山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》项目八任务二 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》 项目八：焊接 任务二：焊接新技术与新工艺 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 激光深熔焊在薄板精密连接中具有热影响区小的特点，其突出热作用特征是（ ） A. 焦点处能量密度高且作用时间短 B. 电弧覆盖范围大且热输入均匀 C. 熔渣凝固速度慢且保温效果强 D. 电阻发热面积广且加热时间长 2. 激光焊接相对于常规电弧焊的突出特点是（ ） A. 获得宽而浅的熔深形态 B. 获得小热输入的深熔焊缝 C. 形成大范围的熔渣保护 D. 形成低温度的扩散热源 3. 电子束焊通常在真空环境中进行，主要目的是（ ） A. 减少焊缝金属氧化并改善成形 B. 减少电子束散射并保证聚焦 C. 减小焊件装配间隙并便于定位 D. 减少冷却收缩应力并防止变形 4. 电子束焊接通常在真空环境中进行，主要是为了（ ） A. 提高焊缝金属的冷却速度 B. 增大焊件接头的装配间隙 C. 减少电子束在空气中的散射 D. 改善焊缝表面的成形状态 5. 摩擦焊形成接头的主要方式是（ ） A. 接头金属熔化后凝固形成连接 B. 填充金属熔化后形成钎缝连接 C. 摩擦界面塑化后受压形成连接 D. 电弧热源加热后熔滴过渡连接 6. 搅拌摩擦焊形成接头时，焊缝金属主要依靠（ ） A. 依靠电弧热熔化母材 B. 依靠电阻热熔化母材 C. 依靠化学热熔化母材 D. 依靠摩擦热塑化材料 7. 超声波焊实现金属连接的主要作用是（ ） A. 依靠高频振动并配合适当压力 B. 依靠电阻发热并形成熔核 C. 依靠电弧加热并熔化坡口 D. 依靠高温扩散并保持长时保温 8. 等离子弧焊能够实现小孔效应的主要条件是（ ） A. 采用低电流密度的自由电弧 B. 采用高能量密度的压缩电弧 C. 采用大弧长的扩散电弧 D. 采用粗钨极的非压缩电弧 9. 与普通自由电弧相比，等离子弧焊的热源特点是（ ） A. 弧柱受到压缩且能量密度较高 B. 弧柱自由扩展且加热范围较宽 C. 熔渣覆盖熔池且保温作用较强 D. 电极熔化过渡且填充效率较高 10. 动力电池极耳与汇流排连接时，常选用超声波金属焊，其主要原因是（ ） A. 利用熔滴过渡实现熔化连接 B. 利用熔渣覆盖实现冶金连接 C. 利用高频振动实现固相连接 D. 利用高温扩散实现钎焊连接 11. 扩散焊获得可靠接头时，通常需要满足的基本条件是（ ） A. 较低温度加较大间隙并快速冷却 B. 适当温度加压力并保持一定时间 C. 较大电流加电压并形成稳定电弧 D. 熔化坡口加焊丝并覆盖熔渣层 12. 采用窄间隙焊接厚板时，其主要工艺优势是（ ） A. 增大坡口角度和熔敷层数 B. 扩大热影响区和变形程度 C. 提高焊缝余高和清根难度 D. 减少填充金属和焊接热输入 13. 采用激光焊接铝合金薄板时，焊缝出现较多气孔。最应优先检查的因素是（ ） A. 焦点位置偏离焊缝表面 B. 焊接速度设置明显过快 C. 坡口表面残留油污水分 D. 装夹压力设置明显过大 14. 在批量焊接生产中，采用焊接机器人的主要优势是（ ） A. 自主修复母材缺陷和表面损伤 B. 稳定重复焊接轨迹和规范参数 C. 自动消除残余应力和焊后变形 D. 完全替代外观检验和无损检测 15. 某电子束焊设备焊接时出现熔深明显减小、焊缝边缘发散现象，检测发现真空度低于工艺要求，其主要原因是（ ） A. 束流过小使输入功率不足 B. 残余气体使电子束发生散射 C. 焦距过长使焦点位置后移 D. 