电源能够满足不同电压、电流的需求的可调性能称为弧焊电源的调节特性。
2-12. 对弧焊电源的基本要求有哪些？（储运11-1 21 梁泉森）
答：⑴保证引弧容易，电弧燃烧稳定；
⑵保证焊接规范稳定；
⑶具有较宽的焊接范围调节范围。
2-13. 常用弧焊变压器油哪几类？（储运11-1 22 林超）
答：串联电抗器式弧焊变压器：分压式弧焊变压器、同体式弧焊变压器增压漏磁弧焊变压器：动铁芯式弧焊变压器、动圈式弧焊变压器、抽头式弧焊变压器（两芯抽头式弧焊变压器、三芯柱头式弧焊变压器）
2-14. 分体式弧焊变压器构造怎样？简述其原理。
（储运11-1 30 王晓帆）
答：分体式弧焊变压器是变压器与电抗器串联，在结构上两者完全独立，它可作为单站和多站交流弧焊电源。这种弧焊变压器是依靠调节电抗器铁芯空气隙来调节电流的。
2-15. 同体式弧焊变压器构造怎样？简述其原理。
（储运11-1 30 王晓帆）
答：同体式弧焊变压器是将电抗器叠于变压器之上，平特性变压器与电抗器组成一个整体，故称同体式。它们之间不仅有电的联系，还有磁的联系。
2-16. 动圈式弧焊变压器构造怎样？简述其原理。
（储运11-1 23 林坚鹏）
答：这类弧焊变压器由一个高而宅的口字型铁芯，初级绕组1w 和次级绕组2w 组
成。初级绕组和次级绕组相互独立，且有较大距离，可减少绕组间的耦合而
增大的磁漏，以获得下降外特性。次级绕组可上下移动，调节漏抗-调节焊 接电流。
2-17. 简述各种类型直流弧焊发电机工作原理。
（储运11-1 23 林坚鹏）
答：直流弧焊发电机由一台电动机（或其他原动机）和弧焊发电机组成。工作原 理与一般发电机相同，但有其独特的要求：下降的外特性，均匀宽广的调节 性和良好的特动性。
一般发电机原理：原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分 别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按 右手定则确定。
2-18. 硅弧焊整流器由哪几部分组成？（储运11-1 24 刘建国）
答： 硅弧焊整流器是将50Hz 的工频单相或三相电网电压，利用降压变压器将高电压降 为焊接时所需的低电压，经整流器整流和输出电抗器滤波，从而获
得直流电，对焊接电 弧提供电能。为了获得脉动小、较平稳的直流电，以及使电网三相负载均衡，通常采用 三相整流电路。硅弧焊整流器的电路一般由主变压器、电抗器、整流器、输出电抗器等 几部分组成。图3-1为硅弧焊整流器组成的框图。
硅弧焊整流器组成框图
● （1）主变压器 其作用是把三相380V 的交流电变换成几十伏的三相交流电。
● （2）电抗器 可以是交流电抗器或磁饱和电抗器（磁放大器）。当主变压器为增强漏磁式或要求得到平外特性时，则可不用电抗器。其作用是使硅弧焊整流器获得形状合适、并且可以调节的外特性，以满足焊接工艺的要求。
● （3）整流器 其作用是把三相交流电变换成直流电。通常采用三相桥式整流电路。
● （4）输出电抗器 它是接在直流焊接回路中的一个带铁心并有气隙的电感线圈，其作用主要是改善硅弧焊整流器的动特性和滤波。
● 此外，硅弧焊整流器中都装有风扇和指示仪表。风扇用以加强对上述各部分、特别是硅二极管的散热，仪表用以指示输出电流或电压值。
2-19. 硅弧焊整流器的工作原理是什么？（储运11-1 25 刘江）
答：硅弧焊整流器采用的是50Hz 的工频单相或三相交流电网电压，利用压降变 压器将电网高电压降至焊接时所需的低电压，经整流器整流和输出电抗器滤 波后获得直流电，对焊接电弧提供电能。
2-20. 晶闸管式弧焊电源的工作原理是什么？（储运11-1 26 吕军强） 答：晶闸管式弧焊电源的基本原理框图如图2.6-1所示。图中T
为三相平特性降图3-1 硅弧焊整流器的组成
