爱华网五、各种焊接方法及设备1
1 什么是手弧焊？它有什么缺点？
用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法称为手弧焊，它是利用焊条和焊件之间产生的电弧将焊条和焊件局部加热到熔化状态，焊条端部熔化后的熔滴和熔化的线母材融合一起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池液态金属逐步冷却结晶，形成焊缝，见图1。
手弧焊的优点是使用的设备简单，方法简便灵活，适应性强，对大部分金属材料的焊接均适用。缺点是生产率较低，特别是在焊接厚板多层焊时，焊接质量不够稳定；可焊最小厚度为1.0mm，一般易掌握的最小焊接厚度为1.5mm；对焊工的操作技术要求高，焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作技术；对于活泼金属（Ti、Nb、Zr等）和难熔金属（如Mo）由于其保护效果较差，焊接质量达不到要求，不能采用手弧焊。另外对于低熔点金属（如Pb、Sn、Zn）及其合金由于电弧温度太高，也不可能用手弧焊。
目前，由于重力焊条、立向下焊焊条、低毒、低尘焊条及铁粉焊条等高效或专用焊条日益得到广泛应用，使手弧焊工艺得到了进一步的发展。
2 试述手弧焊时焊接电流种类的选择。
手弧焊时焊接电流的种类根据焊条的性质进行选择。酸性焊条是交、直流两种焊条，但通常选用交流电源进行焊接，因交流弧焊电源价格便宜，交流电弧磁偏吹小。碱性焊条中的低氢钠型焊条（如E5015），由于药皮中加入了一定量的氟石（CaF2），电弧稳定性差，因此必须选用直流电源进行焊接（并采用直流反接），碱性焊条中的低氢钾型焊条（如E5016），由于药皮中含有一定数量的稳弧剂，电弧的稳定性比低氢钠型焊条好，所以可以选用交流电源进行焊接。
此外，焊接薄板时，由于采用小电流施焊，因为交流电小电流的稳定性较差，引弧比较困难，所以应选用直流电源进行焊接。
3 手弧焊的焊接工艺参数有哪些？
某一种焊接方法的焊接工艺参数，应该是指哪些焊前能预先确定其数值并在焊接过程中能够贯彻实行的参数。因此，手弧焊时的主要焊接工艺参数是指焊条直径、焊接电流和焊缝层数。至于电弧电压和焊接速度不应作为手弧焊时的主要焊接工艺参数，因为手弧焊是手工操作，电弧长度（电弧电压）和焊接速度是焊工在施焊过程中用手来控制，不能精确地执行预先的给定值，因此把两者作为已确定的工艺参数让焊工在操作中执行是有困难的。焊工仅是根据本人的操作经验来确定弧长和焊接速度。
4 试述手弧焊时焊条直径的选择原则。
手弧焊时焊条直径可根据以下原则进行选用：
1）对根部不要求完全均匀焊透的开I形坡口的角接、T形接、搭接焊缝和背面清根封底焊的对接焊缝，焊条直径可根据焊件厚度进行选用，见表1。
表1 焊条直径的选用
焊件厚度 | ＜4 | 4～12 | ＞12 |
焊条直径 | 不超过焊件厚度 | 3.2～4.0 | ＞4.0 |
2）焊件厚度相同但所处焊接位置不同，应选用不同直径的焊条，如横焊、立焊位置焊接时，绝少使用直径5mm的焊条。
3）不同的接头形式应选用不同直径的焊条。如T形接头，由于散热条件比对接接头好，所以可选用较粗直径的焊条。
4）开坡口的接头第一层打底焊时应选用直径较细的焊条，如对接接头打底焊时选用直径为3.2mm的焊条，而其余各层可选用直径为4.0mm的焊条。
5 试述手弧焊时焊接电流的选择原则。
焊接电流是手弧焊时的主要工艺参数。焊接电流太大时，焊条尾部要发红，部分药皮的涂层要失效或崩落，机械保护效果变差，容易产生气孔，此外，还会导致咬边、烧穿等焊接缺陷，并使焊接飞溅加大，使用过大的焊接电流时，还会使接头热影响区晶粒粗大，焊接接头的塑性下降。焊接电流太小时，会造成未焊透、未熔合、夹渣等缺陷，且生产率降低。因此，选择焊接电流，首先在保证焊接质量的前提下，应尽量选用较大的电流，以提高劳动生产率。
焊接电流的选用原则是：
1）根据焊条直径进行选用（表2）。
表2 碳钢焊条的焊接电流和焊条直径的关系
焊条直径(mm) | 1.6 | 2.0 | 2.5 | 3.2 | 4.0 | 5.0 | 5.8 |
焊接电流(A) | 25～40 | 40～65 | 50～80 | 100～130 | 160～210 | 200～270 | 260～300 |
2)根据钢板厚度、焊接位置进行适当的调整焊接电流。钢板越厚，焊接热量散失得越快，应选用电流值的上限。立、仰、横焊时应选用较小的电流，通常应比平焊小10%左右。
3）焊接奥氏体不锈钢时，为防止焊条药皮发红开裂和减小影响晶间腐蚀的程度，焊接电流应比同样直径的碳钢焊条降低20%左右。
6 试述手弧焊时焊缝层数的选择原则。
厚板手弧焊时，应开坡口并采用多层焊（每层1条焊缝）或多层多道焊（每层有2条以上的焊缝），见图2。多层焊和多层道焊接头的显微组织较细，热影响区较窄，因此，接头的塑性和韧性都比较好，特别是对于易淬火钢，后焊道对前焊道有回火作用，能细化前焊道的晶粒，使接头的组织和性能得以改善。对于低合金高强度钢等钢种，焊缝层数对接头性能有明显影响，焊缝层数少，每层焊缝厚度太大时，由于晶粒粗化，将导致焊接接头的塑性和韧性下降。因此，采用较细的焊条、较小的焊接电流施焊，增加焊缝层数，这些都是提高接头质量的有效手段。
7 什么是单面焊双面成形操作技术？
单面焊双面成形操作技术是采用普通焊条，以特殊的操作方法，在坡口的正面进行焊接后保证坡口正、反两面都能得到双面成形焊缝（该焊缝的正、背两面均应具有良好的内在与外观质量）的一种操作方法。
手弧单面焊双面成形的操作技术有间断灭弧焊法（又称断弧焊）和连弧焊法两种方法。若以d表示焊条直径，则Y形坡口接缝的装配尺寸，见表3。
表3 Y形坡口接缝的装配尺寸
操作方法 | 药皮类型 | 坡口面角度（°） | 根部间隙（mm） | 钝边高度（mm） |
断弧焊 | 酸性 | 30°～35° | （1.0～1.3）d | （0.4～0.6）d |
碱性 | （0.8～1.2）d | （0.4～0.6）d | ||
连弧焊 | 碱性 | 30°～35° | （0.8～1.0）d | 0.5～1 |
若采用ф3.2mm的焊条进行断弧焊时，焊条为酸性，则钝边高度为1.3～2.0mm，根部间隙为3.2～4.2；焊条为碱性时，则钝边高度为1.3～2.0mm，根部间隙为2.6～4.8mm。若采用ф3.2mm的焊条进行连弧焊（焊条为碱性）时，则钝边高度为0.5～1mm，根部间隙为2.6～3.2mm。
此外，考虑到施焊过程中焊缝的横向收缩，为保证焊缝尺寸一致，终端根部间隙应比确定值略大 0.5～1mm。
单面焊双面成形与双面焊相比，可省略翻转焊件及对背面焊缝进行清根等工序，尤其适用于那些无法进行双面施焊的场合，例如管子的对接焊。
8 什么是断弧焊法？
断弧焊法是通过控制电弧的不断燃弧和灭弧的时间以及运条动作来控制熔池形状、熔池温度以及熔池中液态金属厚度的一种单面焊双面成形焊接技术。它具有容易控制熔池形态、对焊件的装配质量及焊接工艺参数的要求较低，适应性较强等特点。断弧焊的操作手法有一点法和两点法两种，见图3。一点法适用于薄板、小直径管（≤ф60mm）及小间隙（1.5～2.5mm）条件下的焊执着；两点法适用于厚板、大直径管、大间隙条件下的焊接。
断弧焊法的操作技术若掌握得不够熟练，容易产生气孔、夹渣等内在缺陷和焊道外凸、内凹、冷缩孔、咬边、焊瘤等表面缺陷。
9 试述断弧焊法中两点法的基本操作要点。
先在焊件试焊端前方约10～15mm处的坡口面上引燃电弧，然后将电弧拉回至始焊处稍加摆动对焊件进行1～2Sr预热。当坡口根部产生“汗珠”时，立即将电弧压低，约1～1.5s后，可听到电弧穿透坡口而发出的“噗”声，看到定位焊缝以及相接的两侧坡口面金属开始熔化，并形成第一个熔池时快速灭弧。当第一个熔池金属尚未完成凝固，熔池中心还处于半熔化状态、在护目镜下呈黄亮颜色时，重新引燃电弧，并在该熔池左前方接近钝边的坡口面上，以一定的焊条倾角击穿焊件根部。击穿时先以短弧对焊件根部加热1～1.5s，然后再迅速将焊条朝焊接方向挑划，当听到焊件被击穿的“噗”声时（说明已形成第一个熔孔），应快速使一定长的弧柱带着熔滴穿过熔孔，使其与背、正面的熔化金属分别形成背面与正面焊道熔池。此时要迅速抬起灭弧，动作如稍有迟缓，可能会造成根部烧穿。
约1s后，当上述熔池还未完全凝固，尚有比所用焊条直径稍大的黄亮光点时，快速引燃电弧并在第一个熔池右前方进行击穿焊。然后继续按上述方法施焊，便可完成两点法单面焊双面成形的焊缝。
10 试述断弧焊法中一点法的基本操作要点。
一点法建立第一个熔池的方法与两点法相同。施焊时应使电弧同时熔化焊件坡口的两侧钝边，听到“噗”声后，果断灭弧。为防止一点击穿法焊接过程中产生缩孔，应使灭弧频率保持在每分钟70～80次。其焊条倾角与熔孔向坡口根部熔入深度均与两点法相同。
11 试述各种位置断弧焊法的焊接工艺参数。
各种位置断弧焊法所选用的焊接工艺参数，见表4。
表4 各种位置断弧焊法的焊接工艺参数
焊接位置 | 板厚（mm） | 焊条型号 | 焊条直径（mm） | 焊接电流（A） |
平焊 | 8～12 | E4303 | 3.2 | 100～110 |
E5015 | 3.2 | 90～100 | ||
