技術(shù)員激光焊接試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.在激光深熔焊接304不銹鋼時(shí)，若板厚3mm、對(duì)接間隙0.1mm，最適宜的離焦量通常為A.?3mm（負(fù)離焦）B.0mm（焦點(diǎn)在表面）C.+2mm（正離焦）D.+5mm答案：A解析：負(fù)離焦可使匙孔開口擴(kuò)大，利于氣體逸出，減少氣孔；0mm易穿孔，正離焦熔深不足。2.采用光纖激光器焊接鋁合金時(shí)，最易出現(xiàn)的缺陷是A.咬邊B.熱裂紋C.未熔合D.冷隔答案：B解析：鋁合金熱膨脹系數(shù)大、凝固區(qū)間寬，熱裂紋傾向高；咬邊多因速度過快，未熔合與功率不足相關(guān)。3.激光功率4kW、焊接速度2m/min、光斑直徑0.4mm，則線能量為A.48J/mmB.120J/mmC.200J/mmD.480J/mm答案：B解析：線能量=功率/速度=4000W/(2000mm/60s)=120J/mm。4.在激光‐電弧復(fù)合焊中，若電弧在前、激光在后，主要目的是A.增加熔寬B.預(yù)熱母材降低反射C.減少等離子體云D.提高焊速答案：B解析：電弧預(yù)熱使鋁表面氧化膜破裂，降低激光反射率，提高能量耦合效率。5.下列哪項(xiàng)不是激光焊接保護(hù)氣體的作用A.抑制等離子體B.冷卻熔池C.防止氧化D.穩(wěn)定匙孔答案：B解析：保護(hù)氣體為惰性，冷卻作用極弱，主要靠對(duì)流散熱；冷卻過強(qiáng)反而增大脆性。6.焊接鍍鋅板時(shí)，采用0.2mm搭接間隙的主要目的是A.降低鋅蒸氣壓力B.增加熔深C.減少變形D.提高焊速答案：A解析：間隙為鋅蒸氣提供逸出通道，避免氣孔與飛濺；熔深由功率決定。7.激光焊接過程中，匙孔內(nèi)金屬蒸氣主要成分為A.FeB.FeOC.N?D.Ar答案：A解析：匙孔高溫蒸發(fā)母材金屬，以Fe原子為主，F(xiàn)eO為氧化物，N?、Ar為環(huán)境氣體。8.采用4kW碟片激光焊接6mm碳鋼，一次全熔透的臨界焊速約為A.0.5m/minB.1.0m/minC.1.5m/minD.2.0m/min答案：B解析：經(jīng)驗(yàn)公式v≈(P‐2kW)/2kW·m?1·min，4kW對(duì)應(yīng)1m/min可全熔透。9.激光焊接過程中，等離子體監(jiān)測(cè)最常用的傳感器是A.光電二極管@400nmB.CCD@1064nmC.紅外熱像儀@3–5μmD.CMOS@808nm答案：A解析：400nm波段可避開激光主波長(zhǎng)，檢測(cè)等離子體特征輻射，成本低、響應(yīng)快。10.在激光焊接銅時(shí)，采用綠色激光（515nm）而非紅外（1030nm）的主要理由是A.降低反射率B.增加熔深C.減少飛濺D.提高焊速答案：A解析：銅對(duì)515nm吸收率≈40%，對(duì)1030nm僅≈5%，綠色激光顯著降低反射損失。11.激光焊接過程中，若匙孔出現(xiàn)“塌陷”，最可能導(dǎo)致的缺陷是A.氣孔B.咬邊C.未焊透D.塌陷型冷裂答案：A解析：匙孔塌陷使氣體包裹，形成工藝氣孔；未焊透與功率不足相關(guān)。12.采用擺動(dòng)激光焊接鋁合金，擺動(dòng)頻率500Hz、振幅1mm，主要目的是A.增加熔寬B.減少氣孔C.降低變形D.提高焊速答案：B解析：擺動(dòng)攪拌熔池，促進(jìn)氣泡上浮；熔寬略有增加，但非主要目的。13.激光焊接過程中，若保護(hù)氣體流量由15L/min突增至30L/min，最可能出現(xiàn)A.熔深增加B.等離子體被吹散，熔深下降C.焊縫氧化D.熱輸入增加答案：B解析：過大流量吹散等離子體，反而降低激光吸收率，熔深減小。14.在激光焊接異種鋼（304‐Q235）時(shí)，為防止碳遷移，應(yīng)A.提高熱輸入B.