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随着社会的发展,汽车、造船、集装箱等行业都进入飞速发展的阶段,行业间的竞争十分激烈,为了既能节省成本又能实现产品的轻量化,薄板得到了大量的应用,同时也对薄板焊接技术要提出更高的要求。薄板提高焊接速度的方法是:1)在保证热输入相同条件下,增大熔敷金属量;2)降低焊趾处的温度梯度。传统的薄板高速焊接工艺主要以控制焊接热输入为主,无法调节焊接电弧的能量分布问题,而电弧能量的分布对焊接速度有重要的影响,因此研究一种能够同时解决焊接热输入与电弧能量分布问题的复合焊接工艺是十分必要的。本文提出了一种交替双弧复合焊接工艺方法,其主电弧在焊丝和母材之间燃烧,辅助电弧一端在钨极上,另一端在焊丝和母材之间交替切换。当辅助电弧在钨极和焊丝之间燃烧时,可以减小母材热输入,增大熔敷金属量;当辅助弧在钨极和母材之间燃烧时,可以改变热输入的大小以及能量分布方式,降低温度梯度。适当调节辅助电弧两个状态的时间比率和强度,可以实现熔敷金属量和热输入量的相对独立控制。设计了一台TIG+MIG交替双弧复合焊接设备,并在此基础上提出一种弧长控制方案。对复合焊接电源主电路拓扑结构进行分析,并对主要功率器件进行了选型,设计了以dsPIC30F和PIC18F系列芯片为主的控制系统,包括一次逆变控制、二次逆变控制、高压稳弧控制、驱动电路设计、反馈电路设计、人际交互系统设计、送丝系统设计,实现了焊接电源的双弧交替复合焊接过程。利用高速摄像系统,对双弧复合焊接工艺进行了初步的探索。首先研究了在焊接电源输出均为100A时双钨极电弧交替切换的过程,其次研究了TIG+MIG电弧单路复合熔滴过渡过程,最后研究了TIG+MIG电弧交替复合焊接中熔滴震荡的行为。结果表明,本课题所设计的复合焊接系统可以实现电弧在空间上的自由切换;在双钨极TIG+TIG电弧交替复合焊接过程时,钨极横向间距2-5mm;电源均恒流输出100A时,可以顺利起弧并稳定工作,当距离超过6mm后容易出现断弧现象;TIG+MIG固定电弧单路复合焊接时,直流电源恒压29V、交流输出0A-120A、焊丝直径1.2mm、送丝速度在5m/min到7m/min时,焊接系统工作稳定,TIG电弧的存在可实现保证熔敷金属量的同时减小母材热输入,改变熔滴下落的轨迹;在TIG+MIG交替电弧复合焊接时,直流恒压29V、交流输出60A-120A、焊丝直径1.2mm、送丝速度为6m/min时,弧长调节方法二是可行的,辅助电弧对熔滴震荡有影响。