压变压器，将380V降至几十伏电压。VT为晶闸管可控整流桥，将交流电变为直流电，用电子触发电路控制并采用闭环反馈的方式来控制外特性，对焊接电压和焊接电流进行无级调节。为输出电抗器，通过输出电抗器可以改善动特性，控制熔滴过渡，减少飞溅。有电流，电压监测和反馈电路JC获取的反馈信号与来自给定电路G的给定信号比较后，经运算放大器A放大送至脉冲移相电路，控制VT的导通角，实现对外特性的控制和工艺参数，电压的调节。
2-21. 晶闸管式弧焊电源有什么特点？（储运11-1 27 齐升贤）
答：1、结构简单
2、易获得多种外特性并对其进行无级调节
3、动特性好、反应速度快
4、电源输入功率小，焊接电流、电压调节范围大
5、能较好的补偿网络电压波动和周围环境温度的影响
6、对于较慢的焊接过程可采用微动控制。
2-22. 晶体管式弧焊电源的工作原理是什么？（储运11-1 28 宋广平）答：晶体管在主电路中起“电子开关”或“线性放大调节器”的作用，以“开关式”或“模拟式”晶体管组和闭环反馈对外特性及输出电流进行控制。
2-23. 晶体管式弧焊电源有什么特点？（储运11-1 29 苏勇宾）
答：1.晶体管通断速度快、控制灵活、精度高，模拟式输出电压无脉冲，可以获得任意的电流输出波形。
2.可以对外特征曲线形状任意进行调节。
3.可调参数多，调节范围宽，特别是晶体管式脉冲焊弧电源的脉冲电压幅值、脉冲宽度、脉冲频率、基值电源等均可精密控制，无级调节，对焊弧能量能够准确控制，适用于不同焊接方法，不同材质和不同形体的工件的焊接。
4.回路时间常数小，动态反应速度快。一般来说，模拟式的反应速度仅为30~50μs,开关式的反应速度为300~500 μs。借助电子电抗器和脉冲波形的控制，可以实现无飞溅和少少飞溅焊接。
5.抗干扰能力强，可以对网络电压波动，环境温度变化和其他因素变化进行有效的补偿，保住输出电压、电流的稳定性。
6.脉冲频率高，可达20~30 kHz，开关式晶体管焊接电源可以通过调节脉冲
占空比，获得所需的范围参数和外特征曲线范围形状。
7.控制性能好，便于实现无级调节，遥控和微机控制。
2-24. 脉冲弧焊电源的原理是什么？它有哪些类型？
（储运11-1 30 王晓帆）
答：1、原理：在直流弧焊电源的交流侧或直接侧接上大功率晶闸管，分别组成晶闸管交流断续器或直流断续器Q，借助它们作为电子开关获得脉冲电
流。
2、类型：⑴按获得脉冲电流的主要器件分，脉冲弧焊电源可分为单相整流
式脉冲弧焊电源、磁放大器式脉冲弧焊电源、晶闸管式脉冲弧焊
电源、晶体管式脉冲弧焊电源和逆变器式脉冲弧焊电源。
⑵按脉冲电源和基本组合分，可分为单电源（或一体）式脉冲弧
焊电源和双电源（或并联）式脉冲弧焊电源。
2-25. 脉冲弧焊电源有什么特点？它的应用范围如何？
（储运11-1 30 王晓帆）
答：1、主要特点：
⑴提供周期性变化的脉冲式焊接电流，可精确控制电弧功率和焊接熔池
的形状及尺寸。
⑵可调节的焊接工艺参数多，如基值电流的大小、脉冲电流的增幅、脉
冲频率、脉冲电流的宽度、电流的上升速度和下降速度等，均可无级
调节。
⑶可以利用普通弧焊电源改造而成。
2、应用范围：
⑴适用于各种气体保护焊、等离子弧焊、焊条弧焊等。
⑵适宜不同厚度板材的焊接：用小脉冲电流可以焊接0.1mm以下的超薄
板；用窄间隙脉冲气体保护焊可焊接150mm以上的厚板。
⑶可焊接多种材料，如焊接碳钢、低合金钢、高合金钢、热敏感材料和
稀有金属。
⑷适宜全位置焊接、单面焊双面成形、封底焊和管道自动焊等。
⑸晶闸管、晶体管、逆变式脉冲弧焊电源便于实现微机控制，可用作弧
焊机器人的电源。
2-26. 逆变弧焊电源的基本原理是什么？（储运11-1 31 王雨）
答：工频正弦波交流电压经主变压器降压和晶闸管整流器的整流，变成为十几伏的直流电压，再通过晶闸管逆变器的开关转换，成为矩形波交流电流。
2-27. 逆变弧焊电源的特点是什么？（储运11-1 32 温林峰）
答：1.高效节能
2.质量轻、体积小
3.调节性能好
4.动特性好
5.频率特性宽
6.可采用微机控制或单旋转调节，易于实现自动化生产
第3章常用电弧焊方法
3-1. 焊条药皮的主要作用是什么？（储运11-1 33 温正）