采用Ni中間層C.降低焊速D.增加坡口角度答案：B解析：Ni作為穩(wěn)定奧氏體元素，可阻止碳擴(kuò)散形成硬脆馬氏體帶。15.激光焊接過程中，若焊縫出現(xiàn)“駝峰”缺陷，首要調(diào)整參數(shù)是A.降低焊速B.降低功率C.增加離焦D.減小光斑答案：A解析：駝峰因熔池過長(zhǎng)、凝固滯后，降低焊速使熔池穩(wěn)定；功率降低反而熔寬不足。16.采用激光焊接0.8mm鍍鎳鋼殼體（18650電池），最佳光斑直徑約為A.20μmB.50μmC.100μmD.200μm答案：C解析：100μm可在保證熔寬同時(shí)避免燒穿；20μm能量過高易穿孔。17.激光焊接過程中，若出現(xiàn)“小孔型氣孔”，其內(nèi)壁通常呈A.光滑B.氧化色C.樹枝晶D.蜂窩狀答案：A解析：小孔氣孔為工藝氣孔，內(nèi)壁光滑無氧化，區(qū)別于冶金氣孔。18.在激光焊接鈦合金時(shí)，保護(hù)氣體拖罩長(zhǎng)度一般不小于A.20mmB.40mmC.60mmD.80mm答案：C解析：鈦合金高溫活性強(qiáng)，需延長(zhǎng)保護(hù)至600℃以下，60mm可覆蓋藍(lán)脆區(qū)。19.激光焊接過程中，若熔池監(jiān)測(cè)圖像出現(xiàn)“亮斑閃爍”，最可能對(duì)應(yīng)A.匙孔打開B.等離子體熄滅C.熔透不足D.焊縫氧化答案：A解析：亮斑為匙孔底部金屬蒸氣噴出，閃爍頻率與工藝穩(wěn)定性相關(guān)。20.采用激光焊接1mm銅箔‐鎳箔異種接頭，最佳接頭形式為A.對(duì)接B.搭接C.角接D.T型答案：B解析：搭接可降低對(duì)間隙敏感性，且利于控制熱輸入；對(duì)接易錯(cuò)邊。二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分，多選少選均不得分）21.下列哪些措施可有效抑制鋁合金激光焊接氣孔A.采用雙光束B.焊前酸洗C.增加坡口角度D.擺動(dòng)焊接E.降低保護(hù)氣體流量答案：A、B、D解析：雙光束預(yù)熱除氫，酸洗去除氧化膜，擺動(dòng)攪拌熔池；坡口角度與氣孔無關(guān)，降低流量反而易氧化。22.激光焊接碳鋼時(shí)，產(chǎn)生“飛濺”的主要原因包括A.匙孔不穩(wěn)定B.鋅層蒸發(fā)C.功率密度過高D.保護(hù)氣體側(cè)吹E.離焦量過大答案：A、C、D解析：匙孔噴發(fā)、功率密度超閾值、側(cè)吹氣流剪切熔池均致飛濺；鋅層僅鍍鋅板存在，離焦過大熔深不足，飛濺反而減少。23.關(guān)于激光焊接熱影響區(qū)（HAZ）的描述，正確的有A.對(duì)鈦合金HAZ易出馬氏體B.對(duì)304不銹鋼HAZ常出現(xiàn)敏化C.對(duì)銅合金HAZ易軟化D.對(duì)低碳鋼HAZ硬度一定高于母材E.對(duì)鎳基合金HAZ裂紋傾向大答案：B、C、E解析：304在600–800℃敏化；銅合金退火軟化；鎳基合金熱裂傾向高；鈦合金HAZ無馬氏體，低碳鋼HAZ硬度取決于碳含量。24.激光焊接過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熔透狀態(tài)可采用A.背面可見光傳感B.紅外熱像C.等離子體聲發(fā)射D.激光回反射強(qiáng)度E.超高頻X射線答案：A、B、C、D解析：背面光強(qiáng)突變、紅外溫度梯度、等離子體聲波、回反射強(qiáng)度均與熔透相關(guān)；X射線成本高，非實(shí)時(shí)。25.下列哪些屬于激光焊接機(jī)器人示教編程的缺點(diǎn)A.停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)B.精度依賴夾具C.難以適應(yīng)多品種D.對(duì)復(fù)雜三維路徑效率低E.