焊速过快使作用时间缩短 16. 激光—电弧复合焊的主要特点是（ ） A. 兼具激光深熔能力和电弧桥接能力 B. 兼具激光清渣能力和电弧真空能力 C. 兼具激光导电能力和电弧搅拌能力 D. 兼具激光填丝能力和电弧聚焦能力 17. 某激光焊设备输出功率为2 kW，焊接速度为20 mm/s，忽略能量损失时，单位焊缝长度获得的热输入约为（ ） A. 50 J/mm B. 75 J/mm C. 90 J/mm D. 100 J/mm 18. 某激光焊设备输出功率为4 kW，能量利用率为80%，焊接速度为0.5 m/min，其有效线能量约为（ ） A. 约192 kJ/m B. 约320 kJ/m C. 约384 kJ/m D. 约480 kJ/m 19. 某电子束焊工艺中，加速电压为60 kV，束流为40 mA，原焊接速度为30 mm/s。现要求单位焊缝长度热输入不低于100 J/mm，且其他电参数不变。为以最小幅度调整速度并满足要求，应采取的措施是（ ） A. 将焊接速度调为20 mm/s，并保持规定真空度 B. 将焊接速度调为25 mm/s，并保持规定真空度 C. 将焊接速度调为24 mm/s，并保持规定真空度 D. 将焊接速度调为30 mm/s，并保持规定真空度 20. 某厂采用搅拌摩擦焊连接8 mm厚铝合金板，焊后发现焊缝根部出现连续隧道缺陷，检测表明搅拌区温度低于工艺要求，且搅拌头插入深度和轴向压力均合格。最合理的工艺调整是（ ） A. 适当降低转速并提高焊接速度 B. 适当降低转速并减小轴向压力 C. 适当提高焊接速度并缩短搅拌停留 D. 适当提高转速并降低焊接速度 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某企业采用激光焊接工艺拼焊不锈钢板，激光器输出功率为 3.60 kW，材料对激光的吸收率为 75%，焊接速度为 1.20 m/min。已知有效线能量计算式为 。（1）计算该焊接工艺的有效线能量。（2）若焊缝长度为 280 mm，计算完成该焊缝所需的有效热量。（3）若工艺要求有效线能量不低于 0.120 kJ/mm，判断该参数是否满足要求。 22. 采用电子束焊接厚壁合金钢件，电子束加速电压为 60 kV，束流为 80 mA，电子束直径为 0.80 mm，能量利用率为 90%，焊接速度为 15 mm/s。（1）计算电子束的输入功率。（2）计算电子束作用区域的有效功率密度，取束斑面积 。（3）计算该工艺的有效线能量。 23. 某车身零件采用中频电阻点焊，焊接电流为 10 kA，焊接区动态电阻为 200 μΩ，通电时间为 0.18 s，热量利用率为 35%。两层钢板的单层厚度均为 1.80 mm。已知焊接热量计算式为 ，熔核单位体积所需有效热量为 14 J/mm3，熔核按高度为 1.80 mm 的圆柱体计算。（1）计算焊接区产生的总电阻热。（2）计算用于形成熔核的有效热量。（3）计算理论熔核直径。 24. 某铝合金箱体采用搅拌摩擦焊连接，焊接工具主轴转速为 900 r/min，搅拌头所受转矩为 52 N·m，机械能转化为焊接有效热量的效率为 80%，焊接速度为 180 mm/min，焊缝长度为 600 mm。已知搅拌头输入功率计算式为 。（1）计算搅拌头的输入功率。（2）计算该工艺的有效线能量。（3）计算完成 600 mm 焊缝所需的有效热量。若推荐有效线能量范围为 1.20～1.40 kJ/mm，判断该工艺参数是否合适。 25. 某厚板结构采用激光—熔化极气体保护电弧复合焊。激光功率为 2.50 kW，激光热效率为 70%；电弧功率为 6.00 kW，电弧热效率为 80%。初始焊接速度为 0.90 m/min，焊缝长度为 1.20 m。工艺要求有效线能量不得低于 0.400 kJ/mm。