答：药皮在电弧的热作用下，一方面可以产生大量的保护气体并围绕在电弧周围，达到保护电弧的目的；另一方面，药皮熔化后形成的熔渣从熔池中浮起并覆盖在熔池表面，可以防止熔化金属与周围气体相互作用；药皮还具有提高电弧燃烧稳定性的作用。
3-2. 简述焊条的选用原则。（储运11-1 34 吴国鼎）
答：总原则：尽可能使接头的使用性能与母材的使用性能保持一致。
以下是百度答案，与课本答案和近似。不能接受的请翻课本 p.65
一、考虑因素为焊件物理、化学性能和化学成分选择原则:
1.根据等强度观点,选择满足母材力学性能的焊条,或结合母材力学性能的焊条,或强合母材的可焊性,改用非强度而焊接性好的焊条,但考虑焊缝结构型式,以满足等强度等刚度要求
2.便其合金成分符合或接近母材
3.母材含碳、硫、磷有害杂质较高时，应选择抗裂性和抗气孔性能较好的焊条.建议选用氧化钛钙型,、钛铁矿型焊条.如果尚不能解决,可选用低氢型焊条
二、考虑因素为焊件的工作条件和使用性能时选择原则:
1.在承受动载荷和冲击载荷情况下,除保证强度外,对冲击韧性、延伸率匀有较高的要求,应依次选用低氢型、钛钙型和氧化铁型焊条
2.接触腐蚀介质的,必须根据介质种类、浓度、工作温度以及区分是一般腐蚀还是晶间腐蚀等,选择合适的不锈钢焊条
3.在磨损条件下工作时,应区分是一般还是受冲击磨损,是常温还是百高温下磨损
4.非常温条件下工作时,应选择相应的保证低温或高温力学性能的焊条
三、考虑因素:焊件几何开头的复杂程度、刚度大小,焊接坡口的制备情况和焊接
位置时选择原则:
1.形状复杂或大厚度的焊件,焊缝金属在冷却时收缩应力大,容易产生裂缝,必须选用抗裂性强的焊条,如低氢型焊条高韧性焊条或氧化铁型焊条
2.受条件限制不能翻转的焊件,须选用能全位置焊接的焊条
3.焊接部位难以清理的焊件,选用氧化性强、对氧化皮和油垢不敏感的酸性焊条，以免产生气孔等缺陷
四、考虑因素为施焊工地设备时选择原则:
在没有直流焊机的地方,不宜选用限用直流电源的焊条,而应选用交直流电源的焊条.某些钢材(如珠光体耐热钢)需焊后消除热处理,但受设备条件限制(或本身结构限制)不能进行热处理时,应改用非母体金属材料焊条(如奥氏体不锈钢焊条),可不必焊后热处理
五、考虑因素为改善焊接工艺和保护工人身体健康时选择原则:
在酸性焊条和碱性焊条都可以满足要求的地方,就尽量采用酸性焊条
六、考虑因素:劳动生产率和经济合理性时选择原则:
在使用性能相同的情况下,应尽量选择价格较低的酸性焊条,而不用碱性焊条,在酸性焊条中又以钛型、钛钙型为贵,根据我国矿藏资源情况,应大力推广
3-3. 什么叫做焊接工艺？（储运11-1 35 吴恒威）
答：1.高效节能
2.质量轻、体积小
3.调节性能好
4.动特性好
5.频率特性宽
6.可采用微机控制或单旋转调节，易于实现自动化生产
3-4. 焊接时开坡口的目的是什么？（储运11-1 36 吴鑫涛）
答：开坡口是为了保证电弧能深入焊缝根部，使根部焊透，以及便于清除熔渣，获得较好的焊缝成形。另外，坡口还能起到调节基本金属和填充金属比例的作用。
3-5. 简述埋弧焊的工作原理及应用范围。（储运11-1 37 严志雄）
答：基本原理：焊接时，装在焊丝盘内的盘状焊丝经过焊接机头上的送丝滚轮和导电嘴送入电弧区进行焊接；焊剂依靠自重经焊剂漏斗下面的
软管下落到电弧前面焊件的待焊接缝上；电弧的热量使焊丝、工件和焊
剂熔化，形成金属熔池；焊剂小车载着焊丝、焊剂等以设定的速度沿焊
缝前进。
应用范围：常规对接、角接，高生产率对接、角接，耐磨耐腐蚀合金堆焊，常规对接焊。
3-6. 简述电弧自身调节原理和电弧电压自动调节原理。
（储运11-1 38 叶亦光）
答：电弧自身调节原理是使焊丝的熔化速度产生相应的变化来到达恢复弧长的目的。
电弧电压自动调节原理：当其他条件不变时，电弧电压增大时，电弧电压增大，焊缝熔宽显著增加而熔深和余高则略有减小。电弧电压增
加所带来的电弧功率提高主要用于熔宽增加和弧柱的热量散失，电弧对