可在線實(shí)時(shí)修正答案：A、B、C、D解析：示教需停機(jī)人工操作，柔性差；在線修正需傳感器與軟件支持，非示教本身功能。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）26.激光焊接過程中，等離子體對(duì)CO?激光的吸收率高于光纖激光。答案：√解析：CO?激光波長(zhǎng)10.6μm，等離子體逆韌致吸收系數(shù)與λ2成正比，吸收更強(qiáng)。27.采用氦氣作為保護(hù)氣體時(shí)，可顯著提高熔深，原因是電離能高。答案：√解析：氦電離能24.5eV，不易形成等離子體，減少激光屏蔽。28.激光焊接鍍鋅板時(shí)，若鋅層厚度增加，所需間隙應(yīng)減小。答案：×解析：鋅層越厚，蒸發(fā)量越大，需更大間隙排氣，應(yīng)增加而非減小。29.在激光焊接銅時(shí)，表面粗糙度越大，激光吸收率越低。答案：×解析：粗糙度增加，多次反射提高吸收率，與光滑表面相反。30.激光焊接過程中，匙孔深度與激光功率呈線性關(guān)系。答案：×解析：熔深∝P0.7，非線性，因熱傳導(dǎo)損失隨深度增加。31.采用脈沖激光焊接可顯著降低熱輸入，適用于薄板精密焊。答案：√解析：脈沖模式峰值功率高、平均功率低，熱輸入可控，適合薄板。32.激光焊接過程中，若光斑直徑減半，功率密度將變?yōu)樵瓉?倍。答案：×解析：功率密度∝1/d2，直徑減半變?yōu)?倍。33.在激光焊接異種金屬時(shí)，添加中間層的主要目的是降低電阻。答案：×解析：中間層用于抑制金屬間化合物、緩解熱應(yīng)力，非電導(dǎo)率。34.激光焊接過程中，采用負(fù)離焦可減小焊縫寬度。答案：×解析：負(fù)離焦光斑變大，熔寬增加；正離焦熔寬減小。35.激光焊接鈦合金時(shí)，焊縫顏色由銀白→金黃→藍(lán)色，說明保護(hù)效果依次變差。答案：√解析：氧化膜厚度干涉色變化，藍(lán)色氧化嚴(yán)重，保護(hù)不足。四、填空題（每空1分，共20分）36.激光焊接中，匙孔內(nèi)金屬蒸氣溫度可達(dá)________K以上。答案：6000解析：匙孔核心溫度接近蒸發(fā)溫度，F(xiàn)e沸點(diǎn)3134K，局部過熱至6000K。37.采用4kW光纖激光焊接6mm碳鋼，若需全熔透，最小焊速約為________m/min。答案：0.8解析：經(jīng)驗(yàn)值P/v≈4kW/(0.8m/min)=5kJ/cm，可保證熔深6mm。38.激光焊接鋁合金時(shí)，表面預(yù)處理常用________酸洗液，以去除氧化膜。答案：5%NaOH+15%HNO?解析：堿洗去氧化膜，酸洗中和并鈍化。39.激光焊接過程中，等離子體電子密度ne與激光波長(zhǎng)λ的關(guān)系滿足________條件時(shí)，激光顯著被吸收。答案：ne>nc=ε?mω2/e2解析：nc為臨界電子密度，ω=2πc/λ，當(dāng)ne>nc，激光波不能傳播。40.激光焊接銅時(shí)，采用________（元素）作為表面涂層，可顯著提高吸收率。答案：Si解析：Si與Cu形成低熔共晶，液態(tài)層吸收率高于固態(tài)銅。41.在激光焊接鍍鋅板搭接接頭時(shí)，推薦間隙范圍為________mm。答案：0.1–0.2解析：經(jīng)驗(yàn)值，兼顧排氣與強(qiáng)度，過大易塌陷。42.激光焊接過程中，熔池表面張力梯度與溫度梯度關(guān)系可用________數(shù)描述。答案：Marangoni解析：Ma=|dσ/dT|ΔTL/ραν，決定流動(dòng)方向。43.激光焊接304不銹鋼時(shí)，若出現(xiàn)熱裂紋，應(yīng)優(yōu)先選用________焊絲。答案：308L解析：超低碳+高Cr/Ni，降低敏化與熱裂傾向。44.激光焊接過程中，匙孔后壁傾角通常小于________°。