简答题1. 串联电路、并联电路各有何特点?
(1)串联电路的特点:
1)串联电路中流过每个电阻的电流都相等;
2)串联电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和;
3)串联电路的等效电阻(即总电阻)等于各串联电阻之和;
4)各串联电阻两端的电压与其电阻的阻值成正比。
(2)并联电路的特点:
1)并联电路中各电阻两端的电压相等,且等于电路两端的电压;
2)并联电路两端的总电流等于各电阻的电流之和;
3)串联电路的等效电阻(即总电阻)的倒数等于各并联电阻的倒数之和;
4)流过各并联电阻中的电流与其阻值成反比。
2. 简述基尔霍夫第一定律、基尔霍夫第二定律的内容。
基尔霍夫第一定律又称节点电流定律,它确定了连接在同一节点上的各条支路电流间的关系。即在任一时刻流进一个节点的电流之和恒等于流出这个节点的电流之和;或者说,在任一时刻流过任一节点的电流的代数和为零。
基尔霍夫第二定律又称回路电压定律,它确定电路中任一回路里的所有电动势(电位升高)和各电阻上电压降(电位降低)之间关系。即在任意回路中,电动势的代数和恒等于各电阻上电压降的代数和。
3. 什么是电流的热效应?什么是焦耳一楞次定律?写出其数学式。
电流流过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应,即把电能转换成热能的效应。
电流流过导体产生的热量,与电流强度的平方、导体的电阻有通电时间成正比。这个定律称为焦耳一楞次定律。其数学式为:
Q=I2RT
式中Q——电流产生的热量,J;
I——导体中电流强度,A;
R——导体的电阻,Ω;
T——通电时间,s。
4. 什么是气体电离?气体电离的方式有哪几种?
气体受到电场或热的作用,使中性的气体分子中的电子获得足够的能量,以克服原子核对它的引力,而成为自由电子,同时中性原子由于失去电子而变成带正电荷的正离子,这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程称为气体电离。
气体电离的方式有热电离、电场作用下的电离和光电离等形式。
5. 熔滴过渡的形态有哪几种?试分别叙述其过渡的形式。
熔滴过渡形态有滴状过渡、短路过渡、喷射过渡。
滴状过渡形式是当电弧长度超过一定值时,熔滴依靠表面张力的作用,自由过渡到熔池,而不发生短路。滴状过渡有粗滴过渡和细滴过渡之分,粗滴过渡时飞溅大,电弧不稳定,成形不好。
短路过渡形式是焊丝端部的熔滴与溶池短路接触,由于强烈的热和磁收缩的作用使其爆断,直接向熔池过渡。短路过渡能在小功率电弧下(小电流,低电弧电压),实现稳定的金属熔滴过渡和稳定的焊接过程。适合于薄板或需低热输入的情况下焊接。
喷射过渡形式是细小颗粒溶滴以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式。产生喷射过渡除了要有一定的电流密度外,还必须要有一定的电弧长度。其特点是熔滴细,过渡频率高,电弧稳定,飞溅小,熔深大,焊缝成形美观,生产效率高。
6. 简述硫在焊缝中的有害作用,硫在钢中的主要存在形式,脱硫的方法有哪些?酸性焊条与碱性焊条,哪一种焊条的脱硫效果好?
硫在焊缝中的有害作用主要是产生热裂纹,硫能引起偏析,降低焊缝金属的冲击韧性和耐腐蚀性能。
硫在钢中主要以FeS和MnS两种硫化物的形态存在。
脱硫方法有:元素脱硫和熔渣脱硫。
酸性焊条药皮形成的熔渣中,有大量的酸性氧化物,这些酸性氧化物易与MnO、CaO等碱性氧化物反应生成复合物,因此脱硫效果不好;碱性焊条药皮形成的熔渣中,有大量的碱性氧化物,萤石和铁合金,因此脱硫效果好。
7. 什么是焊缝金属的合金化?合金化的方式有哪些?
