焊接技能培訓(xùn)教程與實踐案例試題及答案第一章低碳鋼平對接焊條電弧焊（SMAW）工藝精講1.1母材與焊材匹配Q235B抗拉強度375MPa，延伸率26%，常溫沖擊≥27J。選用E4303（J422）焊條，熔敷金屬抗拉420MPa，延伸22%，-20℃沖擊47J，匹配系數(shù)1.12，滿足等強要求。焊條烘干制度：350℃×1h，隨用隨取，暴露空氣≤4h，否則二次烘干，重復(fù)烘干≤3次。1.2坡口設(shè)計12mm板厚留2mm鈍邊，60°V形坡口，根部間隙2.5mm，反變形1.5°，可控制角變形≤1mm/1m。1.3參數(shù)區(qū)間Φ3.2mm焊條：電流90-110A，電弧電壓22-24V，熱輸入0.8-1.0kJ/mm；Φ4.0mm焊條：電流130-150A，電壓24-26V，熱輸入1.0-1.2kJ/mm。采用直流反接，熔深增加15%，氣孔率下降30%。1.4操作五步法引弧—預(yù)熱—運條—收弧—清渣。引弧采用劃擦法，弧長≤焊條直徑。運條角度70-75°，鋸齒形擺動，邊緣停留0.4s，熔池前沿保持1/3弧柱覆蓋。收弧填弧坑三步：回焊10mm—衰減電流—斷弧后氬氣后吹3s（若用自保護焊條可省略）。1.5缺陷圖譜氣孔：蜂窩狀，0.5-1.5mm，原因：烘干不足、風(fēng)速>1.5m/s；夾渣：黑色條帶，寬度0.2-0.8mm，原因：層間清渣不凈、電流偏??；未熔合：側(cè)壁亮線，原因：角度<60°、熱輸入<0.7kJ/mm；根部內(nèi)凹：深度>0.5mm，原因：間隙過大、停留過長。1.6質(zhì)量評判RT按GB/T3323-2005II級，氣孔點數(shù)≤6點/10×10mm；UT按GB/T11345-2013I級，無未熔合、裂紋；彎曲試驗d=3a，180°無>3mm裂紋；沖擊試驗-20℃≥34J。第二章16MnDR低溫鋼MAG橫焊（GMAW）工藝精講2.1母材特性16MnDR正火狀態(tài)，-40℃沖擊≥60J，碳當(dāng)量CEV=0.38%，裂紋敏感指數(shù)Pcm=0.18%，需控制t8/5在8-12s。2.2焊材選擇ER50-6實心焊絲，Φ1.2mm，熔敷金屬-40℃沖擊80J；保護氣：Ar+20%CO?，流量18L/min，露點≤-50℃。2.3橫焊難點熔池下垂，焊腳差>2mm。解決：脈沖MAG，峰值電流280A，基值80A，頻率120Hz，弧長修正+5%，表面張力過渡，焊腳差≤1mm。2.4參數(shù)焊接電流180-200A，電壓24-26V，干伸長15mm，行走速度35cm/min，熱輸入0.9kJ/mm，層溫≤150℃。2.5操作要領(lǐng)焊槍傾角10°上坡，擺動“之”字形，兩側(cè)停留0.6s，中心快速過渡，防止指狀熔深。每道錯開15mm，確保細化晶粒。2.6檢驗-40℃沖擊平均72J，側(cè)彎無裂紋；宏觀金相：焊腳高差0.8mm，無咬邊，熔深1.2mm。第三章06Cr19Ni10不銹鋼管鎢極氬弧焊（GTAW）工藝精講3.1母材特點奧氏體組織，熱導(dǎo)率16W/(m·K)，線膨脹系數(shù)17×10??/℃，敏化區(qū)間550-850℃，需快冷。3.2焊材ER308L，Φ2.0mm，碳含量0.025%，鐵素體數(shù)FN=8-12，抗晶間腐蝕。3.3坡口60°V形，鈍邊1mm，間隙1.5mm，內(nèi)置可溶紙堵氣室，背面氬氣8L/min，氧含量<50ppm。3.4參數(shù)直流正接，電流90-110A，電壓12-14V，速度8-10cm/min，氬氣純度99.99%，噴嘴Φ12mm，層間溫度<80℃。3.5操作高頻引弧，弧長1.5mm，不加填充絲打底，根部間隙靠自熔；填充層絲端部保持1mm熔滴過渡，焊槍后傾10°，均勻送絲。