熔池作用力因熔宽增加而分散，故熔宽和余高略有减小。
3-7. 什么叫做焊缝成形系数？其对焊接质量有何影响？影响焊缝成形系数的因素有哪些？（储运11-1 39 曾伟彬）
答：焊缝成型系数：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚
度（H）的比值（ψ=B/H）。焊缝成型系数小时形成窄而深的焊缝，在焊缝中心由于区域偏析会聚集较多的杂质，抗热裂纹性能差，所以形成系数值不能太小，如自动埋弧焊的成型系数要大于1.3，即焊缝的宽度至少为焊缝计算厚度的1.3。只要参与焊接的对焊接质量均有影响。如电流电压，电焊机极性，焊接速度，焊枪倾角，保护气流流量以及环境的风速，焊接材质,坡口形式及焊材表面处理
3-8. 钨极氩弧焊有哪些特点？其应用范围如何？
（储运11-1 40 张达祥）
答：钨极氩弧焊的特点：
1、钨极不熔化，只起导电和产生电弧作用，比较容易维持电弧的长度，焊接过程稳定，易实现机械化，保护效果好，焊缝质量好。
2、适用于焊接厚度为6mm以下的薄板。
3、一般不采用直流反接。
4、钨极氩弧焊需加填充金属时，填充金属可为焊丝，也可为填充金属条，或者采用卷边接头等。
5、由于钨极的承载电流能力有限，使钨极氩弧焊的功率密度受到制约，致使熔深浅，熔敷速度小，生产率低。
其应用范围：
被焊材质：碳钢、合金钢、不锈钢、耐热钢、耐热合金钢、难熔金属、铝合金、铜合金及钛合金等。
被焊板厚：适宜于焊接薄板，可以焊接的最小板厚为0.15mm。
焊接位置：全位置。
焊件形状：手工焊适宜于焊接形状复杂的焊件、难以接近的部位或间断短焊缝;
自动焊适宜于焊接有规则的长焊缝，如纵缝、环缝或曲线焊缝。
3-9. 什么叫做“阴极破碎”作用？TIG焊焊接铝、镁及其合金时，为何采用直流反接？（储运11-1 41 张进扬）
答：阴极破碎：当阴极斑点处受到弧柱中来的正离子流的强烈撞击时，温度很高，其氧化膜很快被汽化破碎，显露出纯净的金属表面，电子发射条件也由此变差，阴极斑点转移到邻近有氧化膜存在的地方，如此下去，就会自动地把工件表面上的氧化膜清出掉，这种现象称为阴极破碎或阴极雾化现象。所谓阴极破碎是指通过阴极的电子发射特性，使氧化膜产生分解。熔化极氩弧焊通常采用直流反接，焊铝工件有"阴极破碎"作用。焊接质量优良，焊缝成型美观。可全位置自动焊接直流反接时，钨极为正极，产生动能较大的阳离子，撞击铝、镁及其合金表面的氧化膜，具有清洁作用；而钨极为阳极区，温度很高，钨极严重烧损，不能使用较大的焊接电流进行正常焊接。采用交变的方波电源，正半波加热工件，负半波清理氧化膜，实现了铝、镁及其合金的高质量焊接。
3-10. 直流分量是如何产生的？如何消除？
（储运11-1 42 赵洪雨）
答：由于正负半周的电子发射能力不同，焊接电流的大小不同，会产生直流分量。
在焊接回路中串入反极性电池和隔离电容可以消除直流分量。
3-11. 什么叫做熔滴过渡？影响熔滴过渡的力有哪些？熔滴过渡的主要形式有哪些？试分析其形成原因及焊接特点？
（储运11-1 43 种盼盼）
答：熔滴过渡：焊丝（条）端头的金属在电弧热作用下被加热熔化形成熔滴，
并在各种力的作用下脱离焊丝（条）进入熔池，称之为熔滴过渡。
影响熔滴过渡的力有：重力，表面张力，电磁力，等离子流力，斑点压力和其它力。
熔滴过渡的主要形式有哪些？试分析其形成原因及焊接特点？
1 ）短路过渡
形成原因：采用较小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产生的电磁收缩力及液体金属的表面张力作用下过渡到熔池中。
焊接特点：熔滴过渡频率高，电弧稳定，飞溅少，熔深浅，焊缝成形美观；熔滴过渡焊件不容易烧穿；适合于薄件的全位置焊接。
2）滴状过渡
形成原因：电弧电压较高，电弧弧长较长，熔滴形成后不易短路；电流较小使得斑点面积小，所以熔滴过渡主要靠重力。随熔滴长大，它会克服表面张力等形成大滴过渡。
特点：过渡频率高，电弧不稳定，飞溅多，熔深浅，焊缝表面粗糙；适合于平焊位置。