焊缝金属的合金化就是把所需的合金元素,通过焊接材料过渡到焊缝金属中去,使焊缝金属成分达到所需的要求。
合金化的方式主要有:
(1)应用合金焊丝,即利用含合金元素的焊丝再配以药皮或焊剂,使合金元素过渡到焊缝中去;
(2)应用药芯焊丝或药芯焊条,即根据需要调整药芯中各种成分合金的比例;
(3)应用合金药皮或陶质焊剂;
(4)应用合金粉末,即把一定颗粒度的粉末,直接撒在焊件表面上或坡口内,与熔化金属熔合,进行合金化;
(5)应用置换反应,即在药皮或焊剂中放入金属氧化物,通过熔渣与液态金属的置换反应过渡合金元素。
8. 什么是合金过渡系数?影响合金过渡系数的因素有哪些?
焊接材料中的合金元素过渡到焊缝金属中的数量与其原始含量的百分比称为合金过渡系数。
影响合金过渡系数的因素有:焊接熔渣的酸碱度、合金元素与氧的亲和力及电弧的长度等。
9. 什么是焊缝金属的一次结晶?它与金属的结晶比较有什么特点?
焊缝金属由液态转变为固态的凝固过程,即焊缝金属晶体结构的形成过程称为焊缝金属的一次结晶。
焊缝金属的一次结晶遵循金属结晶的一般规律,同时具有以下特点:
(1)熔池的体积小,冷却速度大;
(2)熔池中的液态金属处于过热状态;
(3)熔池是在运动状态下结晶。
10. 气体保护焊与其他焊接方法相比具有哪些优点?
(1)气体保护焊是明弧焊,焊接过程中,一般没有熔渣,熔池的可见度好,适宜进行全位置焊接;
(2)热量集中,电弧在保护气体的压缩下,热量集中,焊接热影响区窄,焊件变形小,尤其适用于薄板焊接;
(3)可焊接化学性质活泼的金属及其合金,或获得高质量的焊缝。
11. 简述等离子切割的原理及特点。
等离子弧切割是利用等离子弧的热能实现切割的方法。切割时等离子弧将割件熔化,并借等离子流的冲击力将熔化金属排除,从而形成割缝。
等离子切割弧的特点:
(1)可切割任何黑色金属、有色金属;
(2)采用非转移型弧,可切割非金属材料及混凝土、耐火砖等;
(3)由于等离子弧能量高度集中,所以切割速度快,生产率高;
(4)切口光洁、平整,切口窄,热影响区小,变形小,切割质量好。
12. 简述电渣焊的原理及特点。
电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。
电渣焊的特点如下:
(1)大厚度焊件可一次焊成,且不开坡口。
(2)焊缝缺陷少,焊缝含氮量少,不易产生气孔、夹渣及裂纹等缺陷;
(3)焊丝与焊剂消耗量少,焊件越厚,成本相对较低;
(4)焊接接头晶粒粗大,须通过焊后热处理,细化晶粒,改善焊接接头的力学性能。
13. 普通低合金结构钢焊接时易出现哪些问题?其原因各是什么?如何有效防止?
普通低合金结构钢焊接时易出现热影响区的淬硬倾向、焊接接头的冷裂纹、热裂纹等缺陷。影响热影响区的淬硬倾向主要是化学成分和冷却速度,含碳量和含合金元素量越高,其淬硬倾向越大,冷却速度越大,淬硬倾向越大。
在焊接强度级别高、厚板时,易在焊缝金属和热影响区产生冷裂纹。
含硫量、含碳量偏高时易产生热裂纹,预热是防止热影响区的淬硬倾向、焊接接头的冷裂纹、热裂纹等缺陷的简单有效措施。
14. 低碳钢焊后热处理应注意哪些问题?
(1)不要超过母材的回火温度,以免影响母材的性能;
(2)对于有回火脆性的材料,应避开出现脆性的温度区间,以免出现脆性;
(3)对于含有一定量铜、钼、钒、钛的低合金钢消除应力退火时,应注意防止产生再热裂纹。
15. 什么是晶间腐蚀,晶间腐蚀是如何产生的及如何防止?