3.6檢驗鐵素體儀測FN=9，滿足抗裂；晶間腐蝕按GB/T4334-2020E法，彎曲180°無裂紋；X射線I級。第四章焊接機器人離線編程與路徑優(yōu)化4.1硬件六軸機器人臂展2.0m，重復(fù)定位±0.05mm，焊機為350A脈沖MAG，帶激光尋位，TCP校準(zhǔn)用1.0mm鎢針，誤差<0.1mm。4.2軟件采用基于OpenGL的離線編程平臺，導(dǎo)入IGES三維數(shù)模，自動生成焊縫，支持多層多道。4.3路徑優(yōu)化以最短空程+最小變姿態(tài)為目標(biāo)，遺傳算法迭代200次，空程縮短18%，姿態(tài)變化減少25°，節(jié)拍從125s降至98s。4.4碰撞檢測AABB包圍盒+OBB細化，檢測時間<0.1s，夾具與焊槍最小間距5mm。4.5實測離線程序下載后，首件合格率96%，比示教提高11%，路徑精度±0.3mm，熔深波動<5%。第五章實踐案例綜合題案例背景：某LNG儲罐環(huán)焊縫，材質(zhì)9%Ni鋼，板厚30mm，設(shè)計溫度-165℃，要求-196℃沖擊≥70J，RTI級。采用NiCrMo-6焊條，直流反接，窄間隙坡口，寬度10mm，深28mm，共12道填充。問題1：計算所需最小熱輸入，保證t8/5在12-18s，已知預(yù)熱溫度50℃，環(huán)境溫度20℃，熱效率0.8，熱擴散系數(shù)0.8cm2/s。問題2：第6道發(fā)現(xiàn)側(cè)壁未熔合，長度30mm，深度2mm，分析原因并給出返修工藝。問題3：設(shè)計一套機器人多層多道排布，要求焊腳差≤1mm，層間溫度<150℃，節(jié)拍≤8min/道。問題4：返修后-196℃沖擊均值僅55J，低于標(biāo)準(zhǔn)，提出兩種韌性提升措施并給出試驗驗證方案。問題5：若改用激光-MAG復(fù)合焊，預(yù)測熔深增加比例，并列出關(guān)鍵參數(shù)窗口。第六章與答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.對Q235B板厚14mm平對接焊，下列電流值最合適的是（）A.70AB.120AC.180AD.220A答案：B2.脈沖MAG橫焊時，防止熔池下垂的關(guān)鍵措施是（）A.增大電壓B.降低速度C.采用脈沖過渡D.增大干伸長答案：C3.不銹鋼GTAW打底焊時，背面氬氣氧含量需低于（）A.500ppmB.200ppmC.50ppmD.10ppm答案：C4.焊條重復(fù)烘干次數(shù)不應(yīng)超過（）A.1B.2C.3D.5答案：C5.機器人TCP校準(zhǔn)允許誤差為（）A.±0.5mmB.±0.2mmC.±0.1mmD.±0.05mm答案：C6.9%Ni鋼焊接時，t8/5過長會導(dǎo)致（）A.冷裂B.熱裂C.韌性下降D.硬度升高答案：C7.下列缺陷中，RT評定II級允許存在的是（）A.裂紋B.未熔合C.單個氣孔1mmD.條狀夾渣>3mm答案：C8.16MnDR層間溫度上限為（）A.80℃B.150℃C.250℃D.300℃答案：B9.激光-MAG復(fù)合焊中，激光前置的主要作用是（）A.增加熔寬B.穩(wěn)定電弧C.提高熔深D.降低飛濺答案：C10.焊腳差測量工具應(yīng)選用（）A.游標(biāo)卡尺B.焊腳規(guī)C.直尺D.塞尺答案：B二、判斷題（每題1分，共10分）11.E4303焊條屬于低氫型。（×）12.脈沖MAG可實現(xiàn)無飛濺過渡。（√）13.不銹鋼焊接后必須固溶處理才能耐晶間腐蝕。（×）14.機器人離線編程無需現(xiàn)場示教即可100%一次合格。（×）15.9%Ni鋼焊接時，預(yù)熱溫度越高越好。（×）16.熱輸入與焊接速度成反比。（√）17.鎢極氬弧焊直流正接時鎢極燒損加快。（×）18.層間清渣可用φ0.8mm鋼絲輪。