3）射流过渡
形成原因：在直流电反接的情况下，电流很大，斑点面积增大，使电磁力的轴向分力急剧增大，且成为促进熔滴过渡的力，此时等离子流力也增大，同时采用反接又减小了阻碍熔滴过渡的斑点压力，所以熔滴在直径等于或小于焊丝直径时就可以从焊丝末端沿焊丝轴向迅速通过电弧空间进入熔池。
特点：熔滴很小，熔滴过渡频率高，电弧稳定，飞溅少，熔深浅，焊缝成形美观；不适合于薄板焊接，适合于薄件的全位置焊接。
3-12. 熔化极氩弧焊为何通常采用直流反接？
（储运11-1 44 周城）
答：⑴焊接铝、镁等金属时有良好的阴极雾化作用，可有效去除氧化膜，提高接头的焊接质量
⑵有阴极破碎作用，成本又低
⑶可实现细射流过渡，反接可以得到稳定的焊接过程和稳定的熔滴过渡
过程，焊接铝、镁及其合金时还具有阴极保护作用
3-13. CO2气体保护焊主要存在哪些问题？如何解决？
（储运11-1 45 周晓赟）
答：（1）飞溅大，焊缝成形差。应注意减小应力集中
（2）电弧气氛具有较强的氧化性。采用含有脱氧剂的焊丝。
（3）
3-14. 药芯焊丝CO2气体保护焊有哪些特点？
（储运11-1 46 朱盛崧）
气体保护焊的特点有：
答：药芯焊丝CO
2
1，生产效率高。CO
电弧的穿透力强，电流密度大，焊丝的熔化率高，生产率可
2
比手弧焊高1-3倍。
2，节省能源，焊接成本低。CO
来源广，价格低，焊前对焊件的清理工作简单，
2
是一种节能的焊接方法。
3，适用范围广。可全位置焊接薄板可焊到0.5mm，最厚几乎不受限制。
具有氧化性，抗锈能力强，抗裂性好，也不容易产生氢气孔。4，焊接质量高。CO
2
5，焊接不用清渣，又是明弧，便于监视和控制。
气体具有较强的冷却作用，使焊6，焊接变形小。电弧热量集中，线能量低，CO
2
件受热面积小，特别是焊薄板时变形很小。
3-15. 波形控制的工作原理是什么?STT技术有哪些优点和缺点？（储运11-1 47 朱文辉）
答：1.波形控制的工作原理是在短路过程中的不同时刻向焊接电弧施加负脉冲，改变电弧的瞬时功率，从而减小飞溅。
2.STT技术的优点：
（1）引弧容易，电弧燃烧稳定；
（2）飞溅极小，焊接烟尘少；
（3）焊缝成形美观，焊接质量好；
（4）精确的热输入控制可以焊接变形和烧穿；
（5）焊接速度快，生产效率高，焊接成本低。
3.STT技术的缺点：
（1）仅限于对短路过度的改进；
（2）设备比较贵重。
3-16. 若用下列板材制作圆筒形低压容器，各应采用哪种焊接方法？（储运11-1 48 庄伟）
（1）Q215-A钢板，厚20mm，批量生产；
（2）45钢板，厚6mm，单件生产；
（3）紫铜板，厚4mm，单件生产；
（4）铝合金板，厚20mm，单件生产；
（5）16Mn，厚20mm，单件生产；
（6）不锈钢板，厚10mm，小批生产。
答：（1）、采用埋弧自动焊
（2）、采用缝焊
（3）、采用手弧焊
（4）、采用钨极氩弧焊
（5）、采用熔化极氩弧焊
（6）、采用熔化极氩弧焊
第4章焊接应力与变形
4-1. 名词解释：自由变形、外观变形、内部变形、残余变形、残余应力、反应形变、刚性固定法。（储运11-1 48 庄伟）
答：1、自由变形：指物体的变形是没有受到外界的任何阻碍而自由进行
的
2、内部变形：指未表现出来的变形
3、外观变形：指将能表现出来的变形称为外观变形
4、残余变形：残余变形又称不可恢复变形。结构在荷载时产生变形，
卸荷载后变形只能部分恢复，不能恢复的那一部分变形称残余变形。
5、残余变力：当外力去除后这部分力仍然存在就是残余变力
6、反变形法：分析焊件焊后可能产生变形的方向和大小，在焊接前
应使被焊件做大小相同，方向相反的变形以抵消或补偿焊后发生的变
形，使之达到防止焊后变形的目地种方法称为反变形法。
7、刚性固定法：利用装配夹具或临时性支撑，将焊接件的相互位置固定，用
以防止焊后变形的方法，叫刚性固定法。
4-2. 焊缝形成过程中，先焊完的焊缝对后焊完的焊缝的收缩有何影响？（储运11-1 49 吴章杰）