立焊 | 8～12 | E4303 | 3.2 | 80～100 |
E5015 | 3.2 | 80～90 | ||
横焊 | 8～12 | E4303 | 3.2 | 90～110 |
E5015 | 3.2 | 80～95 | ||
仰焊 | 8～12 | E4303 | 3.2 | 90～110 |
E5015 | 3.2 | 80～95 |
12 什么是连弧焊法？说明其操作要点。
连弧焊法是在焊接过程中电弧连续燃烧，不熄灭，采取较小的坡口钝边间隙，选用较小的焊接电流，始终保持短弧连续施焊的一种单面焊双面成形技术。
基本操作要点：引弧后先将电弧压短到最低程度，并在始焊处以小齿距的锯齿形运条法作横向摆动，对焊件进行加热。当坡口根部产生“出汗”现象时，尽力将焊条往根部送下做一个击穿动作，待听到“噗”的一声形成熔孔后，迅速将电弧移到任一坡口面，随后在坡口面间以一定的焊条倾角做似停非停的微摆动，时间约为2s，使电弧将两坡口根部两侧各熔化1.5mm左右，然后将焊条提起1～2mm，以小齿距的锯齿形运条法作横向摆动，使电弧边熔化熔孔前沿、边向前施焊。施焊时，一定要将焊条中心对准熔孔的前沿与母材交界处，使每个新熔池与前一个熔池相重叠。
收弧时，缓慢地把焊条向熔池后方的左侧或右侧带一下，随后将焊条提起、收弧。接头时，先在距弧坑10～15mm处引弧，以正常运条速度运至弧坑的1/2处，将焊条下压，待听到“噗”的一声之后，就作1～2s的似停非停地微小摆动，然后再将焊条提起1～2mm，使其在熔化熔孔前沿的同时向前运条施焊。
连弧焊法的施焊过程中，由于采用了较小的根部间隙（表3）与焊接工艺参数（表5），并在短弧条件下进行有规则的焊条摆动，因而可造成熔滴向熔池均匀过渡的良好条件，使焊道始终处于缓慢加热和缓慢冷却的状态，所以不但能获得温度均匀分布的焊缝和热影响区，而且还能得到成形整齐、表面细密的背面焊道，因此连弧焊法是一种能保证焊缝具有良好力学性能和内在质量的单面焊双面成形操作技术。
13 试述各种位置连弧焊法的焊接工艺参数。
各种位置连弧焊法所选用的焊接工艺参数，见表5。
表5 各种位置连弧焊法的焊接工艺参数
焊接位置 | 板厚（mm） | 焊条型号 | 焊条直径（mm） | 焊接电流（A） |
平焊 | 8～12 | E5015 | 3.2 | 80～90 |
立焊 | 8～12 | E5015 | 3.2 | 70～80 |
横焊 | 8～12 | E5015 | 3.2 | 75～85 |
仰焊 | 8～12 | E5015 | 3.2 | 75～85 |
14 试述手弧焊时的基本操作技术。
手弧焊是用手工操作的焊接方法，因此焊缝的质量在很大程度上决定于焊工的操作技术。手弧焊时焊条要做三个方向的运动：朝熔池方向逐渐送进；沿焊接方向逐渐移动；必要时作有规则的横向摆动。
1）焊条朝熔池方向逐渐送进，这是为了以维持所要求的电弧长度。因此，焊条的送进速度应等于焊条的熔化速度，如果送进速度比熔化速度慢，则电弧被逐渐拉长，严重时形成断弧现象；反之，如果焊条送进速度太快，则弧长迅速缩短，最后导致焊条与焊件接触短路，电弧熄灭。
2）焊条沿焊接方向的移动速度，即手弧焊的焊接速度。太快时，电弧来不及熔化足够的焊条和母材，造成焊缝断面太小以及容易形成未焊透等缺陷；太慢时，熔化金属堆积过多，加大了焊缝断面，并且使焊件加热温度过高，薄件则容易被烧穿。
3）焊条作横向摆动是为了获得一定宽度的焊缝，特别是当焊件开坡口时，由于焊口较宽，常采用摆动焊条使两侧金属能够焊透。
15 手弧焊时常用的运条方法有哪几种？
手弧焊常用的运条方法示意图见图4。
⑴直线形运条法焊接时焊条不作横向摆动，沿焊接方向作直线形运动，常用于开I形坡口的对接平焊、多层焊的第一层焊道或多层多道焊。
⑵直线往复运条法焊接时焊条末端沿焊缝的纵向作来回直线形摆动，特点是焊接速度快、焊缝窄、散热快，适于薄板和接头间隙较大的多层焊的第一层焊道。
⑶锯齿形运条法焊接时焊条末端作锯齿形连续摆动及向前移动，并在两边稍停片刻，摆动焊条是为了控制熔化金属的流动和得到必要的焊缝宽度，特点是操作容易掌握，各种焊接位置基本上均可采用。
⑷月牙形运条法焊接时焊条末端沿着焊接方向作月牙形的左、右摆动，特点是金属熔化良好，有较长的保温时间，气体容易析出，熔渣易上浮，焊缝质量较高。
⑸三角形运条法 焊接时焊条末端分别作连续的斜三角形或正三角形运动，并向前移动。
斜三角形运条法适于焊接平、仰位置的T形接头焊缝和有坡口的横焊缝，特点是能够借焊条的摆动不定来控制熔化金属，焊缝成形良好。正三角形运条法只适于开坡口的对接接头和T形接头焊缝的立焊，特点是一次就能焊出较厚的焊缝断面，焊缝不明产生夹潭，生产效率较高。
⑹圆圈形运条法焊接时焊条末端作圆圈形运动，并不断地前移。特点是熔池存在时间长，熔池金属温度高，气体和熔渣容易上浮，适用于焊接较厚焊件的平焊缝。
16 什么是埋弧焊？它有什么优缺点？
电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法称为埋弧焊，其焊接过程见图5。如果将焊接过程中的引弧、送丝、移丝和灭弧四个动作全部由机械来完成，通常称为自动埋弧焊。如果将四个动作中的移丝由手工来完成，则称为半自动埋弧焊。
埋弧焊具有如下优点：
1）使用的焊接电流大 、焊缝厚度深、可减小焊件的坡口。
2）焊接速度快。
3）焊剂的保护效果好（属于渣保护），特别在有风的环境中施焊。
4） 焊接质量与对焊工技艺水平的要求比手弧焊低。
5）没有弧光辐射，劳动条件较好。埋弧焊的主要缺点是只能适用于平焊位置，容易焊偏，薄板焊接难度较大。
17 为何埋弧焊时可以使用较大的焊接电流？
若用同样直径的焊丝（条）与手弧焊相比，埋弧焊可以使用较大的焊接电流，见表6。这是因为埋弧焊时焊丝的伸出长度（导电嘴至焊丝末端的距离）比焊条短，通电时间少，产生的电阻热小，因而可以适当提高焊接电流值，见图6。
表6 手弧焊和埋弧焊的焊接电流
焊条(焊丝) 直径（mm） | 手弧 焊 | 埋弧 焊 | ||
焊接电流(A) | 电流密度（A/mm2） | 焊接电流(A) | 电流密度（A/mm2） | |
2 3.2 4 5 | 50～65 80～130 125～200 190～250 | 16～25 11～18 10～16 10～18 | 200～400 350～600 500～800 700～1000 | 63～125 50～85 40～63 35～50 |
18 试述埋弧焊时的焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响。
埋弧焊时主要的焊接工艺参数是焊接电流、电弧电压和焊接速度；其次是焊丝直径、焊丝倾斜、焊件倾斜、间隙或坡口及焊剂粒度等。焊接工艺参数对焊缝形状的影响见表7。
表7 焊接工艺参数对焊缝形状的影响
工艺参数 | 厚度 | 宽度 | 余高 | 成形系数 | 熔合比 | ||
参数增大时的影响 | 焊接电流 | 显著增大 | 略增大 | 显著增大 | 显著增大 | 显著增大 | |
电弧电压 （V） | 22～24 | 略增大 | 增大 | 减小 | 增大 | 略增大 | |
34～60 | 略减小 | 显著增大 （除直流正接） | 减小 | 显著增大 （除直流正接） | 无变化 | ||
焊接速度 （m/h） | 10～40 | 无变化 | 减小 | 略增大 | 减小 | 显著增大 | |
40～100 | 减小 | 减小 | 略增大 | 略减小 | 增大 | ||
焊丝直径 | 减小 | 增大 | 减小 | 增大 | 减小 | ||
焊丝前倾 | 显著减小 | 增大 | 减小 | 显著增大 | 减小 | ||
焊件倾斜 | 上坡焊 | 略增大 | 略减小 | 增大 | 减小 | 略增大 | |
下坡焊 | 减小 | 增大 | 减小 | 增大 | 减小 | ||
间隙或坡口 | 无变化 | 无变化 | 减小 | 无变化 | 减小 | ||
焊剂粒度 | 略减小 | 略增大 | 略减小 | 增大 | 略减小 | ||
19 什么是等速送丝埋弧焊机？什么是变速送丝埋弧焊机？
等速送丝埋弧焊机的焊丝输送速度在整个过程中保持不变。当遇有外界干扰，如焊件高低不平使弧长发生变化时，依靠焊接电弧的自身调节特性，能将弧长自动恢复到原先值。其过程是：当弧长被拉长时，（焊件表面有凹坑），将引起焊接电流减小（下降外特性），促使焊丝熔化速度减慢，由于此时焊丝送进速度未变，因此弧长将逐渐缩短，一直恢复到原先值。属于此类焊机的型号有MZ1-1000、MZ2-1500、MZ3-500、MZ6-500、MU-2×300、MU1-1000等。变速送丝埋弧焊机的焊丝输送速度在整个焊接过程中会随时作相应调整。当遇有外界干扰，如焊件高低不平使弧长发生变化时，依靠焊机内部的自动调节系统，能迅速将弧长自动恢复到原先值。其过程是：当弧长被拉长时（焊件表面有凹坑），通过焊机的自动调节系统，使焊丝的输送速度会瞬时增加，直到弧长恢复至原先值为止。属于此类焊机的型号有MZ-1000、NZA-1000等。
当发生相同长度的弧长变化时，变速送丝埋弧焊机的恢复时间比等速送丝埋弧焊机短，因此焊成的焊缝质量好，但结构较复杂，成本较高。
20 埋弧焊焊接接头的坡口形式及尺寸有何特点？