（1）计算复合热源的有效功率及初始焊接速度下的有效线能量。（2）在满足有效线能量要求的条件下，计算允许采用的最大焊接速度。（3）按最大允许焊接速度焊完 1.20 m 焊缝，计算所需焊接时间，并判断与初始速度相比生产效率是否提高。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某铝合金薄板采用激光焊进行对接焊，激光器额定输出功率为 4.5 kW，焊接热效率为 0.80，焊接速度为 6 mm/s，焊缝长度为 180 mm。该工件允许的最大线能量为 700 J/mm。（1）计算焊接有效线能量、焊接时间和作用于工件的有效热量。（2）若传统电弧焊的线能量为 1.20 kJ/mm，比较两种工艺的线能量，并判断激光焊是否满足工件要求。（3）若将焊接速度提高到 8 mm/s，分析线能量变化及可能产生的焊接问题，并提出一项改进措施。 27.（5分）某装备制造企业采用激光焊接工艺焊接厚度为2 mm的不锈钢板，激光器输出功率为4 kW，材料对激光的吸收率按75%计，焊接速度为1.2 m/min，单条焊缝长度为2.4 m。工艺要求有效线能量控制在140～160 J/mm。（1）计算该工艺的有效线能量及焊接一条焊缝所需的有效能量。（2）判断该焊接参数是否满足工艺要求。（3）若焊缝出现未焊透缺陷，说明可采取的两项工艺调整措施。 28.（5分）某铝合金构件采用搅拌摩擦焊连接，搅拌头转速为 600 r/min，主轴转矩为 18 N·m，机械能转化为焊接热的效率为 0.90，焊接速度为 120 mm/min，焊缝长度为 360 mm。搅拌头轴肩直径为 18 mm，轴向压力为 24 kN。工艺要求线能量为 450～650 J/mm，轴肩平均压力为 80～110 MPa。（1）计算有效发热功率、单位长度有效热量、焊接时间和轴肩平均压力。（2）根据计算结果判断该工艺参数是否满足给定要求。（3）若焊接速度提高到 180 mm/min，其他参数不变，计算新的单位长度有效热量，并分析可能出现的缺陷及改进措施。 29.（5分）某铝合金车体制造车间采用搅拌摩擦焊连接两块长1 800 mm的铝合金板。焊接时搅拌头转速为600 r/min，焊接速度为120 mm/min。该材料规定搅拌头每前进1 mm的转数宜控制在4～6 r/mm。（1）计算完成该焊缝所需焊接时间和搅拌头总转数。（2）计算搅拌头每前进1 mm的转数，并判断焊接参数是否符合要求。（3）若焊缝表面出现沟槽和内部孔洞，说明应重点检查和调整的两项工艺因素。 30.（10分）某汽车零部件采用冷金属过渡焊接工艺进行堆焊。焊丝直径为 1.2 mm，送丝速度为 6 m/min，焊丝密度为 7.85 g/cm3，熔敷效率为 0.90。单道焊所需熔敷金属质量为 0.75 kg。冷金属过渡焊接电压为 18 V、电流为 160 A、热效率为 0.85、焊接速度为 5 mm/s；传统电弧焊电压为 22 V、电流为 200 A、热效率为 0.75、焊接速度为 4 mm/s。（1）计算冷金属过渡焊的熔敷速率和完成该堆焊所需时间。（2）分别计算两种工艺的有效线能量，并求冷金属过渡焊线能量比传统电弧焊降低的百分数。（3）结合计算结果，说明冷金属过渡焊用于薄壁汽车零部件堆焊时的主要优点及应注意的问题。 31.（10分）某企业采用电弧增材制造技术修复大型轴类零件，使用脉冲熔化极气体保护焊进行逐层堆焊。焊接电压为24 V，平均焊接电流为180 A，电弧热效率为80%，焊接速度为300 mm/min。单层堆焊长度为1 200 mm，熔敷层横截面积为24 mm2，材料密度为7.85 g/cm3。工艺要求有效线能量为650～750 J/mm。（1）计算该工艺的有效线能量，并估算单层熔敷金属的质量。