答：先焊完的部分先冷却，后焊完的部分后冷却。先冷却的部分会限制后冷却部分的横向收缩。对于长焊缝一般采用从中心向两端焊接，因为可以相互抵消大部
R最小。
分应力，构件中的
X
4-3. 预防焊缝变形的措施有哪些？（储运11-1 50 任志鹏）
答：设计措施：
1.选用合理的焊缝尺寸和形状，合理的坡口形状。
2.尽可能减少焊缝的数量。
3.合理安排焊缝位置，安排在结构截面的中性轴或接受近中性轴处，以减少弯曲变形。
4.选用合理的焊接方法和规范。
5.选用合理的装配焊接顺序。
工艺措施有：反变形法、刚性固定法、预热法、散热法、回火法、热平衡法。
第四章
4-4.矫正焊接残余变形的方法有哪些？（11方振羽）
答：有两种：
1、机械矫正法：利用机械或工具施加外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形。
2、火焰加热矫正法：利用火焰对焊件进行局部加热，使焊件产生新的形变，利用冷却时该区域的收缩变形抵消焊接变形。
4-5控制焊接残余应力的措施有哪些？
答：1.设计原则：⑴减少结构上焊缝的数量和焊接尺寸⑵避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离⑶采用刚度较小的接头方式
2.工艺措施：⑴合理选择装配焊接顺序和方向⑵预热法⑶冷焊法⑷增加焊接的自由度⑸锤击⑹加热“减应区”法
4-6.消除和减少焊接残余应力的方法有哪些？（42许世立）
答：课本P124
1.整体热处理
2.局部热处理 3机械拉伸法 4.温差拉伸法
第五章
5-1.什么是焊接化学冶金？焊接化学冶金的主要任务和目的是什么？（01崔良惠）
答：焊接化学冶金主要是熔化金属与气体或熔渣之间的界面反应。
焊接化学冶金的主要任务是通过调整焊接材料的成分和性能，控制熔化金属与周围气体、熔渣之间的反应，从而获得预期要求的焊缝成分。
目的：对金属再熔炼，以满足构件性能。
5-2.试分析焊接化学冶金过程的区域性和连续性。（02方荥）
答：焊接化学冶金过程是分区域连续进行的，分区域——熔滴、熔池，但是连续。熔滴过程没有进行的反应继续在熔池阶段进行。
各区的反应条件也有较大差异，因而也就影响到各区反应进行的可能性、方向、速度和限度。不同焊接方法有不同反应区。手工电弧焊时有三个反应区：药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。熔化极气体保护焊时，只有熔滴和熔池二个反应区。
（一）药皮反应区
温度范围从100℃至药皮的熔点在该区的主要物化反应有：水分的蒸发、某些物质的分解和铁合金的氧化。
（二）熔滴反应区
1、熔滴的温度高
2、各相之间的反应时间短
3、熔滴与熔渣发生强烈的混合
（三）熔池反应区
1、熔池反应区的物理条件
2、熔池反应区的化学条件
5-3. N和H对焊接质量有何影响？控制措施分别有哪些？（03麻秀芬）
答 N : 氮对焊接质量的影响主要体现在一下几个方面：
1、形成气孔：当液态铁凝固时，氮的溶解度发生突降，这是焊缝中产生氮气孔的原因之一。液态金属在高温时可以溶解大量的氮，而其在凝固时氮的溶解度突然下降，这是过饱和的氮以气泡形式从熔池中向外溢出，当焊缝金属的结晶速度大于它的溢出速度时就形成气孔。
2、对焊缝金属力学性能的影响：随焊缝中氮的增加，焊缝金属强度升高而塑性和冲击韧性降低。
控制焊缝含氮量的措施：1、增加对焊接区的保护：控制氮的主要措施是加强保护，防止周围空气侵入焊接区与液态金属发生作用。2、正确选择焊接规范：采用大电流、短弧焊有利于减少焊缝中的氮含量；直流正接（融滴为阴极）比直流反接（融滴为阳极）的含氮量高。3、利用合金元素：进行自保护电弧焊是，焊丝中通常加入Ti，Al, Si，和Zr等强氮化物形成元素，形成的氮化物进入渣中，从而减少焊缝金属中的氮含量。
