材料连接原理课后复习资料全.docx
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1、1.焊接热源有哪些共同要求?描述焊接热源主要用什么指标?(简05.07.09)答:能量密度高、快速实现焊接过程、得到高质量的焊缝与最小的焊接热影响区。主要指标:最小加热面积、最大功率密度与正常焊接规范条件下的温度。2. 试述焊接接头的形成过程及对焊接质量的影响。答:(1)预压阶段;(2)通电加热阶段;(3)冷却结晶阶段。 对焊接质量的影响:3. 溶滴比表面积的概念及对焊接化学冶金过程的影响?答:熔滴的表面积Ag及其质量 之比称为熔滴的比表面积S。熔滴的比表面积越大,熔滴及周围介质的平均相互作用时间越长,熔滴温度越高,越有利于加强冶金反应。4. 焊条熔化系数、熔敷系数的物理意义及表达式?真正反映
2、焊接生产率的指标是什么?答:焊条金属的平均融化速度 :在单位时间内熔化的焊芯质量或长度;损失系数 :在焊接过程中由于飞溅、氧化与蒸发而损失的金属质量及熔化的焊芯质量之比;平均熔敷系数 (真正反映焊接生产率的指标),由于损失系数不等于零,单位时间内真正进入焊接熔池的金属质量称为平均熔敷速度。5.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因?有什么解决措施?(简)答:药皮发红的原因:不锈钢焊芯电阻大,焊条融化系数小造成焊条融化时间长,且产生的电阻热量大,使焊条温度升高而导致药皮发红。解决措施:调整焊条药皮配方,使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡,提高焊条的融化系数,减少电阻热以降低焊条的表面升温。6. 熔合比
3、的表达式与影响因素?多层焊时,如果各层间的熔合比是恒定的,试推导第n层焊缝金属的成分?答:表达式:影响因素:焊接方法、焊接工艺参数、接头尺寸形状、坡口形状、焊道数目、母材热物理性能等。7.从传热学角度说明临界板厚cr的概念?某16Mn钢焊件,采用手工电弧焊,能量E=15KJ/cm求cr?答:由传热学理论知道:在线能量一定的情况下,板厚增加冷却速度Wc增大,冷却时间t8/5变短,当板厚增加到一定程度时,则Wc与t8/5不再变化,此时板厚即为临界板厚cr。8. 手工电弧焊接厚12mm的MnMoNbB钢,焊接线能量E=2kj/cm,预热温度为50度,求t8/5?附=0.29J/(cms) CP=6.
4、7 J/(cms)9.直流正接为何比直流反接时焊缝金属熔氢量高?答:(1)直流正接:工件接正极。直流反接:工件接负极。 (2)带电质点H+ 在电场作用下只溶于阴极 (3)处于阴极的熔滴不仅温度高而且比比表面积大,其溶氢量大于熔池处于阴极时的溶氢量。10.一:试简述氮对低碳合金钢焊缝金属性能的影响?(简)答:(1)N引起焊缝金属时效脆化,使焊缝金属强度提高,塑性韧性降低,尤其是低温韧性; (2)促使焊缝产生氮气孔; (3)N有时是有益的,但必须有弥散强化元素存在并在正火条件下使用。控制含氮量的措施: (1)焊接区中的氮主要来自空气,必须加强对焊接区机械保护 (2)合理选择焊接工艺参数 (3)利用
5、合金元素控制焊缝含氮量。碳的氧化引起熔池沸腾,有利于氮逸出,同时炭氧化生成CO、CO2,加强焊接区保护降低氮的分压,因此碳可降低氮在金属中的溶解度;选含有能够生成氮化物元素的焊丝进行焊接,这些元素及氮的亲与力大易形成稳定的氮化物,并通过熔渣排出氮化物,因此有效的控制焊缝中的含氮量。 综上所述,加强保护是控制焊缝含氮量的最有效措施。二:试简述氢对结构钢焊接质量的影响?答:氢脆;白点;气孔;冷裂纹;组织变化。控制含氢量措施: (1)限制氢的来源:限制焊接材料中的含氢量,焊前要对焊条与焊剂进行严格的烘干;气体保护焊所用的气体,焊丝与工件表面的油污、铁锈与水分都是氢的重要来源。 (2)进行冶金处理:通