答案：10解析：高速攝像測(cè)量，傾角小利于穩(wěn)定。45.激光焊接鈦合金時(shí)，保護(hù)氣體純度應(yīng)不低于________%。答案：99.99解析：鈦對(duì)氧敏感，50ppm即變色。46.激光焊接過程中，若采用擺動(dòng)軌跡“∞”形，擺動(dòng)頻率一般選________Hz。答案：200–500解析：頻率過低攪拌不足，過高熔池?zé)o法響應(yīng)。47.激光焊接碳鋼時(shí)，焊縫硬度與碳當(dāng)量Ceq關(guān)系式為Ceq=C+________。答案：Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15解析：國(guó)際焊接學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。48.激光焊接過程中，采用________傳感器可實(shí)時(shí)獲取匙孔深度信息。答案：OCT（光學(xué)相干層析）解析：OCT軸向分辨率<10μm，可穿透等離子體。49.激光焊接電池密封釘時(shí)，常見焊縫熔深要求為________mm。答案：0.3–0.5解析：保證密封不穿透殼體，0.3mm可抗0.8MPa。50.激光焊接過程中，若出現(xiàn)“釘尖”缺陷，其形貌特征為焊縫中心________。答案：凸起并伴隨根部未熔合解析：釘尖指熔寬突變，根部未熔透，呈釘子狀。五、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）51.簡(jiǎn)述激光焊接鋁合金時(shí)產(chǎn)生“氣孔”的三類機(jī)理，并給出對(duì)應(yīng)抑制措施。答案：（1）工藝氣孔：匙孔塌陷包裹氣體，抑制：負(fù)離焦、擺動(dòng)、雙光束。（2）氫氣孔：母材或焊絲含H，抑制：焊前預(yù)熱250℃除氫，使用高純Ar（99.999%）。（3）氧化膜氣孔：Al?O?吸附水分，抑制：機(jī)械打磨+堿洗酸洗，5min內(nèi)焊接。52.說明激光‐電弧復(fù)合焊中“電弧前置”與“激光前置”兩種模式對(duì)鋁鎂合金焊接成形的差異。答案：電弧前置：電弧先破氧化膜，降低激光反射，提高能量耦合，熔深大，但熱輸入高，變形大。激光前置：激光先開匙孔，電弧隨后填充，熔寬增加，熱輸入低，適合薄板，但需精確對(duì)中。53.列舉激光焊接碳鋼時(shí)，焊縫出現(xiàn)“咬邊”的三個(gè)主要原因，并給出工藝調(diào)整方案。答案：原因：①焊速過快，熔池后移；②光斑過大，功率密度不足；③保護(hù)氣體側(cè)吹角度>45°，剪切熔池。調(diào)整：降速20%，正離焦+0.5mm減小光斑，氣體角度調(diào)至15°，流量15L/min。54.描述激光焊接0.1mm不銹鋼箔時(shí)，采用“脈沖激光+卷對(duì)卷”工藝的參數(shù)窗口設(shè)計(jì)思路。答案：峰值功率500W，脈寬5ms，頻率40Hz，光斑50μm，搭接率30%，張力5N，卷速0.5m/min；采用視覺閉環(huán)檢測(cè)熔寬，PID調(diào)節(jié)功率±5%，保證熔寬0.12mm，無燒穿。55.解釋為何激光焊接銅‐鋁異種接頭易生成脆性CuAl?金屬間化合物，并給出抑制策略。答案：CuAl相圖存在CuAl?、Cu?Al?等硬脆相，激光高熱輸入促進(jìn)擴(kuò)散。抑制：①加Ni中間層，阻斷擴(kuò)散；②采用低溫釬料（Sn基），激光局部加熱<400℃；③超聲輔助激光焊，破碎IMC層，厚度<2μm。六、計(jì)算題（每題10分，共20分）56.采用光纖激光焊接8mm厚Q345鋼板，要求一次全熔透，已知經(jīng)驗(yàn)公式：熔深h=0.35(P/v)^0.6，其中h(mm)，P(W)，v(mm/s)。求：（1）若焊速為5