埋弧焊使用的焊接电流较大，电弧具有较强的穿透能力，厚度在12mm以下的板材，可以开I形坡口，采用双面焊接，即能达到全焊透的要求。厚度大于12mm至20mm的板材，为了达到全焊透，在单面焊后，焊件背面应进行清根，再进行焊接。厚度超过20mm的板材，应开坡口进行焊接，焊缝坡口的形式与手弧焊基本相同，但应采用较大的钝边以避免烧穿，通常钝边应保持在5～6mm左右。
21 埋弧焊施焊时有什么特点？
埋弧焊因采用较大的焊接电流，所以在第一层焊接时，液态熔渣和金属会从间隙中流失，造成焊缝成形不良，严重时甚至无法焊接。因此在正面焊接时，反面一定要采取防漏措施，常用的措施有：在熔剂垫上焊接、在临时工艺垫板上焊接、手弧焊封底和锁底焊等见图7。
不采取防漏措施的双面自动焊，对装配质量要求严格，焊件边缘必须平直，间隙应保持小于1mm，所以在生产中应用不多。
22 试述多丝埋弧焊的基本工作原理。
多丝埋弧焊是一种高生产率的埋弧焊接方法。按照所用焊丝数目有双丝埋弧焊、三丝埋弧焊等，在一些特殊应用中焊丝可多达 14根，目前工业上应用最多的是双丝和三丝埋弧焊。焊丝排列一般都采用纵列式，即两根或三根焊丝沿焊接方向顺序排列。焊接过程中每根焊丝所用的焊接电流和电压各不相同，一般由前导电弧获得足够的焊缝厚度，后续电弧调节熔宽或起改善成形作用。双丝焊时两焊丝间的距离约为70mm左右，后续焊丝可以沿焊接方向后倾一个角度。
多丝焊的焊接电源可用直流或交流，也可以交、直流并用。双丝埋弧焊和三丝埋弧焊时焊接电源的选用及连接组合形式见图8。
23 什么是TIG焊？
利用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨等）作为电极的惰性气体保护焊称钨极惰性气体保护焊，其英文简称为TIG焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接方法，其示意图见图9。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，获得优质焊缝。保护气体可采用氩气、氦气和氩氦混合气体，在特殊应用场合，可添加少量的氢。用氩气作为保护气体的称饮极氩弧焊，用氦气的称钨极氦弧焊。由于氦气价格昂贵，在工业上广泛应用的是钨极氩弧焊。
24 钨极氩弧焊有什么优缺点？
钨极氩弧焊具有下列优点：
1）氩气能有效地隔绝周围空气，本身又不溶于金属，不和金属反应，施焊过程中电弧还有自动清除熔池表面氧化膜的作用，因此，可成功地焊接易氧化、氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。
2）钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流（＜10A）下仍可稳定地燃烧，特别适用于于薄板、超薄材料的焊接。
3）热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。
4）由于填充焊丝熔滴不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。
钨极氩弧焊的不足之处；
1）焊缝厚度浅，熔敷速度小，生产率较低。
2）钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，造成污染（夹钨）。
3）惰性气体（氩气、氦气）较贵，和其它电弧焊方法（如手弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等）相比，生产成本较高。
25 试述各种电流钨极氩弧焊的特点。
按钨极氩弧焊所使用电流种类的不同，可分为直流正接、直流反接及交流三种，其特点见表8。
表8 各种电流钨极氩弧焊的特点
电 流 种 类 | 直流 | 交流 | |
正 接 | 反 接 | ||
两极热量比例（近似） | 焊件70% 钨极30% | 焊件30% 钨极70% | 焊件50% 钨极50% |
熔深特点 | 深、窄 | 浅、宽 | 中等 |
钨极许用电流 | 最大 例如钨极ф3.2mm，400A | 小 例如钨极ф6.4mm，120A | 较大 例如钨极ф3.2mm，225A |
阴极清理作用 | 无 | 有 | 有（焊件为负的半周时） |
适用材料 | 氩弧焊；除铝、镁合金铝青铜外其余金属 氦弧焊：几乎所有金属 | 一般不采用 | 铝、镁合金、铝青铜等 |
26什么是“阴极清理作用”？铝及铝合金钨极氩弧焊时为什么要采用交流电源？
焊接铝及铝合金时，熔池表面会生成一层致密难熔的氧化膜（即A12O3，熔点为2050℃，而铝的熔点仅为657℃），若不及时加以消除，会形成未熔化，并使焊缝表面形成皱皮，内部产生夹渣。采用钨极氩弧焊时，如果焊件是负极，电弧中的氩气被电离后产生的正离子会高速地撞击作为负极的熔池，使熔池表面的氧化膜被击碎，因此焊成的焊缝表面光滑美观，成形良好，这种现象称为“阴极清理作用”或“阴极破碎作用”。
为使焊件处于负极状态，可采用直流反接电源或交流电源。前者由于钨极是正极，温度高，消耗快，寿命短，通常不采用。使用交流电源时，当焊件处于负半周时，同样会产生“阴极清理作用”。所以铝及铝合金钨极氩弧焊时，应采用交流电源。
27 钨极氩弧焊如何引弧？
钨极氩弧焊有三种引弧方法：
⑴接触短路引弧法不能直接在焊件上将钨极与焊件直接接触进行短路引弧，因为钨极端部的钨会污染熔池，形成夹钨。通常可利用引弧板或在焊口附近设置铜皮、碳块，在这些引弧板上用接触短路法引弧，然后将电弧移至焊接部位。这种引弧法的缺点是引弧时钨极损耗大，钨极端部形状容易被破坏，所发仅当焊机没有高频引弧装置时才使用。
⑵高频高压引弧法 利用装在焊机控制箱内的高频振荡器所产生的高频高压击穿钨极与焊件之间的间隙（2～5mm）而引燃电弧。
⑶高压脉冲引弧法 在钨极和焊件之间加一高压脉冲，使两极间气体介质电离而引弧。
28 钨极氩弧焊时对钨极端部的形状有什么要求？
钨极氩弧焊时，钨极端部的形状是一个重要的工艺参数，应根据所用焊接电流的种类，选用不同的端部形状，见图10。尖端角度α的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。不同钨极端部形状尺寸推荐的焊接电流范围，见表9。小电流焊接时，选用小直径钨极和小的端部角度，可使电弧容易引燃和稳定；大电流焊接时，增大钨极端部的角度可避免端部过热熔化，减少损耗，并防止电弧往上扩展而影响阴极班点的稳定性。
表9 钨极端部形状尺寸和焊接电流范围
钨极直径 （mm） | 端部直径d （mm） | 端部角度α （°） | 焊接电流（A） | |
恒定电流 | 脉冲电流 | |||
1.0 1.0 1.6 1.6 2.4 2.4 3.2 3.2 | 0.125 0.25 0.5 0.8 0.8 1.1 1.1 1.5 | 12 20 25 30 35 45 60 90 | 2～15 5～30 8～50 10～70 12～90 15～150 20～200 25～250 | 2～25 5～60 8～100 10～140 12～180 15～250 20～300 25～350 |
减少钨极端部的角度，可使得焊缝厚度减小，熔宽增大。
29 试述钨极氩弧焊时焊缝的坡口形式及尺寸。
钨极氩弧焊焊缝的坡口形式见GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》。
1）厚度不大于3mm的碳钢、低合金钢、不锈钢、铝的对接接头及厚度不大于2.5mm的高镍合金，一般开I形坡口。
2）厚度在3～12mm的上述材料，可开U形、Y形或J型 坡口。
3）厚度大于12mm的上述材料，采用双U形或双Y形坡口。
4）Y形坡口的坡口角度：碳钢、低合金钢及不锈钢为60°，高镍合金钢为80°；当用交流电焊接铝时为90°。
黑色金属的典型坡口尺寸，见图11。
30 试述钨极氩弧焊时焊接速度的选择原则。
钨极氩弧焊时焊接速度的选择应遵循以下原则：
1）在焊接铝等导热性好的金属时，为了减少焊接变形，应采用比母材导热速度快的焊接速度。
2）焊接有热裂倾向的合金不能采用高速度焊接。
3）焊接熔池的尺寸会直接受焊接速度的影响，当在非平焊位置焊接时只能是较小的熔池，应适当提高焊接速度。
31 试述加强氩气保护作用的措施。
对于对氧化、氮化非常敏感原金属和合金（如钛及其合金）或散热慢，高温停留时间长的材料（如不锈钢），要求有更强的保护作用。加强氩气保护作用的具体措施有：
1）在焊枪后面附加通有氩气的拖罩，使在400℃以上的焊缝和影响区仍处于保护之中，见图12a，用以焊接钛及钛合金。
2）在焊缝背面采用可通氩气保护的垫板见图12b，以加强反面的保护，并且能加速焊缝和热影响区的冷却，缩短在高温停留的时间，可用来焊接不锈钢。
32 什么是钨极脉冲氩弧焊？
钨极脉冲氩弧焊的焊接电流由基值电流和脉冲电流两部分所组成，基值电流维持电弧的燃烧，脉冲电流产生脉冲电弧，以熔化金属、进行焊接。
钨极脉冲氩弧焊所使用的焊接电流可以是直流的或交流的，其电流波形，见图13。交流脉冲氩弧焊用于焊接铝、镁及其合金等表面形成高熔点氧化膜的材料；直流脉冲氩弧焊用以焊接除铝、镁及基合金以外的其它金属材料，目前应用较广泛。