6、过适当的化学冶金反应,降低气相中的氢分压,从而降低氢在液态金属中的溶解度 (3)控制焊接材料的氧化还原势 (4)在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素 (5)控制焊接工艺参数 (6)焊后脱氧处理:焊后把工件加热到一定温度,促使氢扩散外逸总之,对氢的控制首先应限制氢的来源;其次应防止氢溶入金属;最后应对溶入金属的氢进行脱氧处理。三:试简述氧对焊接质量的影响?答:(1)随着焊缝含氧量增加,焊缝强度、塑性、韧性下降;尤其是焊缝的低温冲击韧性急剧下降,引起焊缝红脆、冷脆,时效硬化倾向增加; (2)影响焊缝金属的物理化学性能,如降低导电性、导磁性、耐蚀性等; (3)形成CO气孔; (4)造成金属
7、飞溅,影响焊接过程的稳定性; (5)焊接过程中导致合金元素的氧化损失将恶化焊接性能; 综上,氧对焊接过程及焊缝是有害的,但在特殊情况下具有氧化性是有利的。11.试以硅的沉淀脱氧为例,叙述提高脱氧效果的途径?(简08)答:(1)硅的百分含量升高,氧化亚铁的百分含量降低(2)B增加与减少渣中的二氧化硅,二氧化硅百分含量降低,氧化亚铁的百分含量降低(3)温度降低,反应向右进行,氧化亚铁的百分含量降低12.为何酸性焊条宜用锰铁脱氧?而碱性焊条宜用硅锰联合脱氧?为什么要控制WMn/WSi的比值?(问)答:增加锰在金属中的含量,或减少MnO的活度,都可以提高脱氧效果。 酸性焊条宜用锰铁脱氧:Mn+FeO=
8、Fe+(MnO),在酸性渣中含SiO2与TiO2较多,脱氧产物转化为MnOSiO2与MnOTiO2复合物,减少了MnO的活度系数,提高了脱氧效果。 碱性焊条宜用硅锰联合脱氧:在碱性渣中MnO活度系数较大,不利于Mn的脱氧,而且碱度越大,脱氧效果越差。故碱性焊条不宜用锰铁脱氧。Si+2FeO=2Fe+(SiO2),SiO2及MnO生成复合物MnOSiO2,使MnO活度系数降低。而MnOSiO2密度小、熔点低,易易于上浮到渣中,故碱性焊条宜用硅锰联合脱氧。 WMn/WSi过大,出现固态MnO;WMn/WSi过小,出现固态SiO2;均会导致焊缝中夹杂物过多,只有WMn/WSi合理时,才会生成低熔点的
9、不饱与液态硅酸盐,使焊缝中的含氧量降低。13.酸型焊条熔敷金属为何氧含量较高?(简09)答:(1)酸型焊条采用锰脱氧不如碱性焊条锰硅联合脱氧效果好 (2)酸型焊条碱度B小,有利于渗硅反应的进行,使焊缝含氧较高 (3)酸型焊条为了控氢的目的,导致焊缝含氧14.试简述低氢焊条熔敷金属含氢量低的原因?(简)答:(1)药皮中不含有机物,清除了一个主要氢源; (2)药皮中加入了大量的造气剂CaCO3、降低了PH2; (3)CaF2的去氢作用; (4)焊条的烘干温度高。15.为什么碱性焊条对铁锈与氧化皮的敏感性大?而碱性焊条焊缝含氢量比酸性焊条低?答:碱性焊条熔渣中含SiO2、TiO2等酸性氧化物较少,F
10、eO的活度大,易向焊缝金属扩散,使焊缝增氧。因此在碱性焊条药皮中一般不加入含FeO的物质,并要求清除焊件表面的铁锈与氧化皮,否则不仅会增加焊缝中的氧,还可能产生气孔等缺陷,所以碱性焊条对铁锈与氧化皮的敏感性大。碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条低,是因为碱性焊条的药皮氧化势小的缘故。16. J422焊条药皮中含W(TiO2)=28%,W(SiO2)=26.5%,W(CaO)=10.6%,W(锰铁)=12%,焊芯含WSi=0.02%,WO=0.01%,而熔敷金属中却含WSi=0.15%,WO=0.05%,试分析其原因。答:该焊条酸性焊条,焊后视像为Si与O含量增多,熔渣及液态铁发生渗硅反应,酸性焊条有
