冷金属过渡焊(Cold metal transfer welding, CMT焊)是一种新型的焊接技术,为薄板高速焊提供了良好的解决方案。在其他学者工作的基础上,本文研究了CMT焊电流波形参数对焊接稳定性特别是高速CMT焊稳定性和焊缝成形的影响,对于认识CMT焊的物理过程、扩大焊接工艺窗口、提高焊接生产效率具有重要意义。本实验采用背光阴影法对焊接过程熔滴过渡、电弧、熔池进行拍摄并同步采集了焊接电参数,针对CMT焊电流波形,特别是峰值电流Ib和峰值持续时间tb展开了一系列实验,实验结果表明峰值持续时间tb能够显著影响熔滴重量(熔滴尺寸)、过渡频率、电弧能量分布和焊缝成形,而电流峰值大小Ib对上述参量的影响较小。采用概率统计的方法,分析了上述两个波形参数对CMT焊接过程中各个阶段持续时间概率分布的影响规律,发现当tn设定为1.6-3.6ms时能够获得稳定的焊接过程；低于或高于这个范围,焊接过程不稳定,出现异常长或异常短的短路过程。结合熔滴过渡图像和相应的电参数,分析了异常的CMT短路过程,指出tb较小时,液态金属温度低,粘度大,液态金属粘连在焊丝上,使液态小桥拉断困难,导致异常长的短路过程；tb较大时,熔滴尺寸大,需要过渡到熔池中的金属量增多,使短路过程过长,而此时的瞬态短路现象使短路过程异常短。设计了焊接工艺正交实验,对不同平均送丝速度下高速CMT焊波形参数进行了优化；采用综合分析法,对正交实验结果进行了评价,结果表明峰值送丝速度对焊缝成形的影响最大,Ib的影响最小。优化了工艺参数,最高焊速可达2.1m-min-1。结合焊接过程各个阶段持续时间的概率分布和U-I相图分析了波形参数对焊接稳定性的影响,通过焊接过程熔滴过渡图像,分析了高速CMT焊过程特有的“粘丝”现象,峰值送丝速度过快、熔池稳定低,高速焊下熔滴后拖是“粘丝”产生的原因。提高熔池温度、加快焊丝熔化能够抑制甚至消除CMT高速焊“粘丝”现象,因而提出了外加热源辅助的CMT复合焊的策略,初步探讨了CMT+STT、CMT+GMAW-S复合焊的可能性。分析了两种复合焊策略下的焊缝成形、熔滴过渡特点和辅助热源下CMT焊接过程的稳定性。在复合焊情况下,最高焊速可提高到2.4 m·min-1,焊速提高明显,显著提高焊接效率。