钨极脉冲氩弧焊的焊接过程：每次脉冲电流作用时，在电弧下面产生一个熔池，基值电流作用时，熔池凝固而形成焊点。下一次脉冲作用时，在已凝固焊点的部分面积和母材上产生一个熔池，基值电流作用时，又凝固形成下一个焊点，与前一个焊点搭接，如此周而复始地重复下去，就形成一条由许多焊点搭接而成的焊缝。
33 试述钨极脉冲氩弧焊的优点及适用范围。
钨极脉冲氩弧焊是通过调节脉冲电流幅值、基值电流大小、脉冲电流持续时间和基值电流持续时间，以控制热输入量，从而控制焊缝及热影响区的尺寸和质量。钨极脉冲氩弧焊的优点及适用范围是：
1）可以精确控制对焊件的热输入和熔池尺寸，提高焊缝抗烧穿和熔池的保持能力，容易获得均匀的焊缝厚度，特别适用于薄板（薄至0.1mm）全位置焊接和单面焊双面成形。
2）每个焊点的加热和冷却迅速，所以适用于焊接导热性能和厚度差别大的焊件。
3）脉冲电弧可以用较低的热输入而获得较大的焊缝厚度，故同样条件下能减小焊接热影响区和焊件变形，这对薄板、超薄板焊接更为重要。
4）焊接过程中熔池金属冷凝快，高温停留时间短，可减少热敏感材料（如镍铬合金、钛合金等）焊接时产生裂纹的倾向。
34 什么是钨极氩弧点焊？
钨极氩弧点焊的原理，见图14。焊枪端部的喷嘴将被焊的两块焊件压紧，保证连接面密合，然后靠钨极和焊件之间的电弧使钨极下方金属局部熔化形成焊点。适用于焊接各种薄板结构以及薄板与较存材料的连接，所焊材料目前主要为不锈钢和低合金钢等。
与电阻点焊相比较，钨极氩弧点焊的优点是可从单面点焊、无需加压装置、可点焊厚度相差悬殊的焊件、焊点尺寸易控制。缺点是焊接速度较慢、焊接费用较高。
35 什么是热丝钨极氩弧焊？
热丝钨极氩弧焊的原理，见图15。填充焊丝在进入熔池之前约100mm处开始，由加热电源通过导电块对其通电，依靠电阻热将焊丝加热至预定温度，与钨极呈40°～60°，从电弧后面送入熔池，其优点是这样的熔敷速度可比通常所用的冷丝提高2倍。
焊线加热采用交流电源，以减少磁偏吹。目前可用来焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、镍和钛等。
36 什么是熔化极气体保护电弧焊？如何分类？
熔化极气体保护电弧焊是采用可熔化的焊丝（熔化电极）与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受空气的有害作用。
由于不同的保护气体种类及焊丝形式对电弧状态、电气特性、热效应、冶金反应及焊缝成形等的影响显著不同，熔化极气体保护电弧焊的分类有多种，见表10。
37 什么是MIG焊？
使用熔化电极的惰性保护焊，英文简称MIG焊，见图16。保护气体可采用Ar、Ar+He或He，电弧燃烧稳定，熔滴过渡平稳、安定，无激烈飞溅。在整个电弧燃烧过程中，焊丝连续等速送进，可用来焊接各种钢材及有色金属。
38 什么是MAG焊？
利用活性气体（如CO2；Ar+CO2；Ar+CO2+O2等）作为保护气体的金属极气体保护电弧焊方法，称为活性熔化极气体保护电弧焊法，简称MAG焊。即所用保护气体为惰性气体少量氧化性气体（O2、CO2或其混合气体）混合而成。因保护气体具有氧化性，所以常用于黑色金属材料的焊接。在惰性气体中混合少量氧化性气体的目的（一般为：O22%～5%；CO2：5%～20%）是在基本不改变惰性气体电弧基本特性的条件下，以进一步提高电弧稳定性，改善焊缝成形，降低电弧辐射强度。
39 什么是MIG焊的临界电流？
MIG焊时采用的熔滴过渡类型为滴状过渡、短路过渡和喷射过渡。滴状过渡使用的焊接电流较小，熔滴直径比焊丝直径大，飞溅较大，焊接过程不稳定，因此在生产中很少采用。短路过渡电弧长度短，电弧电压较低，电弧功率比较小，通常仅用于薄板焊接。生产中应用最广泛的是喷射过渡，对于一定的焊丝和保护气体，当焊接电流增大至某一值时，熔滴过渡形式即由滴状过渡转变为喷射过渡，这一转变的焊接电流值就称为临界电流。
不同材料和不同直径焊丝的临界电流值，见表11。
表11 MIG焊的临界电流值
材 料 | 焊丝直径（mm） | 保 护 气体 | 最低临界电流（A） |
低碳钢 | 0.80 0.90 1.20 1.60 | Ar98%+O22% | 150 165 220 275 |
不锈钢 | 0.90 1.20 1.60 | Ar99%+O21% | 170 225 285 |
铝 | 0.80 1.20 1.60 | Ar | 95 135 180 |
脱氧铜 | 0.90 1.20 1.60 | Ar | 180 210 310 |
硅青铜 | 0.90 1.20 1.60 | Ar | 165 205 270 |
钛 | 0.80 1.60 2.40 | Ar | 120 225 320 |
40 试述MAG焊的特点。
MAG焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，具有稳定的焊接工艺性能和质量优良的焊接接头，可用于空间各种位置的焊接，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢的焊接。
采用氧化性混合气体保护的优点是：能提高熔滴过渡的稳定性；稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性；增大电弧的热功率；减少焊接缺陷；降低焊接成本。
41什么是CO2气体保护焊？它有什么特点？
利用CO2作为保护气体的气体保护焊称为CO2气体保护焊，简称CO2焊。
使用CO2作为保护气体具有如下特点：
1）CO2气体的体积质量比空气大，所以在平焊时从焊枪喷出的CO2气体对熔池有良好的覆盖作用。
2）CO2气体在电弧的高温作用下将按下式进行分解为
1
CO2=CO+ ─── O2－Q
2
从上式可见，CO2气体分解时，其产物体积膨胀为一倍半，这将有利于增强保护效果。但另一方面，该反应是吸热反应，对电弧产生强烈的冷却作用，会引起弧柱收缩，使弧柱对熔滴产生较大的排斥，加上焊丝端头的熔滴由于受到电弧的排斥作用，使熔滴不规律，影响电弧稳定性，同时也影响CO2气体的保护效果。
42试述CO2气体保护焊的优缺点。
CO2焊具有下列优点：
1）生产效率高，节省电能。CO2气体保护焊的电流密度大，可达100～300A/mm2，因此电弧热量集中，焊丝的熔化效率高，母材的熔透厚度大，焊接速度快，同时焊后不需要清渣，所以能够显著提高效率，节省电能。
2）焊接成本低。由于CO2气体和焊丝的价格低廉，对于焊前的生产准备要求不高，焊后清理和校正工时少，所以成本低。
3）焊接变形小。由于电弧热量集中、线能量低和CO2气体具有较强的冷却作用，使焊件受热面积小。特别是焊接薄板时，变形很小。
4）对油、锈产生气孔的敏感性较低。
5）焊缝中含氢量少，所以提高了焊接低合金高钢抗冷裂纹的能力。
6）熔滴采用短路过渡时用于立焊、仰焊和全位置焊接。
7）电弧可见性好，有利于观察，焊丝能准确对准焊接线，尤其是在半自动焊时可以较容易地实现短焊缝和曲线焊缝的焊接工作。
8）操作简单，容易掌握。
CO2焊具有下列缺点：
1）与手弧焊相比设备较复杂，易出现故障，要求具有较高的维护设备的技术能力。
2）抗风能力差，给室外焊接作业带来一定困难。
3）弧光较强，必须注意劳动保护。
4）与手弧焊和埋弧焊相比，焊缝成形不够美观，焊接飞溅较大。
43CO2气体保护焊如何按焊丝的直径进行分类？
CO2气体保护焊按焊丝直径的不同，可分为以下三类：
1）细丝CO2气体保护焊，焊丝直径小于和等于1.2mm，通常采用小电流、低电弧电压的短路过渡进行焊接。这时焊丝端部的熔滴与熔池以短路接触的形式向熔池过渡。
2）中丝CO2气体保护焊，焊丝直径为1.6～2.4mm，通常采用较大电流、较高电弧电压进行焊接，熔滴过渡呈细滴排斥过渡，甚至射滴过渡。它是一种自由过渡形式。
3）粗丝CO2气体保护焊，焊丝直径2.4～5.0mm，通常采用大电流、较低电弧电压进行焊接，熔滴呈射滴过渡，甚至射流过渡，焊接电弧基本上潜入熔池凹坑内。
44CO2气体保护焊时如何减少金属的飞溅？
CO2气体保护焊的主要缺点是焊接过程中产生较多金属飞溅。金属飞溅不但会降低焊丝的熔敷系数，增加焊接成本，而且飞溅金属会粘着导电嘴端面和喷嘴内壁，引起送丝不畅，使电弧燃烧不稳定，降低气体保护作用，并使劳动条件恶化，必要时需停止焊接，进行喷嘴清理工作。
短路过渡焊接时飞溅的主要原因是：金属内部的CO气体急剧膨胀而发生强烈爆炸；短路过渡后电弧再引燃时产生的对熔池的过大冲击力使液体金属溅出。改善的措施是：工艺方面应采用直径尽量小的焊丝，合适的焊接电流与电弧电压的匹配，通过焊接回路串接电感来调节短路电流上升速度和峰值短路电流；冶金方面采用含有较多脱氧元素的焊丝（如H08Mn2SiA），焊件表面仔细清理等。采取这些措施能将飞溅减小到一定程度，但不能完全消除。
自由过渡焊接时飞溅的主要原因是：当焊接电流不大时，由熔滴非轴向过渡造成飞溅；当大电流潜弧时，由熔滴瞬时短路造成飞溅。自由过渡造成的飞溅颗粒大，难以从焊件表面清除。这种飞溅目前还无有效的办法加以克服，所以在一定程度上限制了中丝、粗丝CO2气体保护焊在生产中的大量推广应用。
45CO2气体保护焊对电源有什么要求？