H : 氢对焊接质量的影响：1、氢脆（氢致塑性损失）：氢脆是氢在室温附近使钢的塑性指标（如延伸率和断面收缩率）严重下降的现象，它对硬度、冲击值、强度等性能影响不大。2、氢白点：含氢量高的碳钢或低合金钢焊缝常常在拉伸或弯曲试件断面上出现银白色圆形局部脆断点，成为白点。与氢脆一样，白点也是在塑性变形过程中产生的，它也会使焊缝塑性严重下降。3、氢气孔：当气泡外逸速度小于熔池结晶速度时，就在焊缝中形成气孔。4、冷裂纹：冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度时产生的一种裂纹，危害很大。
控制焊缝含氢量的措施：1、限制氢的来源：（1）合理选择药皮原材料，制造低氢或超低氢焊条时不用或少用含有吸附水、结晶水、化合水或溶解的氢的物质，如有机物、云母、白泥等矿物。（2）严格烘干焊接材料，包括制造时的烘干和使用前的烘干。（3）气体保护焊时限制保护气中的含水量，必要时可采取去水、干燥等措施。（4）清除焊丝和焊件表面上的油、绣、吸附水等杂质，可以采取机械或化学方法清除。为防止焊丝生锈，许多国家都采用表面镀铜处理。2、冶金措施：（1）提高气相的氧化性（OH夺H）：提高气相的氧化性，气相中可形成OH，减少H的存在。（2）氟化物除氢（HF夺H）：实验证明，在焊条药皮或焊剂中加入CaF2可显著降低焊缝的含氮量。3、工艺措施：焊接工艺参数对焊缝含氮量也有一定的影响。4、焊后脱氢处理：焊后将焊件加热到一定温度，可促使氢扩散外逸。
5-4.焊缝金属是通过哪些途径被氧化的？氧对焊接质量有何影响？可采取哪些措施减少焊缝的氧含量？（04杨欣欣）
答：1．（1）氧化性气体对金属的氧化：自由氧对金属的氧化，二氧化碳对金属的氧化，水对金属的氧化（2）熔渣对金属的氧化：扩散氧化，置换氧化，焊件表面氧化物对金属的氧化
2．（1）降低焊缝的力学性能（2）增加焊缝的冷脆与热脆敏感性（3）降低焊缝导电性、导磁性、耐蚀性等物化性能（4）使焊缝中有益的合金元素烧损，并造
成飞溅和气孔
3．控制焊缝含氧量的措施：（1）纯化焊接材料（2）工艺措施（3）冶金脱氧 5-5.为什么碱性焊条对焊件表面的氧化铁和铁锈更为敏感？（05杨玉洁） 答：在碱性渣中，2SiO 、2i O T 等酸性氧化物较少，O F e 大部分以自由状态存在，可向金属中扩散．使焊缝增氧。所以，碱性焊条对焊件表面的氧化皮和铁锈更为敏感，焊前要彻底清理焊件表面的铁锈和氧化皮。
5-6．什么是焊接金属的合金化？（06郑泉）
答：合金化就是把所需要的合金元素,通过焊接材料过渡到焊缝金属(或堆焊金属)中。
5-7. 焊缝中硫和磷有何危害？主要控制措施是什么？（07蔡泽康）
答：焊缝中的硫容易发生偏析，增加了焊缝金属产生结晶裂纹的倾向。除了促使产生热裂纹外，硫的存在还会降低钢的塑韧性。硫化物夹杂是低合金高强钢产生冷裂纹的裂纹源。控制措施：控制药皮、药芯和焊剂的原料中的含硫量。若含硫过高，应采用高温焙烧等方法预先进行处理；选择对硫亲和力比铁大的元素进行脱硫；利用熔渣中的碱性氧化物MnO ，CaO ，MgO 进行脱硫；加入稀土脱硫。 磷的存在促使金属热裂，促使冷脆，另外磷比硫更容易偏析，也更容易促使热裂。主要控制措施：严格限制原材料，特别是锰矿中的磷含量。
5-8.与一般铸锭凝固相比，焊接熔池凝固有何特殊性？（08陈建武）
答：1、焊接熔池与铸锭凝固结晶相比，其主要特点是熔池体积小，存在时间短，凝固结晶快；2、由于是在运动状态下结晶，也使产生气孔、夹杂等缺陷的倾向增大；3、并且由于熔池过热温度高，晶粒长大迅速且使元素烧损大。
5-9 什么是联生结晶？什么是择优长大？（09成晟）
答：在焊接过程中，焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半熔化的晶粒为核心向内生长，生长方向为散热最快方向，最终成长为柱状晶粒。晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式称为联生结晶。择优长大：晶体最易长大方向沿散热的反方向
5-10.什么是成分过冷，其对熔池结晶形态有何影响？（10崔凯）