（√）19.激光-MAG復(fù)合焊可減小坡口角度。（√）20.沖擊試樣缺口軸線應(yīng)垂直于焊縫表面。（√）三、填空題（每空2分，共20分）21.Q235B焊接時，E4303焊條烘干溫度為________℃。答案：35022.脈沖MAG峰值電流與基值電流之比通常取________。答案：3-423.不銹鋼GTAW打底焊背面氬氣流量一般為________L/min。答案：8-1024.機器人路徑優(yōu)化采用________算法可縮短空程。答案：遺傳25.9%Ni鋼設(shè)計溫度-165℃，沖擊試驗溫度為________℃。答案：-19626.焊腳差大于________mm需返修。答案：227.t8/5指800℃到500℃的________時間。答案：冷卻28.激光-MAG復(fù)合焊激光功率密度一般≥________kW/cm2。答案：50029.層間溫度測量應(yīng)在距焊縫________mm處。答案：2530.RT評定氣孔點數(shù)時，板厚20mm的換算系數(shù)為________。答案：1四、簡答題（每題10分，共30分）31.簡述焊條電弧焊產(chǎn)生氣孔的三大原因及對應(yīng)防止措施。答案：（1）焊條受潮——烘干350℃×1h，保溫桶100℃隨用隨??；（2）弧長過長——保持弧長≤焊條直徑，采用短弧操作；（3）風(fēng)速過大——搭建防風(fēng)棚，風(fēng)速<1.5m/s，必要時用擋板。32.機器人多層多道排布需考慮哪些關(guān)鍵因素？答案：坡口尺寸、焊腳差、層間溫度、熱輸入、姿態(tài)可達、碰撞檢測、節(jié)拍、變形控制、焊縫順序、清渣空間。33.9%Ni鋼返修后沖擊韌性不足，列舉兩種改善措施并說明機理。答案：（1）降低熱輸入：采用Φ2.5mm焊條，電流90-100A，速度加快，t8/5降至12s，細化晶粒，提高韌性；（2）焊后后熱：250℃×2h，促進位錯湮滅，降低殘余應(yīng)力，提高低溫韌性。五、計算題（每題10分，共20分）34.已知：板厚30mm，預(yù)熱50℃，環(huán)境溫度20℃，熱輸入1.2kJ/mm，熱效率0.8，熱擴散系數(shù)0.8cm2/s，求t8/5。答案：采用Rosenthal公式：t8/5=(k×E)/(2πλ(Tc-T0))×(1/(500-20)-1/(800-20))代入：k=0.8，E=1200J/mm，λ=0.8×4.2=3.36J/(cm·s·℃)，Tc=50℃，T0=20℃計算得t8/5=15.2s，滿足12-18s要求。35.機器人節(jié)拍優(yōu)化前空程45s，焊接80s，清渣25s；優(yōu)化后空程縮短18%，焊接速度提高10%，清渣時間不變，求新節(jié)拍。答案：新空程=45×(1-0.18)=36.9s新焊接=80/1.1=72.7s清渣=25s新節(jié)拍=36.9+72.7+25=134.6s≈135s六、案例分析題（共40分）36.案例：16MnDR橫焊出現(xiàn)焊腳差3mm，RT發(fā)現(xiàn)未熔合，長度40mm。（1）分析根本原因（6分）（2）給出返修工藝步驟（10分）（3）返修后檢驗項目及合格指標(biāo)（6分）（4）若改用激光-MAG復(fù)合焊，預(yù)測熔深增加比例，并列出關(guān)鍵參數(shù)（8分）（5）經(jīng)濟性對比：返修成本與復(fù)合焊新增成本比較（10分）答案：（1）原因：脈沖參數(shù)不當(dāng)，峰值電流低，側(cè)壁未熔；擺動停留不足0.3s；層間溫度180℃，過熱下垂。（2）返修：①機械打磨清除缺陷，開10°坡口，深度4mm；②預(yù)熱80℃；③Φ2.4mmER50-6，脈沖峰值260A，基值80A，速度30cm/min，停留0.6s；④層溫<1