CO2气体保护焊通常采用实芯焊丝，没有稳弧剂，所以用交流电时电弧不稳定，飞溅大，难以正常工作，因此CO2气体保护焊的电源都采用直流电流和反极性连接。我国基本上不生产供CO2气体保护焊用的弧焊发电机，目前均采用整流式电源。
为保证焊接工艺参数在焊接过程中的稳定，采用细丝CO2气体保护焊时，为等速送丝配合平特性电源；采用粗丝CO2气体保护焊时，为变速送丝配合陡降特性电源。
⑴等速送丝方式与平特性电源配合当焊丝直径小于2.5mm时，由于电流密度较大，焊接电弧静特性为上升曲线，此时电弧自身调节作用强烈，因此采用等速送丝方式与平特性电源配合时，当遇到外界干扰因素（如母材表面凹凸不平、焊枪上、下移动等）使弧长变化时，弧长能迅速回复到原先值。
⑵变速送丝方式与陡降特性电源配合当焊丝直径大于3mm时，由于电流密度较小，电弧自身调节作用减弱，依靠等速送丝配合平特性电源，回复时间太长，不能满足要求，此时应采用变速送丝方式与陡降特性电源相配合，此时当弧长发生变化时，电弧电压变化较大（焊接电流变化较小），电弧的自动调节作用强烈，回复时间很短。
CO2气体保护焊平特性整流电源的型号是ZP型（磁放大器式）、ZP3型（动圈式）、ZP5型（晶闸管式）、ZP6型（抽头式），适用于细丝焊。
CO2气体保护焊陡降特性整流电源的型号是ZX型（二极管整流加饱和抗器）、ZX5型（晶闸管整流）、适用于粗丝焊。
同时具有两种特性的型号是ZD型（磁放大器式）、ZD5型（晶闸管式）。
五、各种焊接方法及设备 46 CO2气体使用前为什么要经过预热？ 气瓶内的液态CO2当打开气瓶阀门时，液态CO2要挥发成气态，此时将吸收大量的热，使CO2气体气温下降；另外，CO2气体经减压后，气体体积要膨胀，也会使CO2气体气温下降。因此，为了防止CO2气体在使用前因气温急剧下降而造成管路冻结，在减压之前，应使CO2气体通过预热器进行预热。 预热器多采用电阻加热式，用36V交流供电，功率为100～150W，串接在CO2气体钢瓶的气体出口端。 47试述熔化极气体保护焊焊丝的送丝方式。 送丝系统通常是由送丝机（包括电动机、减速器、校直轮、送丝机），送丝软管、焊丝盘等组成。送丝系统将焊丝送至焊枪中，送丝方式示意图见图17。送丝方式主要有以下三种： ⑴推丝式焊枪结构简单、轻便，操作维修方便。缺点是焊丝送进的阻力较大，随着送丝软管的加长，送丝稳定性变差。广泛应用于焊丝直径为0.8～2.0mm、送丝软管长度为3～5m的半自动熔化极气体保护焊中。 ⑵拉丝式拉丝式又分为三种形式：一种是将焊丝盘和焊枪分开，两者通过送丝软管连接。另一种是将焊丝盘直接安装在焊枪上。这两种都适用于细丝半自动熔化极气体保护焊，使用焊丝直径小于或等于0.8mm，送丝较稳定，但焊枪较重。第三种是不但焊丝盘与焊枪分开，而且送丝电动机与焊枪也分开，常用于自动熔化极气体保护焊中。 ⑶推拉丝式这种送丝系统中同时有推丝机和拉丝机，推丝为主要动力，拉丝是将焊丝校直，送丝软管可加长到10m，但结构复杂，实际应用不多。 48试述熔化极气体保护焊焊枪的构造。 熔化极气体保护焊焊枪的作用是传导焊接电流、导送焊丝和保护气体。按其用途可分为半自动焊焊枪（手握式）和自动焊焊枪（安装在机械装置上）两种。在焊枪内部装有不同孔径的导电嘴，以适应不同直径焊丝的需要。焊枪还具有一个向焊接区输送保护气体的通道和喷嘴，喷嘴是易损件，应该很方便地更换。当焊接电流通过导电嘴等部件时产生的电阻热和电弧辐射热一起会使焊枪发热，故使用时要采取一定措施冷却焊枪，冷却方式有空气冷却和水冷却两种。对于空气冷却焊枪，在CO2气体保护焊断续负载条件下，使用的焊接电流可高达600A。但是，在使用氩气或氦气保护时，通常焊接电流只限于200A。 半自动焊枪有鹅颈式和手枪式两种。鹅颈式焊枪适合于小直径焊丝，使用灵活方便，特别适合于紧凑部位、难以达到的拐角处和某些受限制区域的焊接。手枪式焊枪适合于较粗直径的焊丝，内部采用循环水冷却。 自动焊焊枪的基本构造与半自动焊焊枪相同，但其载流容量较大（可达1500A），工作时间较长，采用内部循环水冷却，直接装在焊接机头的下部。 49熔化极气体保护焊的供气装置由哪几部分所组成？ 熔化极气体保护焊的供气装置组成，见图18。 ⑴钢瓶CO2气体钢瓶用以贮存液态CO2，钢瓶表面涂黑色并写有“二氧化碳”，瓶装压力为5～7MPa。Ar气钢瓶贮存气态Ar气，钢瓶表面涂灰色并写有“氩气”，瓶装压力为15MPa。 ⑵预热器专用于CO2气体，防止CO2气体温度下降而使管路冻结。 ⑶高压干燥器专用于CO2气体，防止CO2气体中因含水量太高而使得焊缝产生气孔。高压干燥器内装有干燥剂，如硅胶、脱水硫酸铜和无水氯化钙等。 ⑷减压阀将高压CO2气体或Ar气变成压力为0.1～0.2MPa的低压气体。 ⑸气体流量计用来调节气体流量的大小，常用转子流量计，但其刻度是用空气作为介质，若通过气体为CO2气体或Ar气，浮子材料为纯铝，则气体流量可按下式计算： Qco2=0.809Q空气 QAr=0.852Q空气 式中Q空气——流量计上标出的空气流量； Qco2——换算成的CO2气流量； QAr——换算成的Ar气流量。 ⑹电磁气阀用来接通或切断保护气体。 50试述熔化极气体保护焊机型号的编制方法。 根据焊机型号编制方法规定，熔化极气体保护焊机型号的编制方法如下： 型号的意义为：额定电流为×××的半自动CO2气体保护焊机。 51什么是药芯焊丝气体保护电弧焊？ ![[转载]各种焊接方法及设备 焊接方法与设备](http://img.aihuau.com/images/31101031/31061237t018914210020b66f8d.jpg) 由薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，在其管中填满一定成分的药粉，经拉制而成的一种焊丝称为药芯焊丝。采用药芯焊丝的气体保护电弧焊称为药芯焊丝气体保护电弧焊，见图19。 药芯焊丝气体保护焊采用CO2或CO2+Ar气体作为保护气体，焊接电源为直流反接。焊接时，在电弧热作用下，药芯焊丝，母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态熔渣层覆盖熔滴并覆盖熔池，对熔化金属形成了又一层的保护，所以实质上是一种气－渣联合保护的焊接方法。其主要优点是： 1）采用气－渣联合保护，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细小。 2）焊丝熔敷速度快，熔敷效率高达85%～905，生产率比手弧焊高3～5倍。 3）通过调整药芯成分可提供所要求的焊缝金属化学成分，以适应各种钢材的焊接。 缺点是药芯焊丝制造过程复杂，送丝较困难，且粉剂易吸潮，需要妥善保管。 52什么是窄间隙活性气体保护电弧焊？ 厚板对接接头，焊前只开I形坡口或小角度V形坡口，并留有窄而深的间隙，采用活性气体（Ar＋CO2）保护焊完成整条焊缝的高效率焊接法称为窄间隙活性气体保护电弧焊，简称窄间隙焊。焊接时，需要采用特殊的焊枪和焊丝校直机构，使焊丝能深入到深而窄的坡口内，见图20。窄间隙焊可分为细丝和粗丝两种工艺： 细丝窄间隙焊采用焊丝直径为0.8～1.0mm，保护气体成分为Ar＋CO220%，焊件装配间隙6～9mm，直流反接，熔滴为喷射过渡，将焊丝指向两侧壁进行多道焊。优点是由于热输入量少，所以热影响区窄，焊缝金属晶粒细小，冲击韧度好，成分均匀。 粗丝窄间隙采用焊丝直径为2.4～4.8mm，保护气体成分Ar＋CO210%或Ar＋CO23%，焊件装配间隙为10～15mm，直流反接，脉冲电源，单道多层焊。 窄间隙焊的主要优点是生产率高，焊接材料及电级消耗低，缺点是侧壁与焊道之间易产生未熔合。 53 什么是气电立焊？ 气电立焊是由熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保护焊方法，其原理示意图见图21。焊件处于垂直位置，焊丝连续向下送入由焊件坡口面和两个水冷滑块面形成的凹槽中，电弧在焊丝和接头底部的引弧板之间引燃。焊丝和母材金属在电弧热的作用下不断地熔化并流向电弧下方的熔池中，在滑块中强迫成形。焊丝可垂直往下输送或作前后横向摆动，以保证两侧焊透。随着电弧的上移，水冷滑块也随着上移，凹槽逐渐被熔化金属填充，形成焊缝。保护气体采用CO2或Ar＋O2气体。 气电立焊与窄间隙焊的主要区别在于焊缝一次成形，而不是多道多层焊；与电渣焊的主要区别在于熔化金属的热量是电弧热而不是熔渣的电阻热。主要优点是可不开坡口焊接厚板，生产率高，成本低。 54什么是等离子弧焊？试述等离子弧的产生方法。 借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量浓度的等离子弧进行焊接的方法称为等离子弧焊。 等离子弧是自由电弧压缩而成，它是通过以下三种压缩作用获得的，机械压缩效应示意图见图22。 1．机械压缩 将电弧强制通过具有小孔径喷嘴的孔道,使电弧受到压缩。 2．热压缩当等离子气体（Ar、N气）以一定的速度和流量经喷嘴时，靠近电弧一侧的气体通过弧柱，吸收大量热量而电离，成为等离子弧的一个组成部分。但是靠近喷嘴内壁的气体，由于受到喷嘴强烈的冷却作用，形成一个冷气套，迫使弧柱截面进一步缩小称为热压缩。 3．磁压缩弧柱电流是一束平行的同向电流线，必然产生往内的收缩力。