11、利于渗碳(SiO2)+2Fe=Si+2FeO。反应结果使焊缝中增加Si.FeO大部分进入熔渣,一小部分进入液态钢中使焊缝增氧。4(TiO2)=2Ti2O3+O2释放出O2,该气氛中的氧化性气体使铁氧化存在置换氧化,其中熔渣中(SiO2).(TiO2)的置换氧化是主要增氧的途径。熔渣中含有的大量SiO2及Mn-Fe增加了渗硅反应的可能性,渗硅反应较激烈使Si大大增加。17. 综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。答:氧化:碱性渣使FeO更易向金属分配;脱氧:碱性渣使FeO活度大,扩散脱氧能力比酸性渣差;脱硫:碱性渣中MnO、CaO及MgO含量多利于脱硫;脱磷:增加熔渣
12、的碱性可减少焊缝中的含磷量,酸性渣脱磷效果较差;合金过渡:当合金元素的氧化物及熔渣酸碱的性质一致时,有利于合金元素的过渡,使过渡系数提高。18. 试分析说明钛钙型(J422)焊条及碱性低氢型(J427)焊条,在使用工艺性与焊缝力学性能方面有哪些差别?答:其他工艺性能如全位置焊接性,融化系数等差别不大。机械性能对比:钛钙型(J422): S、P、N控制较差,冷脆性、热裂纹倾向大;【O】高,氧化夹杂多,韧性低;【H】高,抗冷裂能力差碱性低氢型(J4277): 杂质S、P、N低;【O】低,氧化夹杂少;【H】低故低氢型焊条的塑性,韧性及抗裂性较酸性的钛钙型大大提高,但其焊接工艺性能较差,对于铁锈,油污
13、,水份等很敏感。19.试简述药芯焊丝的特性?(简)答:(1)熔敷速度快,因而生产效率高; (2)飞溅小; (3)调整熔敷金属成分方面; (4)综合成本低。20.CO2焊接低合金钢一般选用何种焊丝?试分析其原因?(问)答:应选用Si、Mn等脱氧元素含量较高的焊丝,常用的如:H08Mn2SiA。 (1)CO2具有较强的氧化性,一方面使焊丝中有益的合金元素烧损,另一方面使熔池中【FeO】含量升高。 (2)如焊丝中不含脱氧元素或含量较低,导致脱氧不足,熔池结晶后极易产生CO气孔。 (3)按一定比例同时加入Mn、Si联合脱氧,效果较好。21. 焊接熔池的结晶与铸锭的结晶过程有何区别?答:焊接熔池的熔池温
14、度高,存在时间短,冶金过程进行不充分,氧化严重,热影响区大,冷却速度快,洁净易生成粗大的柱状晶。22.试简述接头偏析的种类与产生原因?(简08)答:宏观偏析:由于柱状晶倾向性方向使杂质偏聚于晶间及部分地区溶质浓度升高。 (1)层状偏析:周期性分布产生于焊缝的层状偏析,是结晶速度周期性变化引起的。 (2)焊道中心偏析:结晶由未熔化母材处向焊缝中心结晶,使杂质推往最后凝固的熔池中心而形成。 (3)焊道偏析:多道、多层焊时在层间、道间形成的成分偏析。 (4)弧坑偏析:收弧处熔池未能填满,凝固时大量杂质无法排出及成分扩散不均匀而导致偏析。23. 微量Ti、B改善焊缝金属韧性的机理?(简09)答:一Ti
15、与氧的亲与力很大,使焊缝中的Ti以微小颗粒氧化物的形式(TiO)弥散分布于焊缝中,促进焊缝金属晶粒细化。这些小颗粒的TiO还可以作为针状铁素体的形核质点,在 转变阶段促进形成针状铁素体。二Ti在焊缝中保护B不被氧化,故B可以作为原子态偏聚于晶界,降低了晶界能,抑制了先共析铁素体的形核及生长,从而促使生成针状铁素体,改善焊缝组织的韧性。但是Ti与B的最佳含量与氧、氮的含量有关。24. 如16Mn母材中含有较高的S、P,应如何保证焊缝金属韧性?答:1.为减少焊缝含硫量,选择对刘亲与力比铁大的元素脱硫;2.在焊接化学冶金中常利用熔渣中的碱性氧化物,如MnO、CaO、MgO进行脱硫3.同时增加渣中Ca
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