（2）判断该工艺的有效线能量是否符合要求。（3）为减小增材修复过程中的气孔和层间氧化，应采取哪些措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 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【答案】C 【解析】摩擦焊利用摩擦热使接触界面塑化，再施加顶锻压力形成牢固接头，通常不产生宏观熔池。 6. 搅拌摩擦焊形成接头时，焊缝金属主要依靠（ ） A. 依靠电弧热熔化母材 B. 依靠电阻热熔化母材 C. 依靠化学热熔化母材 D. 依靠摩擦热塑化材料 【答案】D 【解析】搅拌摩擦焊利用搅拌头与工件摩擦产生热量，使材料塑化并在压力作用下连接。 7. 超声波焊实现金属连接的主要作用是（ ） A. 依靠高频振动并配合适当压力 B. 依靠电阻发热并形成熔核 C. 依靠电弧加热并熔化坡口 D. 依靠高温扩散并保持长时保温 【答案】A 【解析】超声波焊利用高频机械振动破坏表面膜层，并在压力作用下实现固相连接。 8. 等离子弧焊能够实现小孔效应的主要条件是（ ） A. 采用低电流密度的自由电弧 B. 采用高能量密度的压缩电弧 C. 采用大弧长的扩散电弧 D. 采用粗钨极的非压缩电弧 【答案】B 【解析】等离子弧经喷嘴压缩后能量密度高，可穿透熔池形成稳定的小孔效应。 9. 与普通自由电弧相比，等离子弧焊的热源特点是（ ） A. 弧柱受到压缩且能量密度较高 B. 弧柱自由扩展且加热范围较宽 C. 熔渣覆盖熔池且保温作用较强 D. 电极熔化过渡且填充效率较高 【答案】A 【解析】等离子弧经喷嘴压缩后弧柱截面积减小，温度和能量密度均较高。 10. 动力电池极耳与汇流排连接时，常选用超声波金属焊，其主要原因是（ ） A. 利用熔滴过渡实现熔化连接 B. 利用熔渣覆盖实现冶金连接 C. 利用高频振动实现固相连接 D. 利用高温扩散实现钎焊连接 【答案】C 【解析】超声波金属焊通过高频振动和压力使金属表面产生塑性变形，实现固相连接。 11. 扩散焊获得可靠接头时，通常需要满足的基本条件是（ ） A. 较低温度加较大间隙并快速冷却 B. 适当温度加压力并保持一定时间 C. 较大电流加电压并形成稳定电弧 D. 熔化坡口加焊丝并覆盖熔渣层 【答案】B 【解析】扩散焊在一定温度和压力下保持足够时间，使接触面原子相互扩散形成连接。 12. 采用窄间隙焊接厚板时，其主要工艺优势是（ ） A. 增大坡口角度和熔敷层数 B. 扩大热影响区和变形程度 C. 提高焊缝余高和清根难度 D. 减少填充金属和焊接热输入 【答案】D 【解析】窄间隙焊的坡口体积小，可减少填充金属用量，并降低焊接热输入和焊接变形。 13. 采用激光焊接铝合金薄板时，焊缝出现较多气孔。最应优先检查的因素是（ ） A. 焦点位置偏离焊缝表面 B. 焊接速度设置明显过快 C. 坡口表面残留油污水分 D. 装夹压力设置明显过大 【答案】C 【解析】油污和水分受热易分解产生气体，气体来不及逸出时会在焊缝中形成气孔。 14. 在批量焊接生产中，采用焊接机器人的主要优势是（ ） A. 自主修复母材缺陷和表面损伤 B. 稳定重复焊接轨迹和规范参数 C. 自动消除残余应力和焊后变形 D. 完全替代外观检验和无损检测 【答案】B 【解析】焊接机器人可按程序稳定执行焊接轨迹和工艺参数，提高焊接质量的一致性。 15. 某电子束焊设备焊接时出现熔深明显减小、焊缝边缘发散现象，检测发现真空度低于工艺要求，其主要原因是（ ） A. 束流过小使输入功率不足 B. 残余气体使电子束发生散射 C. 焦距过长使焦点位置后移 D. 焊速过快使作用时间缩短 【答案】B 【解析】真空度不足时，电子束易与残余气体分子碰撞散射，导致束斑变大、能量密度下降。 