当电弧受到机械压缩和热压缩之后，截面缩小，因而电流密度增大，由此产生的电磁收缩力必然增大，形成磁压缩。 55 试述等离子弧的类型。 按电源连接方式的不同，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式见图23。 ⑴非转移型等离子弧钨极接电源负端，焊件接电源正端，等离子弧体产生在钨极与喷嘴之间，在等离子气体压送下，弧柱从喷嘴中喷出，形成等离子焰。 ⑵转移型等离子弧钨极接电流负端，焊件接电流正端，等离子弧产生的钨极和焊件之间。因为转移弧能把更多的热量传递给焊件，所以金属焊接、切割几乎都是采用转移型等离子弧。 ⑶联合型等离子弧工作时非转移弧和转移弧同时并存，故称为联合型等离子弧。非转移弧起稳定电弧和补充加热的作用，转移弧直接加热焊件，使之熔化进行焊接。主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊。 56试述转移型等离子弧的产生方法。 为建立转移型等离子弧，应将钨极接电源负极，喷嘴和焊件同时接正极，转移型弧示意图见图24。首先接通钨极与喷嘴之间的电路，引燃钨极与喷嘴之间的电弧，接着迅速接通钨极和焊件之间的电路，使电弧转移到钨极和焊件之间直接燃烧，同时切断钨极和喷嘴之间的电路，转移型等离子弧就正式建立。 在正常工作状态下，喷嘴不带电，在开始引燃时产生的等离子弧，只是作为建立转移弧的中间媒介。 57试述常用等离子弧焊的基本方法。 常用的等离子弧焊基本方法有小孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊和微束等离子弧焊三种。 ⑴小孔型等离子弧焊使用较大的焊接电流，通常为50～500A，转移型弧。施焊时，压缩的等离子焰流速度较快，电弧细长而有力，为熔池前端穿透焊件而形成一个小孔，焰流穿过母材而喷出，称为“小孔效应”，其示意图见图25。随着焊枪的前移，小孔也随着向前移动，后面的熔化金属凝固成焊缝。由于等离子弧能量密度的提高有一定限制，因此小孔型等离子弧焊只能在有限厚板内进行焊接，见表2。 表2小孔型等离子弧焊一次焊透厚度（mm）
⑵熔透型等离子弧焊当等离子气流量较小、弧柱压缩程度较弱时，此种等离子弧在焊接过程中只熔化焊件而不产生小孔效应，焊缝成形原理与钨极氩弧焊相似，称为熔透型等离子弧焊，主要用于厚度小于2～3mm的薄板单面焊双面成形及厚板的多层焊。 ⑶微束等离子弧焊焊接电流30A以下熔透型焊接称为微束等离子弧焊。采用小孔径压缩喷嘴（ф0.6mm～ф1.2mm）及联合型弧，当焊接电流小至1A以下，电弧仍能稳定地燃烧，能够焊接细丝和箔材。 58试述等离子弧焊设备的组成。 等离子弧焊设备分为手工焊和自动焊两大类。手工焊设备由焊接电源、焊枪、控制电路、气路和水路等部分组成。自动焊设备则由焊接电源、焊枪、焊接小车（或转动胎具）、控制电路、气路及小路等部分组成。 按照焊接电流的大小，等离子弧焊接设备又可分为大电流等离子弧焊设备和微束等离子弧焊设备两大类。 大电流等离子弧和微束等离子弧的焊接系统，见图26。 大电流等离子弧的引燃方法是在焊接回路中叠加一个高频振荡器，依靠高频火花在钨极与喷嘴之间引燃非转移弧（引弧时KM1闭合，KM2断开）。 微束等离子弧的引燃方法两种：一种是借助焊枪上的钨极移动机构向前推进钨极，直到钨极端部与压缩喷嘴相接触，然后回抽钨极引燃非转移弧；另一种引弧方法是采用高频振荡器。 等离子弧焊的电源采用具有陡降外特性的直流电源。 59等离子弧焊有哪些特点？ 等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种新型焊接方法，它在很大程度上填补了钨极氩弧焊的不足，与钨极氩弧焊相比，它具有如下一些特点： 1）弧柱温度高，能量密度大，加热集中，熔透能力强，可以高速施焊，生产率高。 2）等离子弧工作稳定，工艺参数调节范围宽，可焊接极薄的金属，但当金属厚度超过8～9mm时，从费用上考虑采用等离子弧焊不合算。 3）热影响区窄，焊接变形小。 4）由于钨极内缩至喷嘴内，不与焊件接触，所以不会在焊缝内产生夹钨。 缺点是电源及电气控制线路较复杂，设备费用约为钨极氩弧焊的2～5倍，工艺参数的调节匹配较复杂，喷嘴的使用寿命短。 60试述等离子弧切割的基本原理。 等离子弧切割是利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部的或都外部的高速气流或水流将熔化材料排开直到等离子气流束穿透背面而形成割口的一种电弧切割方法。 等离子弧柱的温度高，远远超过所有金属以及非金属的熔点，因此，等离子弧切割过程不是依靠氧化反应，而是靠熔化来切割材料，因而比氧切割方法的适用范围大得多，能够切割绝大部分金属和非金属材料，目前主要用于切割氧切割无法切割的材料，如不锈钢、有色金属等。 61什么是空气等离子切割？ 利用压缩空气作为工作气体和排除熔化金属气流的等离子切割称空气等离子切割，其切割原理见图27。其突出优点是工作气体不采用价格昂贵的Ar气，因此切割成本低，气体来源方便。所使用的压缩空气在电弧中被加热后发生分解和电离，生成的氧与切割金属产生化学放热反应，可加快切割速度，特别适宜于切割厚30mm以下的碳钢、不锈钢和铝、铜等有色金属。 由于空气等离子弧切割用的电极受到强烈的氧化腐蚀，所以不能采用钨极或氧化物钨电极，通常采用镶嵌式纯锆或纯铪电极，但即使采用锆、铪电极，其工作寿命一般也不超过5～10h。 62 什么是电弧螺柱焊？ 用电弧加热将金属螺柱或类似的其它紧固件焊于焊件上的方法称为电弧螺柱焊，其焊接操作顺序，见图28。 1）将焊枪置于焊件上，见图28a。 2）施加预压力使焊枪内的弹簧压缩，直到螺柱与保护套圈紧贴焊件表面，见图5-28b。 3）扣压焊枪上的扳机开关，接通焊接回路使枪体内的电磁线圈励磁，螺柱被自动提升，在螺柱与焊件之间引弧，见图28c。 4）螺柱处于提升位置，电弧扩展到整个螺柱端面，并使端面少量熔化，电弧热同时使螺柱下方的焊件表面熔化并形成熔池，见图28d。 5）电弧按预定时间熄灭，电磁线圈去磁，靠弹簧压力快速地将螺柱熔化端压入熔池，焊接回路断开，见图5-28e。 6）稍停后，将焊枪从焊好的螺柱上抽起，打碎并除去保护套圈，见图28f。 电弧螺柱焊的设备包括直流焊机、焊接时间控制器和焊枪。 63试述电渣焊的基本工作原理。 利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热作为热源，将焊件和填充金属熔合成焊缝的垂直位置的焊接方法称为电渣焊，其焊接过程见图29。渣池保护金属不受空气污染，强迫成形装置与焊件端面构成空腔挡住熔池和渣池，保证熔池金属凝固成形。 电渣焊过程可分为三个阶段： ⑴引弧造渣阶段开始时，电极在引弧板上引出电弧，不断地将加入的固体焊剂熔化，形成渣池，当渣池达到一定深度后，浸没电极，使电弧熄灭，进入电渣过程。 ⑵正常焊接阶段焊接电流通过渣池产生的热使渣池温度升至1600～2000℃渣池将电极和焊件边缘熔化，形成的钢水汇集在渣池下部成为金属熔池。随着电极不断地向渣池送进，金属熔池和熔池上面的渣池逐渐上升，而金属熔池的下部远离热源的液体金属逐渐凝固形成焊缝。 ⑶引出阶段在焊件上部装有引出板，以便将渣池和在停止焊接时容易产生缩孔和裂纹的那部分焊缝金属引出焊件，此时应逐步降低电流和电压，以减少缩孔和裂纹。 焊接结束后将引弧板和引出板割除。 64 电渣焊有哪些特点？ 1）电渣焊一次能焊接很厚的焊件，焊接生产率很高。 2）焊件均为I形坡口，因此节约大量焊接材料和坡口加工的时间。 3）通过调节焊接电流和电压，可以在较大范围内调节焊缝成形系数，有利于防止产生热裂纹。 4）渣池对焊件有预热作用，焊接碳当量较高的金属不易出现淬硬组织，冷裂倾向较小，焊接中碳钢、低合金钢时均可不预热。 5）焊缝金属和热影响区金属在高温（1000℃以上）停留时间长，引起晶粒粗大，使冲击韧度下降，所以焊后应进行正火和回火热处理。 65常用电渣焊方法有哪几种？ 根据采用的电极形状和是否固定，电渣焊方法主要有：丝极电渣焊、熔嘴电渣焊（包括管极电渣焊）和板极电渣焊。 ⑴丝极电渣焊电极为焊丝，通过不熔化的导电嘴送入渣池。安装导电嘴的焊接机头随金属熔池的上升而向上移动，焊接较厚的焊件时可以采用二根、三根或多根焊丝，焊丝可以在接头间隙中往复摆动以获得较均匀的熔宽和熔深，丝极电渣焊示意图见图30a。 ⑵熔嘴电渣焊其电极为固定在接头间隙中的熔嘴（由钢板和钢管点焊成）和由送丝机构不断向熔池中送进的焊丝构成。随焊接厚度的不同，熔嘴可以是单个的或多个的，根据焊件形状，熔嘴电极的形状可以是规则的或不规则的。可用于大截面结构和曲线、曲面形状焊缝的焊接，熔嘴电渣焊示意图，见图30b。 ⑶管极电渣焊当采用熔嘴电渣焊焊接较薄焊件时，可将熔嘴简化为一根或两根管子，在管外涂上涂料称为管极电渣焊其示意图见图30c，常用于薄板及曲线焊缝的焊接。 ⑷板极电渣焊用板极作为电极，通过送进机构不断向熔池中送进的电渣焊方法称为板极电渣焊，其示意图见图30d，常用于不宜拉成焊丝的合金钢材料的焊接和堆焊。 66电渣焊对焊接电源有什么要求？ 电渣焊电源应保证维持稳定的电渣过程，以及在焊接过程中维持焊接工艺参数的稳定性（主要是焊接电流和电压）。具体要求如下： ⑴保持稳定的电渣过程电渣焊时，不应该出现电弧放电过程或电渣－电弧的混合过程，否则将破坏正常的焊接工艺参数，故电渣焊电源所要求的外特性与弧焊电源的外特性相反，因为空载电压低和感抗小（没有电抗器）的平特性电源。 ⑵维持焊接工艺参数（焊接电流、电压）稳定不变电渣焊时，焊丝等速送进，渣池中的电流－电压特性为上升曲线，因此当网络电压发生变化或送丝速度变化时，具有平特性的焊接电源所引起的焊接工艺参数（焊接电流、电压）小，自身调节作用强，恢复时间短。 因此，电渣焊要求有足够的功率、空载电压较低，还具有平特性的焊接电源。通常电渣焊均采用交流电源，其型号为BP1－3×1000和BP1－3×3000。如果没有平特性的焊接电源，也可暂用具有下降特性的弧焊电源来代替。 67电渣焊有哪些主要焊接工艺参数？它们对焊缝质量和焊接过程的稳定性有什么影响？ 电渣焊的主要焊接工艺参数有：焊接电流、焊接电压、渣池深度、装配间隙、焊丝直径或熔嘴板厚、焊丝数目或熔嘴数目、焊丝间距或熔嘴间距、焊丝伸出长度、焊丝摆动速度、焊丝距强迫成形装置距离和停留时间等。这些参数对焊缝质量和焊接过程稳定性的影响，见表3。 表3电渣焊焊接工艺参数的影响
