2025年大学材料科学与工程（焊接工程理论）试题及答案.doc

2025年大学材料科学与工程（焊接工程理论）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 焊接过程中，焊缝金属的化学成分主要取决于（ ）
A. 焊接材料 B. 母材 C. 焊接工艺 D. 焊接设备
2. 下列哪种焊接方法不属于熔化焊（ ）
A. 电弧焊 B. 气焊 C. 电阻焊 D. 激光焊
3. 焊接接头中，热影响区的组织和性能主要取决于（ ）
A. 焊接工艺参数 B. 焊接材料 C. 母材性能 D. 焊接速度
4. 焊接残余应力对焊件的影响不包括（ ）
A. 降低焊件的承载能力 B. 产生变形 C. 引起应力腐蚀开裂 D. 提高焊件的疲劳强度
5. 为了减少焊接残余应力，可以采取的措施不包括（ ）
A. 合理安排焊接顺序 B. 采用小能量焊接 C. 焊后进行热处理 D. 增加焊缝长度
6. 焊接工艺评定的目的不包括（ ）
A. 验证所拟定的焊接工艺的正确性 B. 评定施焊单位是否有能力焊出符合标准要求的焊接接头
C. 为制定正式的焊接工艺指导书提供依据 D. 确定焊接接头的力学性能
7. 下列哪种焊接缺陷会降低焊缝的致密性（ ）
A. 气孔 B. 夹渣 C. 裂纹 D. 未焊透
8. 焊接变形的基本形式不包括（ ）
A. 收缩变形 B. 角变形 C. 波浪变形 D. 扭曲变形
9. 防止焊接变形的工艺措施不包括（ ）
A. 反变形法 B. 刚性固定法 C. 合理的焊接顺序 D. 增加焊接层数
10. 焊接质量检验的内容不包括（ ）
A. 外观检验 B. 无损检验 C. 力学性能检验 D. 化学成分检验

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（共10分）
答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请在横线上填写正确答案。

1. 焊接电弧由______、______和______三部分组成。
2. 在焊接过程中，常见的数据处理方法有______、______和______。
3. 焊接接头的基本形式有______、______和______。
4. 焊接工艺参数主要包括______、______、______、______和______等。
5. 焊接残余应力的消除方法有______、______和______。

三、简答题（共20分）
答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。

1. 简述焊接电弧的产生过程。
2. 说明焊接接头的组织和性能特点。
3. 列举几种常见的焊接缺陷及其产生原因。
4. 简述防止焊接变形的措施。

四、材料分析题（共20分）
答题要求：阅读以下材料，回答问题。

材料：某工厂在焊接一批压力容器时，发现部分焊缝出现了气孔缺陷。经过分析，发现焊接材料的烘干温度不够，导致焊接过程中产生了大量氢气，从而形成气孔。

问题：
1. 请分析气孔缺陷产生的原因。（10分）
2. 针对气孔缺陷，提出改进措施。（10分）

五、综合应用题（共20分）
答题要求：本大题共2小题，请根据题目要求进行计算或分析，并写出详细的解答过程。

1. 已知某焊接接头的抗拉强度要求为500MPa，采用手工电弧焊进行焊接，焊接工艺参数如下：焊条型号为E4303，直径为4mm，焊接电流为180A，电弧电压为24V，焊接速度为12cm/min。试计算该焊接接头的抗拉强度是否满足要求。（10分）
2. 某焊件在焊接后出现了角变形，已知焊件的长度为2m，宽度为1m，厚度为10mm，焊接时采用的焊接工艺参数为：焊接电流为200A，电弧电压为26V，焊接速度为10cm/min。试计算角变形的大小，并提出减小角变形的措施。（10分）

答案：
一、选择题
1. A 2. C 3. A 4. D 5. D 6. D 7. A 8. D 9. D 10. D
二、填空题
1. 阴极区、阳极区、弧柱区
2. 数据预处理数据挖掘、数据分析
3. 对接接头、角接接头、T形接头
4. 焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数、焊条直径
5. 热处理法（高温回火等）、机械法（锤击焊缝等）物理法（振动时效等）
三、简答题
1. 焊接电弧的产生过程：当焊条与焊件接触时，由于接触电阻大，电流通过时产生大量热量，使接触点金属迅速熔化、蒸发，形成金属蒸汽。在电场作用下，金属蒸汽中的电子和离子定向移动，形成电弧。
2. 焊接接头的组织和性能特点：焊缝区组织致密，强度、硬度较高，但韧性较低；热影响区靠近焊缝处组织粗大，性能变差，远离焊缝处组织变化较小。焊接接头整体性能不均匀，存在应力集中。
3. 常见焊接缺陷及原因：气孔，焊接材料受潮、焊接速度过快等；夹渣，焊件清理不干净、焊接电流过小等；裂纹，焊接应力过大、焊接材料选择不当等；未焊透，焊接参数不合适、坡口角度过小等。
4. 防止焊接变形的措施：反变形法，预先设置与焊接变形相反的变形量；刚性固定法，利用夹具限制焊件变形；合理的焊接顺序，先焊收缩量大的焊缝；选择合适的焊接工艺参数，减少热输入；焊后进行适当的热处理，消除残余应力。
四、材料分析题
1. 气孔缺陷产生的原因：焊接材料烘干温度不够，导致焊接过程中产生大量氢气，氢气在熔池凝固过程中来不及逸出，从而形成气孔。
2.改进措施：严格按照焊接材料的烘干工艺要求，对焊接材料进行充分烘干；加强对焊接材料烘干过程的监控，确保烘干温度和时间符合要求；在焊接过程中，适当增加焊接速度，减少氢气在熔池中的停留时间。
五、综合应用题
1. 首先计算焊缝的横截面积：S = π×(4/2)² = 4π（mm²）。然后计算焊接热输入：Q = UI/v = 180×24/(12/60) = 21600（J/cm）。根据焊接热输入和焊接工艺参数，查阅相关资料可知该焊接接头的抗拉强度约为520MPa，大于500MPa，满足要求。
2. 角变形大小计算：根据公式θ = 0.7ΔT/L×b/h（其中ΔT为焊接时的温度变化，L为焊件长度，b为焊件宽度，h为焊件厚度），假设焊接时温度变化为200℃，则θ = 0.7×200/200×1000/10 = 7（°）。减小角变形的措施：采用反变形法，预先设置一定的反变形量；合理安排焊接顺序，先焊短焊缝；采用刚性固定法，使用夹具限制角变形。