沿焊缝晶粒边界发生的腐蚀破坏现象称为晶间腐蚀。
奥氏体不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量大于12%,奥氏体不锈钢晶界中出现贫铬区(含碳量低于12%)则失去抗腐蚀的能力。奥氏体不锈钢焊接时在450~850℃温度下,碳在奥氏体中扩散速度大于铬在奥氏体中扩散速度。室温下碳在奥氏体中的溶解度很小,碳就不断地向奥氏体晶界扩散,并和铬化合形成铬化物。由于铬比碳原子半径大,扩散速度小,来不及向晶界扩散,晶界附近大量的铬和碳化合成碳化铬,造成奥氏体边界的贫铬区,从而失去抗腐蚀的能力,即引起晶间腐蚀。
焊接时采用以下方法,可以减少和防止晶间腐蚀的产生:
(1)选用超低碳的钢(C≤0.03%)或添加钛或铌等稳定元素的不锈钢焊条;
(2)采用小电流、快速焊、短弧焊及不作横向摆动等减少危险温度(450~850℃)的停留时间;
(3)焊后固溶处理,即将工件加热至1050~1100℃,使碳迅速熔入奥氏体中,然后迅速冷却,形成稳定的奥氏体组织;
(4)使焊接接头中形成奥氏体和铁素体的双相组织,减少和隔断奥氏体晶粒的连续晶界。
16. 灰口铸铁焊接时最严重的缺陷是什么?产生的原因是什么?
灰铸铁焊接性差,焊接时会产生一系列的缺陷,危害最严重的是白口和裂纹。
产生白口的原因,一是焊缝的冷却速度太快,尤其是熔合线附近处的焊缝金属是冷却最快的位置;二是焊条选择不当,即焊条中的石墨化元素含量不足。
产生的裂纹有热应力裂纹和热裂纹,产生的原因是由于灰铸铁的塑性接近零,抗拉强度低,焊接时如果焊缝强度高于母材,则冷却时母材往往牵制不住焊缝收缩,使结合处母材被撕裂。另外当结合处产生白口组织时,因白口组织硬而脆,冷却收缩率又比基本金属灰铸铁大得多,更促使焊缝金属在冷却时的开裂。
17. 简述堆焊金属合金成分的选择原则。
堆焊金属合金成分的选择应遵守以下原则:
(1)使用性,即应满足焊件的使用要求,根据焊件的磨损类型、工作条件进行具体选择;
(2)经济性,即在满足使用要求的前提下,应尽量选择价格便宜的堆焊合金;
(3)焊接性,裂纹是合金堆焊最危险、最常见的缺陷,应选择抗裂性好的堆焊合金;
(4)资源性,即合金材料应立足于国内资源,目前尽可能少用镍。
18. 如何采用合理的焊接顺序和方向减少焊接残余应力?
先焊收缩量较大的焊缝,使焊缝能较自由地收缩;先焊错开的短焊缝,后焊直通长焊缝;先焊工作时受力较大的焊缝,使内应力合理分布。
19. 焊接接头力学性能试验有哪几种?分别用于测试焊接接头的什么指标?
焊接接头力学性能试验有拉伸试验、硬度试验、冲击试验、疲劳试验、弯曲试验和压扁试验等。它们分别用于测试焊接接头的指标如下:
(1)拉伸试验,用于测定焊接接头或焊缝金属的抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率;
(2)硬度试验,测定焊接接头的焊缝金属、焊件及热影响区各部分的硬度,可间接判断材料的焊接性;了解区域偏析和近缝区的淬硬倾向;
(3)冲击试验,用于测定焊缝金属或焊件热影响区的韧性,即在受冲击载荷时抵抗断裂能力,及脆性转化温度区间;
(4)疲劳试验,测定焊接接头或焊缝金属在对称交变载荷作用下的持久强度;
(5)弯曲试验,反映出焊接接头各区域的塑性差别,考核焊合区的熔合质量和暴露焊接缺陷;
(6)压扁试验,测定管子焊接对接接头的塑性。
20. 焊接接头的非破坏性检验方法有哪几种?
