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本课题提出“TIG-CMT复合焊接”新方法与新工艺,主要是指TIG电弧在前、CMT电弧在后,双电弧之间有一定距离,与一般电弧复合、通过电弧相互作用来增加电弧能量的方法和机理不同,TIG和CMT电弧没有直接的相互作用,为两个相互独立的电弧,既保证了CMT焊接熔滴过渡的可控性,又可以提高工件的热输入,从而扩大了CMT焊接板厚的适用范围,改善焊缝成形与接头显微组织结构,提高接头性能。通过高速摄像和电信号同步采集系统对铝合金材料直流CMT的稳定短路过渡的临界点进行了确定。在焊机一元化试验条件下,能够保证稳定短路过渡的焊接电流临界点为96 A(对应的送丝速度为5.3 m/min);并对不同参数下的TIGCMT复合焊的电信号,电弧形态和熔滴过渡模式进行了试验,分析了复合焊电弧在交互作用下的形态和熔滴过渡形式的变化规律。发现通过提高CMT电流,拉大CMT焊丝与TIG钨极间的距离和保持两枪垂直的方法可以提高TIG-CMT复合焊的焊接稳定性。利用ABAQUS软件建立了TIG-CMT复合焊的温度场模型,通过编写子程序成功将面热源与体热源同时加载到工件上,提高了计算的准确性。对比了CMT焊、TIG焊和TIG-CMT复合焊这三种焊接方法的温度场和热循环曲线,可知复合焊热循环曲线具有双峰特点,表明了TIG焊和CMT焊对工件的复合热作用,工件加热温度较高,冷却速度较慢。开展了TIG-CMT复合焊6061铝合金对接工艺试验研究。结果表明:TIG电流和焊接速度对焊接接头的宏观形貌影响较大;随着热输入的增大,焊缝的微观组织粗化,热影响区和部分熔化区宽度增加,接头力学性能降低;焊接接头力学试验表明,其主要为延性断裂,断口内分布大量韧窝;接头中存在力学性能薄弱区,而接头中的析出相转变机制,是导致其力学性能下降的主要原因。开展了TIG-CMT复合焊6061铝合金堆焊工艺试验研究。试验表明:通过TIG电弧的加入,起到了对母材的预热效果;TIG-CMT复合焊显著降低了CMT堆焊焊缝的接触角,得到了良好的堆焊成形;与CMT焊缝相比,复合焊焊缝出现了明显的部分熔化区;通过对单道复合焊采用正交试验得到了焊接工艺最优参数,并利用最优参数成功实现了复合焊的多道堆焊,焊缝具有良好的力学性能。