68什么是高频焊？它有什么特点？ 利用高频电流（300～450kHz）的集肤效应使其在流经焊件时，在焊件表面产生电阻加热，并在施加（或不施加）顶锻力的情况下，使焊件金属间实现相互连接的一种焊接方法称为高频焊。管子纵缝采用高频焊接的原理，见图31。 高频焊具有下列特点： 1）由于电流高度集中于焊接区，加热速度极快，因而焊接速度可高达150～200m/min。 2）因焊接速度快，焊件自冷作用强，故不仅热影响区小，而且还不易发生氧化，因此焊缝的组织和性能十分优良。 3）焊前焊件表面可以不进行清理工作，因而提高了效率。 4）能焊的金属种类广，产品的形状规格多。 目前高频焊广泛用来焊接各种材料的有缝管、异型管、散热片管等管材。 69什么是气焊？气焊用气体有哪些？ 利用气体火焰作热源的焊接法称为气焊，最常用的气焊方法是氧乙炔焊。 气焊中的常用气体有乙炔、液化石油气和氧气。 ⑴乙炔属于可燃气体，在纯氧中燃烧的火焰温度可达3150℃。乙炔是易爆气体，它具有以下特性： 1）乙炔温度超过300℃或压力超过0.15MPa时，遇火就会爆炸。 2）乙炔与空气混合，乙炔按体积计占2.2%～81%时，乙炔与氧气混合，乙炔按体积计占2.8%～93%时，混合气体中任何部分达到自燃温度（乙断和空气混合气体的自燃温度为305℃，乙炔与氧气混合气体的自燃温度为300℃）或遇火星时，在常压下也会爆炸。 ⑵3）贮存乙炔的容器直径越小，越不容易爆炸，当贮存在有毛细管状物质的容器中时，即使压力增高到2.65MPa时也不会爆炸。 ⑵液化石油气属于可燃气体，主要成分是丙烷。丙烷在纯氧中燃烧的火焰温度可达2800℃，与空气混合，丙烷以体积计占2.3%～9.5%时，遇有火星，也会爆炸。 ⑶氧气属于助燃气体，会引起油脂自燃。 70气焊、气割用设备由哪些部分组成？ 气焊、气割用设备由氧气瓶、氧气减压器、乙炔发生器（或乙炔瓶和乙炔减压器）、回火保险器、焊炬（或割炬）和橡胶管等组成，见图32。 71试述氧气瓶的构造及规格。 氧气瓶是贮存和运输高压氧气的容器，工作压力为15MPa，常用钢瓶容积为40L，外表面漆成天蓝色，并用黑漆写上“氧气”字样。氧气瓶由瓶体、瓶阀、瓶帽、瓶底和防振圈等组成，见图33。在瓶体上部瓶头内壁上加工螺纹，用以旋上瓶阀。瓶头外部套上瓶箍和防振圈，以保护瓶阀不受冲击而损坏。 72试述气体减压器的构造及作用。 气体减压器是将氧气瓶、乙炔瓶内的高压气体降低为低压气体，并能调节气体压力的装置，常称氧气表、乙炔表、丙烷表。 常用的QD－1型单级反作用式减压器，见图34。高压表的指针表示气瓶内的压力，低压表的指针表示气焊（气割）时的工作压力，工作压力可用调压螺母进行调节，当调压螺母往里推进时，工作压力增加。 几种常用减压器的型号及其性能参数，见表4。 表4常用减压器的型号及其性能参数
73试述乙炔发生器的构造及工作原理。 乙炔发生器是使水与电石在其中进行接触、通过化学反应产生一定压力乙炔气体的装置。其化学反应式为 CaC2 +2H2O ==== C2H2+Ca（OH）2+ Q （电石）（水）（乙炔）（熟石灰） （热量） 根据所制取乙炔压力的不同，乙炔发生器可分为低压（压力低于0.007MPa）和中压（压力0.007～0.13MPa）两种。常用的Q3－1中压乙炔发生器，见图35。 乙炔发生器由于操作较复杂，乙炔气含有杂质，有排污物等缺点，目前仅在集中的乙炔站使用，供焊工个人使用的单站发生器已逐步被乙炔瓶所取代。 74试述乙炔瓶的构造及用途。 乙炔易溶于丙酮中，在15℃、0.1MPa时，1L丙酮能溶解23L乙炔；当压力增大至1.42MPa时，1L丙酮能溶解400L乙炔。 乙炔瓶是贮存和运输乙炔的容器。瓶体漆成白色，并用红漆写上“乙炔”和“火不可近”的字样。瓶体内装有浸满着丙酮的多孔性填料，利用乙炔易溶解于丙酮的特点，使乙炔能稳定而又安全地贮存在瓶内。多孔性填料常用活性炭、木屑、浮石和硅藻土等合制而成。乙炔瓶的工作压力为1.5MPa，使用时用乙炔减压器将乙炔压力降到低于0.103MPa方可使用。乙炔瓶的构造，见图36。 75 什么是回火？ 气焊、气割作业时，气体火焰进入喷嘴内逆向燃烧的现象称为回火。回火有逆火和回烧两种：火焰向喷嘴孔逆行，并瞬时自行熄灭，同时伴有爆鸣声的现象称为逆火；火焰向喷嘴孔逆行，并继续向混合室和气体管路燃烧的现象这种回火有可能烧毁焊（割）炬、管路以及引起可燃气体贮罐的爆炸称为回烧。 产生回火的原因是喷嘴孔道堵塞和喷嘴温度过高，造成气流不畅，使混合气体的喷射速度小于燃烧速度所致。 防止回火的方法是经常用通针清除喷嘴孔道内的污物及发现喷嘴过热时使其暂时冷却。 76试述回火保险器的种类及工作原理。 装在燃料气体系统上的防止向燃气管路或气源回烧的保险装置称为回火保险器。回火保险器有水封式和干式两种，见图37。 ⑴水封式中压回火保险器正常工作时，乙炔从底部进气口1进入，顶开止回阀2，经过滤清器6从出气口11进入焊（割）炬。发生回烧时，火焰从出气口11倒灌，顶开橡胶膜10，使燃烧火焰从放气口7逸入空气中，另一方面燃烧火焰压力关闭止回阀2，切割气路，使火焰无法进入乙炔气发生装置。另外，筒体内的水也阴断了火焰的通路，起到保险作用。 ⑵干式回火保险器正常工作时，乙炔气从底部进气口进入，流入较小的爆炸室，由出气口进入焊（割）炬，发生回烧时，防爆橡胶膜瞬间被冲破，使燃烧气体很快散发到空气中。其主要缺点是发生回烧后不能切割气源。 77试述焊炬的分类及作用原理。 气焊时用于控制气体混合比、流量及火焰并进行焊接的工具称为焊炬。焊炬有射吸式焊炬和等压式焊炬两种，射吸式焊炬使用的可燃气体表压力低于0.07MPa，可燃气体靠喷射氧流的射吸作用与氧气混合，故称射吸式焊炬见图38a，氧气从喷嘴以很高速度射入射吸管3，将低压乙炔吸入射吸管。等压式焊炬使用的氧气压力与可燃气体压力相等，不靠喷射氧流的射吸作用即能进行气体的混合，见图38b。它只适用于中压乙炔。 焊炬型号的表示方法： 1）H表示焊炬。 2）第一位数字“0”表示手工。 3）第二位数字“1”表示射吸式；“2”表示等压式。 4）后缀数字表示焊接低碳钢最大厚度，单位为mm。 手工射吸式焊炬型号有H01－2、H01－6、H01－12、H01－20。手工等压式焊炬型号有H02－12、H02－20。我国目前广泛使用的是射吸式焊炬，其主要优点是可以使用低压乙炔。 78试述气焊、气割用橡胶管的颜色和规格。 气焊、气割用氧气橡胶管应为黑色，内径为8mm，工作压力为1.5MPa，试验压力为3.0MPa。乙炔橡胶管应为红色，内径为10mm，工作压力为0.5MPa或者1MPa。连接焊炬或割炬的橡胶管不能短于5m，一般以10～15m为宜，太长了会增加气体流动的阻力。 79试述气焊火焰的种类及用途。 氧乙炔焰由于氧气和乙炔的混合比不同，有三种火焰：中性焰、氧化焰和碳化焰见图39。 中性焰是氧乙炔混合比为1.1～1.2时燃烧所形成的火焰，其特征为亮白色的焰心端部有淡白色火焰闪动，时隐时现。中性焰的内焰区气体为CO和H2，无过时氧和游离碳，因此呈暗紫色，应用最广 ，常用于气焊低、中碳钢、纯钢、锡青铜、铝及铝合金、铅、锡、镁合金和灰铸铁等。 碳化焰是氧乙炔混合比小于1.1的火焰，其特征是内焰呈淡白色，因其内焰有多余的游离碳，所以具有较强的还原作用和渗碳作用。轻微碳化的碳化焰适用于气焊高碳钢、铸铁、高速钢、三角质合金、蒙乃尔合金、碳化钨和铝青铜等。 氧化焰是氧乙炔的混合比大于1.2的火焰，其特征是焰心端部无淡白色火焰闪动，内焰、外焰分不清，有过量的氧，因此具有氧化性。轻微氧化的氧化焰适用于气焊黄铜、锰黄铜、镀锌铁皮等，可减少氧的蒸发。 中性焰焰心外2～4mm处温度最高，达3150℃左右。因此，气焊时焰心离开工件表面2～4mm，热效率最高，保护效果最好。 80气焊操作的方向有哪两种？ 气焊的操作方向有左向焊和右向焊两种，见图40。 ⑴左向焊焊丝和焊炬从焊缝的右端向左端移动，焊丝在焊炬前面，火焰指向焊件的待焊部分。其特点是操作简单方便，适于焊接较薄和熔点较低的工件。 ⑵右向焊焊丝与焊炬从焊缝的左端向右端移动，焊丝在焊炬后面，火焰指向焊件的已焊部分。其特点是焊接过程中火焰始终笼罩着已焊的焊缝金属，使熔池冷却缓慢，有助于改善焊缝的金属组织，并且热量集中，熔深大，适用于焊接厚度较大的工件，但操作较难掌握。 81气焊的工艺参数有哪些？ ⑴火焰能率由焊炬型号及焊嘴大小决定。生产中，可根据焊件厚度选择焊炬型号和焊嘴号，见表5。气焊导热性好的焊件（如纯铜），应选用大的焊炬型号和焊嘴号。非平焊位置气焊时，应选用小的焊炬型号和焊嘴号。 ⑵焊丝直径根据焊件厚度进行选择，见表6。 表5射吸式焊炬型号及参数