16. 激光—电弧复合焊的主要特点是（ ） A. 兼具激光深熔能力和电弧桥接能力 B. 兼具激光清渣能力和电弧真空能力 C. 兼具激光导电能力和电弧搅拌能力 D. 兼具激光填丝能力和电弧聚焦能力 【答案】A 【解析】激光—电弧复合焊综合了激光焊熔深大和电弧焊适应装配间隙的优点。 17. 某激光焊设备输出功率为2 kW，焊接速度为20 mm/s，忽略能量损失时，单位焊缝长度获得的热输入约为（ ） A. 50 J/mm B. 75 J/mm C. 90 J/mm D. 100 J/mm 【答案】D 【解析】单位长度热输入为 ，计算得100 J/mm。 18. 某激光焊设备输出功率为4 kW，能量利用率为80%，焊接速度为0.5 m/min，其有效线能量约为（ ） A. 约192 kJ/m B. 约320 kJ/m C. 约384 kJ/m D. 约480 kJ/m 【答案】C 【解析】有效线能量按 计算，焊接速度换算后为 m/s，结果约为384 kJ/m。 19. 某电子束焊工艺中，加速电压为60 kV，束流为40 mA，原焊接速度为30 mm/s。现要求单位焊缝长度热输入不低于100 J/mm，且其他电参数不变。为以最小幅度调整速度并满足要求，应采取的措施是（ ） A. 将焊接速度调为20 mm/s，并保持规定真空度 B. 将焊接速度调为25 mm/s，并保持规定真空度 C. 将焊接速度调为24 mm/s，并保持规定真空度 D. 将焊接速度调为30 mm/s，并保持规定真空度 【答案】C 【解析】束功率为 W。要达到100 J/mm，速度应不大于 mm/s。 20. 某厂采用搅拌摩擦焊连接8 mm厚铝合金板，焊后发现焊缝根部出现连续隧道缺陷，检测表明搅拌区温度低于工艺要求，且搅拌头插入深度和轴向压力均合格。最合理的工艺调整是（ ） A. 适当降低转速并提高焊接速度 B. 适当降低转速并减小轴向压力 C. 适当提高焊接速度并缩短搅拌停留 D. 适当提高转速并降低焊接速度 【答案】D 【解析】提高转速并降低焊接速度可增加单位长度热输入，改善材料塑化和流动，减轻隧道缺陷。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某企业采用激光焊接工艺拼焊不锈钢板，激光器输出功率为 3.60 kW，材料对激光的吸收率为 75%，焊接速度为 1.20 m/min。已知有效线能量计算式为 。（1）计算该焊接工艺的有效线能量。（2）若焊缝长度为 280 mm，计算完成该焊缝所需的有效热量。（3）若工艺要求有效线能量不低于 0.120 kJ/mm，判断该参数是否满足要求。 【答案】（1）焊接速度 mm/s。有效线能量 kJ/mm。（2）有效热量 kJ。（3） kJ/mm 大于 kJ/mm，满足工艺要求。 【解析】将速度换算为20 mm/s，有效功率为0.75×3.60=2.70 kW。故q=2.70÷20=0.135 kJ/mm；280 mm焊缝需热量Q=0.135×280=37.8 kJ。线能量高于0.120 kJ/mm，满足要求。 22. 采用电子束焊接厚壁合金钢件，电子束加速电压为 60 kV，束流为 80 mA，电子束直径为 0.80 mm，能量利用率为 90%，焊接速度为 15 mm/s。（1）计算电子束的输入功率。（2）计算电子束作用区域的有效功率密度，取束斑面积 。（3）计算该工艺的有效线能量。 【答案】（1）电子束输入功率 kW。（2）束斑面积 mm2。有效功率密度 W/mm2。（3）有效线能量 kJ/mm。 【解析】束流80 mA=0.080 A，输入功率P=60×0.080=4.80 kW。