焊接接头的非破坏性检验方法有以下几种:
(1)外观检查;
(2)密封性检查;
(3)耐压检验;
(4)渗透探伤;
(5)磁粉探伤;
(6)超声波探伤;
(7)射线探伤。
21. 磁粉探伤的原理是什么?磁粉探伤适用于什么场合?有什么局限性?
磁粉探伤的原理是,将被检查的铁磁工件放在较强的磁场中,磁力线通过工件时,形成封闭的磁力线。由于铁磁性材料的导磁能力很强,如果工件表面或近表面有裂纹、夹渣等缺陷时,将阻碍磁力线的通过,磁力线不但会在工件内部产生弯曲,而且会有一部分磁力线绕过缺陷而暴露在空气中,产生磁漏现象。这个漏磁场能吸引磁铁粉,把磁铁粉集成与缺陷形状和长度相近似的迹象,其中磁力线若垂直于裂纹时,显示最清楚。
磁粉探伤最适用于薄壁工件、导管;它能很好地发现表面裂纹、一定深度和一定大小的未焊透,但难以发现气孔、夹渣和隐藏较深处的缺陷。
22. 乙炔气瓶安全使用的要点主要有哪些?
乙炔瓶使用除了要遵守氧气瓶的使用要求外,还应严格遵守下列规定:
(1)乙炔瓶应直立放置,卧置会使丙酮随乙炔流出,甚至会通过减压器流入乙炔胶管和割炬内,引起燃烧和爆炸。
(2)乙炔瓶不应受到剧烈震动,以免瓶内多孔性填料下沉而形成孔洞,影响乙炔的储存,引起乙炔瓶爆炸。
(3)乙炔瓶体温度不能超过40℃,乙炔在丙酮中的溶解度随着温度的升高而降低。
(4)当乙炔瓶阀冻结时,严禁用明火直接烘烤,必要时只能用40℃热水解冻。
(5)乙炔瓶内的乙炔不能全部用完,最后要保留一定的余气。
23. 低碳钢的焊接性有什么特点?
低碳钢因含碳量低,焊接性好,通常不需要采用特殊工艺措施,便可获得优质焊接接头。主要特点如下:
(1)塑性好,淬硬倾向小,焊缝及近缝区不易产生冷裂。
(2)一般情况下焊接前不需进行预热。
(3)在焊接沸腾钢时,由于钢中硫、磷等杂质含量较多,有轻微的产生裂纹倾向。
(4)若火焰能率过大或焊接速度过慢等,就会产生热影响区晶粒长大现象。
24. 简述高碳钢气焊工艺的要点。
高碳钢气焊时应注意以下工艺要点:
(1)当焊接要求较高的焊件时,则选用与母材成分相同或相似的焊丝,甚至选用合金结构钢焊丝;当焊接要求不高的焊件时,可采用低碳钢焊丝;
(2)可采用轻微碳化焰;
(3)焊前进行预热,即将焊件坡口及其两边各25~30mm范围内的金属,连同引出板一起加热到800~900℃,最好将焊接区域底垫铺的耐火砖表面也预热到红色,以利保温;
(4)采用反面中间分段焊,以消除焊缝中裂纹;
(5)焊件焊后应整体退火,以消除焊接残余应力,高碳钢焊件也可以在焊后进行高温回火,回火温度为700~800℃,以消除应力,防止裂纹产生,改善焊缝的脆性组织。
25. 简述一般结构件装配基准面的选择原则。
装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准面称为装配基准面,其选择遵守以下原则:
(1)当零件的外形有平而也有曲面时,应选择平面作为装配基准面;
(2)在零件上若有若干平面的情况下,应选择较大的平面作为装配基准面;
(3)根据零件的用途,选择最重要的面作为装配基准面;
(4)选择的装配基准面,要便于其他零件的定位和夹紧。