答：区域的实际温度低于液相平衡温度是由于合金凝固时界面处的成分与液相原始成分有差别所引起的，故称为成分过冷。凝固组织的形态随成分过冷度的变化而发生显著的变化，随成分过冷的增强，晶体形态将按“平面晶→胞状晶→柱状树枝晶→等轴树枝晶”放下改变。
5-11.焊缝中形成的偏析有哪几种？产生的原因是什么？（11方振羽） 答：有三种，分别是：
1、 显微偏析：柱状晶生长时，晶轴先凝固，晶界后凝固，先凝固的晶轴处成分纯、熔点高，后凝固的晶界含有比较多的合金元素和杂质。这种晶轴与晶界之间的成分不均匀性就成为微观偏析。
2、 区域偏析（宏观偏析）：在柱晶生长中，熔池边缘先凝固，低熔点共晶物以及杂质被赶向熔池中心，最后凝固形成宏观偏析。
3、 层间偏析：经过腐蚀的焊缝横断面上存在层状偏析轮廓线，它与熔合线轮廓平行，而且越靠近熔合线，层状线越密越清晰。层状偏析中一层的成分较纯，即含溶质的浓度较低，另一层则含溶质的浓度较高，这是由于凝固过程中晶体长大速率的周期性变化造成的。
5-12．控制焊缝一次结晶组织的措施主要有哪些？（12古胜豪）
答：对于焊后不再进行热处理的焊接结构，都应尽可能保证一次结晶后能得到良好的焊缝组织，通常改善焊缝一次结晶组织的基本方法是控制凝固过程中形核及其长大方式，以达到打乱柱状晶的方向性，细化晶粒和改善化学的均匀性。
1.变质处理
这是改善焊缝一次结晶的有效方法之一。它是向焊接熔池中过渡少量合金元素或化合剂(统称变质剂)，以控制熔池结晶过程，
得到细小晶粒的方法。变质处理在铸造生产中已广泛应用，在焊接中焊接材料研制方面也有成功采用。变质剂的主要作用是：
①增加了新相形核的核心，减小新相形核功，从而增加晶核数量；
②可以吸附在正在生长中的晶界面上，阻碍其长大。同时也有助于在原始晶界面上形成新相核心，生长新相晶粒。有两类变质剂：一类主要是高熔点金属元素或化合物，它们在熔池中呈微细的固相颗粒弥散分布，成为新相的依附表面，从而增加晶粒数目；另一类是表面活性物质，它们不易溶于金属溶液，而易于吸附在正在生长的晶体表面，从而改变固—液界面张力，阻碍晶粒长大，并促使新相在晶体表面上生长。这类变质剂一般只在以微量元素加入时才有效。
近年通过焊接材料(焊条、焊丝或焊剂等)向熔池加入细化的元素有Mo、V、Ti、Nb、Zr、Al、B、N等。都可改变结晶形态，细化焊缝晶粒，既提高强度和韧性，又可改善抗裂性能。
2.振动结晶
焊接时，对熔池施加一定的振动去打乱枝晶的生长方向，破坏正在成长的粗大晶粒，增加形核中心，从而得到细晶组织。目前
正在研究和发展中的振动结晶方法有：
①低频机械振动。振动频率在10kHz以下，通过机械方法，使熔池中产生振动，振动器附在焊丝或工件
上，振幅都在2mm以下。振动所产生的能量可使熔池中成长的晶粒破碎，同时也使熔池金属，发生强烈搅拌作用，不仅使成分均匀，也使气体
或夹杂等快速上浮，从而改善了焊缝金属的性能。
②高频超声振动。利用超声波发生器向熔池引入20kHz以上的振动频率，振幅10-4mm。超声
振动可使焊接熔池中正在结晶的金属承受拉、压交替的应力作用，使正在成长的晶粒破坏，增多结晶中心，改善结晶形态和细化晶粒。
③电磁振动。利用强的交变磁场使熔池中的液态金属产生强烈搅拌，让成长着的晶粒不断受到摩擦和冲刷作用，既可细化晶粒，又可打乱结晶方向，改变结晶形态。此外，电磁振荡还有消除残余应力的作用。与变质处理相比，振动结晶需使用复杂设备，成本高，效率低，在生产中推广使用尚有困难。
3.调整焊接工艺参数
通过调整焊接工艺参数去控制熔池的形状和尺寸、熔池中液相的温度梯度和晶粒成长的速度等。因为这些都是决定一
次结晶形态的主要因索。
焊接时，若采用小热输入或提高焊缝冷却速度，就可以使熔池尺寸减小，液相金属的温度梯度加大；而熔池体积小，冷却快，也加大了晶粒的成长速度。这些都有利于形成细小的胞状晶组织，而抑制了柱状晶的形成。若相反，加大焊接电流或降低焊缝冷却速度，则熔池大而冷却缓慢，于是，有利于柱状晶形成和长大。注意，提高冷却速度时要考虑对焊缝二次结晶过程和热影响的影响。对于易淬火