束斑面积A=π×0.802÷4≈0.503 mm2，有效功率为4320 W，功率密度约8590 W/mm2；有效线能量为0.90×4.80÷15=0.288 kJ/mm。 23. 某车身零件采用中频电阻点焊，焊接电流为 10 kA，焊接区动态电阻为 200 μΩ，通电时间为 0.18 s，热量利用率为 35%。两层钢板的单层厚度均为 1.80 mm。已知焊接热量计算式为 ，熔核单位体积所需有效热量为 14 J/mm3，熔核按高度为 1.80 mm 的圆柱体计算。（1）计算焊接区产生的总电阻热。（2）计算用于形成熔核的有效热量。（3）计算理论熔核直径。 【答案】（1） J。（2）有效热量 J。（3）熔核体积 mm3。熔核直径 mm。 【解析】电流和电阻分别换算为10000 A、200×10^-6 Ω。总电阻热Q==3600 J，有效热量为3600×35%=1260 J。熔核体积V=1260÷14=90 mm3，按圆柱体V=πh÷4计算，d≈7.98 mm。 24. 某铝合金箱体采用搅拌摩擦焊连接，焊接工具主轴转速为 900 r/min，搅拌头所受转矩为 52 N·m，机械能转化为焊接有效热量的效率为 80%，焊接速度为 180 mm/min，焊缝长度为 600 mm。已知搅拌头输入功率计算式为 。（1）计算搅拌头的输入功率。（2）计算该工艺的有效线能量。（3）计算完成 600 mm 焊缝所需的有效热量。若推荐有效线能量范围为 1.20～1.40 kJ/mm，判断该工艺参数是否合适。 【答案】（1） W，即约为 4.90 kW。（2）焊接速度 mm/s。有效线能量 kJ/mm。（3）有效热量 kJ。 kJ/mm 位于推荐范围内，工艺参数合适。 【解析】输入功率P=2π×900×52÷60≈4.901 kW，速度180 mm/min=3 mm/s。有效线能量q=0.80×4.901÷3≈1.31 kJ/mm，600 mm焊缝有效热量约786 kJ。该值处于1.20～1.40 kJ/mm范围内，参数合适。 25. 某厚板结构采用激光—熔化极气体保护电弧复合焊。激光功率为 2.50 kW，激光热效率为 70%；电弧功率为 6.00 kW，电弧热效率为 80%。初始焊接速度为 0.90 m/min，焊缝长度为 1.20 m。工艺要求有效线能量不得低于 0.400 kJ/mm。（1）计算复合热源的有效功率及初始焊接速度下的有效线能量。（2）在满足有效线能量要求的条件下，计算允许采用的最大焊接速度。（3）按最大允许焊接速度焊完 1.20 m 焊缝，计算所需焊接时间，并判断与初始速度相比生产效率是否提高。 【答案】（1）有效功率 kW。初始速度 mm/s。有效线能量 kJ/mm。（2）最大速度 mm/s。 m/min。（3）焊接时间 s。初始焊接时间为 s，采用最大速度后生产效率提高。 【解析】复合热源有效功率为2.50×0.70+6.00×0.80=6.55 kW。初始速度15 mm/s时，q=6.55÷15=0.437 kJ/mm。满足q≥0.400时最大速度为16.375 mm/s，即0.983 m/min；焊完1200 mm约需73.3 s，短于初始的80 s，效率提高。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某铝合金薄板采用激光焊进行对接焊，激光器额定输出功率为 4.5 kW，焊接热效率为 0.80，焊接速度为 6 mm/s，焊缝长度为 180 mm。该工件允许的最大线能量为 700 J/mm。（1）计算焊接有效线能量、焊接时间和作用于工件的有效热量。（2）若传统电弧焊的线能量为 1.20 kJ/mm，比较两种工艺的线能量，并判断激光焊是否满足工件要求。（3）若将焊接速度提高到 8 mm/s，分析线能量变化及可能产生的焊接问题，并提出一项改进措施。 