表6气焊焊丝直径的选择(mm)
⑶焊嘴倾斜角度指焊嘴与焊件平面间小于90°的夹角。气焊低碳钢左向焊时，焊嘴倾角约30°～50，右向焊焊嘴倾角约50°～60°。焊嘴倾角大，火焰热量散失少，焊件加热快，温度高，所以始焊时，焊嘴倾角要大，可为80°～90°。收弧时，为填满弧坑，避免烧穿，应减小倾角。 82试述氧气切割的基本原理及过程。 氧气切割是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到燃点后，喷出高速切割氧流，使金属燃烧并放出热量而实现切割的方法。气割过程有三个阶段： ⑴预热气割开始时，利用气体火焰（氧乙炔焰或氧丙烷焰）将工件待切割处预热到该种金属材料的燃烧温度——燃点（对于碳钢约为1100～1150℃）。 ⑵燃烧喷出高速切割氧流，使已达燃点的金属在氧流中激烈燃烧，生成氧化物。 ⑶吹渣金属燃烧生成的氧化物被氧流吹掉，形成切口，使金属分离，完成切割过程。 83试述氧气切割的三条件。 金属材料要进行氧气切割应满足以下三个条件： 1）金属燃烧生成氧化物的熔点应低于金属熔点，且流动性要好。 2）金属的燃点应比熔点低。 3）金属在氧流中燃烧时能放出大量的热量，且金属本身的导热性要低。 符合上述气割条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢、低合金钢以及钛。其它常用的金属材料如铸铁、不锈钢、铝和铜等由于不满足此三条件，所以不能应用氧气切割，这些材料目前常用的切割方法是等离子弧切割。 84试述气割设备的组成及割炬的构造。 气割用氧气瓶、氧气减压器、乙炔瓶（乙炔减压器、乙炔发生器）和回火保险器与气焊用的相同。 气割用割炬按其作用原理可分为射吸式和等压式两种，目前广泛使用的射吸式割炬，其构造原理见图41。 割炬型号的表示方法： 1）G表示割炬。 2）第一位数字“0”表示手工。 3）第二位数字“1”表示射吸式。 4）后缀数字表示气割低碳钢最大厚度，单位为mm。 手工射吸式割炬型号有G01－30、G01－100、G01－300。 85手工氧气切割的参数有哪些？如何进行选择？ 手工氧气切割的参数有割炬型号、割嘴号码、割嘴孔径、切割厚度、氧气压力、乙炔压力、氧气耗量及乙炔耗量等，通常根据切割工件的厚度进行选择，见表7。 86试述氧丙烷切割的特点。 采用氧丙烷（C3H8，液化石油气的主要万分）火焰作为预热火焰的切割方法称为氧丙烷切割。 氧丙烷切割成本可比氧乙炔切割降低30%以上，切口表面光洁，棱角整齐，清渣容易，切口表面硬度和含碳量低，切割薄板时变形小，丙烷便于瓶装贮存，运输保管方便，使用安全。缺点是氧丙烷火焰温度较低为2520℃左右，因此切割时的预热时间稍长，氧气消耗量大，点火困难。 氧丙烷切割时，应采用明火点燃预热火焰。预热火焰开始时为氧化焰，氧丙烷混合比为5：1，以缩短预热时间；正常切割时用中性焰，氧乙炔混合比为3.5：1。氧丙烷切割速度稍低，但厚板切割速度与氧乙炔切割相近。 氧丙烷割炬的型号为G07－100、G07－300。 表7手工气割参数选择
87 什么是快速优质切割？ 利用特殊的割嘴向气割区吹送充足的、高纯度的高速氧流、加快金属的燃烧过程以提高切割速度和切口表面质量的切割方法称为快速优质切割。 快速优质切割时，其割嘴切割氧流通道呈先收缩、后扩散的拉瓦尔喷管形，见图42。当具有一定压力的气流在收缩段加速，至喉部达到临界速度，经扩散段气流扩散膨胀，加速成超音速气流，使切割速度提高40%～100%，切口表面粗糙度降低到Rα6.3～3.2μm。 出口气流速与音速之比称为马赫数（Mα）常取2。马赫数为2时的快速优质切割工艺参数，见表8。 表8快速优质切割工艺参数（Mα=2）
88试述气压焊的基本工作原理及应用。 利用氧－燃料气体火焰加热焊件端头，并施加足够的顶锻力，以形成接头的一种固态焊接方法称为气压焊，见图43。施焊时，先将焊件对接在一起，用气体火焰在焊件接头周围加热至塑性状态，施加一定压力进行顶锻，焊件端头接合在一起成为接头。 气压焊的优点是焊接区没有铸造组织、夹杂物和气孔，温度梯度小，所以对裂纹敏感性极小，不需要大功率电源。缺点是焊件端面的焊前准备要求较高，与闪光焊相比焊接速度较慢。主要用于对接钢轨、钢筋等棒材或型材，被焊材料多为碳钢、低合金钢、不锈钢和耐热钢。 89试述热剂焊的基本工作原理及应用。 利用金属氧化物和铝之间的化学反应所产生的大量热量（约3000℃），熔融金属来加热焊件和填充接头而完成焊接的一种方法称为热剂焊。热剂主要由铝粉、氧化铁、铁屑、铁合金和石墨等组成，其反应式为 金属氧化物+铝==氧化铝（渣）+金属+热能 热剂焊的装置及过程，见图44。采用CO2干燥的水玻璃砂预制铸型或酚醛树脂砂壳型工艺预制铸型，将两半铸型安装到待焊焊件（钢筋）的接头处，再用石棉和封箱砂加以密封，以防止钢液泄漏，焊接方向可分为水平位置和垂直位置两种。开始焊接时，用封口片将坩埚底部封好，用高温火柴引燃热剂，热剂一经点燃，就发生强烈的化学反应，产生钢液和熔渣。钢液的热量将封口片熔化，通过出钢口，浇注于待焊焊件（钢筋）之间的缝隙中。最初进入铸型的高温钢液在流过钢筋间缝隙进入预热金属贮存腔时，将钢筋的待焊端头预热，后续浇注的钢液则填满接头间隙，冷却后形成焊接接头，拆除铸型即完成焊接。 热剂焊的优点是设备简单、投资少、焊接操作简便，不需电源，尤其适于野外作业。缺点是焊缝金属为较粗大的铸造组织，性能较差。目前主要应用于焊接钢轨、钢筋、导线以及大断面铸锻件的焊接、焊修。 90 什么是堆焊？ 为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接称为堆焊。为达到不同目的，堆焊可分以下四种： ⑴包层堆焊当焊件表面与腐蚀介质接触时，为使其表面具有耐腐蚀性，而在碳钢或合金钢母材上堆焊一定厚度的填充金属层。 ⑵耐磨堆焊为减轻焊件表面磨粒磨损、冲击、腐蚀、气蚀而采用的堆焊层。 ⑶增厚堆焊在焊件表面、接头边缘或者先前熔敷的金属上为恢复构件所要求的尺寸而添加焊缝金属。 ⑷隔离层堆焊焊接异种材料或有特殊要求的材料时，为保证接头质量和性能，预先在母材表面（或坡口面）上熔敷的一定成分的金属层称隔离层。熔敷隔离层的工艺过程称隔离层堆焊。 91 试述堆焊的工艺要求。 堆焊的特点在于它不是把两个分离的部件连接在一起，而仅仅是在焊件表面施焊一层熔敷金属，因此其工艺要求是： ⑴防止堆焊层的裂纹及剥离堆焊后的焊缝金属硬度大、塑性低，尤其当堆焊金属成分与基本金属成分相差比较大时，金属的线膨胀系数较大，从而引起相当大的内应力，使堆焊层金属在堆焊后的冷却过程中容易产生堆焊层裂纹及剥离（堆焊层金属从基体上剥落下来）。防止的主要办法是设法减小堆焊时的焊接应力，具体措施是：对焊件进行整体预热或合理的局部预热，或者用隔离层堆焊的办法，即先用塑性好、强度不高的普通焊条或不锈钢焊条进行打底焊，使堆焊层与母材隔离开来。 ⑵防止堆焊层的硬度不符合要求堆焊层的硬度依靠堆焊层的合金成分来获得，而合金成分来自焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）而不是母材。所以堆焊时，希望熔深浅、熔合比小，因此不宜采用大电流。由于母材对焊缝金属的稀释，所以堆焊第一层时硬度往往偏低，其余各层硬度逐渐提高，一般在第三层后硬度基本不再变化。 ⑶防止堆焊零件变形对细长轴及直径大而壁厚不大的圆筒形零件表面堆焊时，要考虑防止焊后变形。 92常用的堆焊方法有哪些？各有什么特点？ 几乎任何一种焊接方法都可以用于堆焊。目前最常用的是氧乙炔焰堆焊和手工电弧堆焊，氧乙炔焰堆焊时焊件加热和冷却都较慢，不易出现裂纹，堆焊位置准确，稀释率低，设备价廉，携带方便，但生产率低。手工电弧堆焊由于温度梯度大，焊层和热影响区易开裂，但生产率相对较高，对焊工的操作技能要求也较低，目前应用较普遍。 几种堆焊方法的特点比较，见表9。 表9几种堆焊方法特点比较
93试述堆焊金属的选择原则。 正确选择堆焊金属要考虑焊件材质、工作条件、经济合理性等。根据工作条件选择堆焊金属的一般原则，见表10。 表10堆焊金属选择的一般原则
94如何确定堆焊时的预热温度？ 焊前将焊件预热和焊后缓冷，是堆焊时防止堆焊层金属开裂和剥离的主要工艺措施。当堆焊材料为碳钢或低合金钢时，焊件的预热温度可用碳当量Ceq（JIS）进行估算。常用的碳当量计算公式如下 MnSiCrMoNiV Ceq（JIS）=C+ ── +── + ── + ── + ── + ──（质量分数）（%） 624544014 不同碳当量钢材所需最低预热温度，见表11。 表11不同碳当量钢材所需最低预热温度
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