【答案】（1）有效线能量计算式为 。代入得 。焊接时间为 ；有效热量为 。（2）激光焊线能量为 0.60 kJ/mm，比传统电弧焊低 0.60 kJ/mm，降低 50%；600 J/mm 小于允许值 700 J/mm，满足要求。（3）速度提高到 8 mm/s 后，线能量为 ，线能量进一步降低，可能产生未熔合或未焊透。可适当降低焊接速度或提高激光功率，并通过试焊确认熔深。 【解析】有效功率为0.80×4500=3600 W，线能量q=3600÷6=600 J/mm；焊接时间为180÷6=30 s，有效热量为108 kJ。其线能量比电弧焊低50%，且小于700 J/mm限值。速度增至8 mm/s时q降至450 J/mm，可能未熔合或未焊透，可提高功率或适当降速。 27.（5分）某装备制造企业采用激光焊接工艺焊接厚度为2 mm的不锈钢板，激光器输出功率为4 kW，材料对激光的吸收率按75%计，焊接速度为1.2 m/min，单条焊缝长度为2.4 m。工艺要求有效线能量控制在140～160 J/mm。（1）计算该工艺的有效线能量及焊接一条焊缝所需的有效能量。（2）判断该焊接参数是否满足工艺要求。（3）若焊缝出现未焊透缺陷，说明可采取的两项工艺调整措施。 【答案】（1）焊接速度为 。有效激光功率为 。有效线能量为 。焊缝总长为 。所需有效能量为 。（2）该参数满足工艺要求，150 J/mm处于140～160 J/mm范围内。（3）适当降低焊接速度，提高单位长度热输入；适当提高激光功率或调整焦点位置，使焦点位于适宜熔深位置。 【解析】速度1.2 m/min=20 mm/s，有效功率为4000×75%=3000 W，故q=3000÷20=150 J/mm。2400 mm焊缝所需有效能量为150×2400=360 kJ。150 J/mm处于140～160 J/mm范围内；未焊透时可降低速度，或提高功率并调整焦点位置。 28.（5分）某铝合金构件采用搅拌摩擦焊连接，搅拌头转速为 600 r/min，主轴转矩为 18 N·m，机械能转化为焊接热的效率为 0.90，焊接速度为 120 mm/min，焊缝长度为 360 mm。搅拌头轴肩直径为 18 mm，轴向压力为 24 kN。工艺要求线能量为 450～650 J/mm，轴肩平均压力为 80～110 MPa。（1）计算有效发热功率、单位长度有效热量、焊接时间和轴肩平均压力。（2）根据计算结果判断该工艺参数是否满足给定要求。（3）若焊接速度提高到 180 mm/min，其他参数不变，计算新的单位长度有效热量，并分析可能出现的缺陷及改进措施。 【答案】（1）转速换算为 ，焊接速度换算为 。机械功率为 ；有效发热功率为 ；单位长度有效热量为 。焊接时间为 。轴肩面积为 ，平均压力为 。（2）线能量约为 509 J/mm，轴肩平均压力约为 94.3 MPa，均处于规定范围内，工艺参数满足要求。（3）速度提高到 180 mm/min 后，，新的单位长度有效热量为 。该值低于要求范围，可能产生隧道缺陷或未充分连接。可降低焊接速度或提高转速，并保持适当轴向压力和搅拌头插入深度。 【解析】转速为10 r/s、速度为2 mm/s，机械功率约1131 W，有效发热功率约1018 W，线能量约509 J/mm；焊接时间为3 min。轴肩平均压力为24000÷254.5≈94.3 MPa，均符合要求。速度增至180 mm/min时线能量约339 J/mm，易出现隧道缺陷或连接不足，可降速或提高转速。 29.（5分）某铝合金车体制造车间采用搅拌摩擦焊连接两块长1 800 mm的铝合金板。焊接时搅拌头转速为600 r/min，焊接速度为120 mm/min。该材料规定搅拌头每前进1 mm的转数宜控制在4～6 r/mm。（1）计算完成该焊缝所需焊接时间和搅拌头总转数。（2）计算搅拌头每前进1 mm的转数，并判断焊接参数是否符合要求。（3）若焊缝表面出现沟槽和内部孔洞，说明应重点检查和调整的两项工艺因素。 【答案】（1）焊接时间为 。搅拌头总转数为 。（2）单位长度转数为 。5 r/mm处于4～6 r/mm范围内，焊接参数符合要求。（3）检查搅拌头下压力和插入深度是否合适；检查焊接速度、转速及搅拌头倾角是否匹配。 【解析】焊接时间t=1800÷120=15 min，总转数N=600×15=9000 r。单位长度转数k=600÷120=5 r/mm，处于4～6 r/mm要求范围内。出现沟槽和孔洞时，应检查下压力、插入深度，并调整转速与焊速匹配及搅拌头倾角。 30.（10分）某汽车零部件采用冷金属过渡焊接工艺进行堆焊。焊丝直径为 1.2 mm，送丝速度为 6 m/min，焊丝密度为 7.85 g/cm3，熔敷效率为 0.90。单道焊所需熔敷金属质量为 0.75 kg。冷金属过渡焊接电压为 18 V、电流为 160 A、热效率为 0.85、焊接速度为 5 mm/s；传统电弧焊电压为 22 V、电流为 200 A、热效率为 0.75、焊接速度为 4 mm/s。（1）计算冷金属过渡焊的熔敷速率和完成该堆焊所需时间。（2）分别计算两种工艺的有效线能量，并求冷金属过渡焊线能量比传统电弧焊降低的百分数。（3）结合计算结果，说明冷金属过渡焊用于薄壁汽车零部件堆焊时的主要优点及应注意的问题。 【答案】（1）焊丝截面积为 。每分钟送入体积为 ；送入质量为 。熔敷速率为 ；完成 0.75 kg 堆焊需时为 。（2）冷金属过渡焊有效线能量为 ；传统电弧焊有效线能量为 。降低百分数为 。（3）冷金属过渡焊热输入较低，熔敷效率较高，可减小薄壁件变形和热影响区，降低飞溅。实际应用中应合理匹配送丝速度、焊速和电流，并通过试焊确认熔合深度，防止未熔合或堆焊层成形不良。 【解析】焊丝截面积约1.131 mm2，送入质量约53.27 g/min，按90%熔敷效率计，熔敷速率约47.94 g/min，完成750 g需15.64 min。两工艺线能量分别为489.6、825 J/mm，冷金属过渡焊降低约40.7%，可减小变形和飞溅；应匹配送丝、焊速和电流，防止未熔合。 31.（10分）某企业采用电弧增材制造技术修复大型轴类零件，使用脉冲熔化极气体保护焊进行逐层堆焊。焊接电压为24 V，平均焊接电流为180 A，电弧热效率为80%，焊接速度为300 mm/min。单层堆焊长度为1 200 mm，熔敷层横截面积为24 mm2，材料密度为7.85 g/cm3。工艺要求有效线能量为650～750 J/mm。（1）计算该工艺的有效线能量，并估算单层熔敷金属的质量。（2）判断该工艺的有效线能量是否符合要求。（3）为减小增材修复过程中的气孔和层间氧化，应采取哪些措施。 【答案】（1）焊接速度为 。电弧功率为 。有效线能量为 。单层熔敷体积为 。单层熔敷质量为 。（2）该工艺符合要求，691.2 J/mm处于650～750 J/mm范围内。（3）采用符合要求的保护气体流量，并清除焊丝和工件表面的油污、水分及氧化物；层间及时清理氧化皮，控制层间温度和送丝稳定性。 【解析】速度300 mm/min=5 mm/s，电弧功率为4320 W，有效线能量q=0.8×4320÷5=691.2 J/mm。单层体积为24×1200=28.8 cm3，质量为7.85×28.8=226.08 g。线能量处于650～750 J/mm范围内。应保证保护气纯度和流量，清除表面污染物及层间氧化皮，并控制层间温度和送丝稳定性。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $