在气体保护电弧焊中,TIG焊焊缝质量高,但焊接速度较低;MIG焊焊接速度较高,但采用纯Ar时阴极斑点漂移,焊接质量较差。此外气体保护焊在大电流和高焊接速度下容易产生咬边、焊缝不均匀等常见的焊缝成形缺陷。高速、高效、优质、低耗是焊接生产发展的永恒方向和目标,本文研究的交流TIG-MIG复合焊既可提高焊接效率,又能获得优良的焊缝成形。之前国内外关于TIG-MIG复合焊工艺的研究均在采用双直流的情况下进行,本文中将交流TIG代替直流TIG与MIG复合,开展了交流TIG-MIG复合焊在低碳钢焊接实验。利用电参数-图像同步采集系统研究交流TIG-MIG复合焊中的电弧物理特性和熔滴过渡、熔池流动和焊缝成形等工艺特点。从不同焊接条件下对焊缝成形的影响出发,进一步探讨和阐述各因素的作用趋势及其作用机理。分析了交流TIG-MIG复合焊中复合电弧的周期性动态行为及不同的丝极间距下复合焊电弧形貌和电参数波形的变化。研究表明,TIG电弧极性改变使两电弧周期性吸引和排斥,交流TIG电弧正半波电流减小期间出现典型的方波特性。分析了交流TIG电弧物理特性在MIG电弧作用下的变化、MIG电弧物理特性在交流TIG电弧作用下的变化、交流TIG电弧和MIG电弧物理特性在不同丝极间距下的变化,并用电弧电子发射机制解释了复合焊中交流TIG电弧正半波电流增大电压减小、负半波电流电压不变和MIG弧长变长现象,用电弧自身调节系统解释了复合焊中MIG电弧电流增大现象。分析了在交流TIG-MIG复合焊中MIG熔滴过渡规律,发现MIG焊丝前端液态金属流在TIG电弧洛伦兹力作用下周期性来回摆动。研究了交流TIG-MIG复合焊在高速下咬边、驼峰等焊缝成形缺陷的抑制机理。阐述了在不同的丝极间距和交流TIG电流下,交流TIG-MIG复合焊焊缝熔深、熔宽、余高的变化趋向。确定了获得良好焊缝成形时,合适的MIG焊接参数、交流TIG焊接参数和丝极间距(≥4mm)。当获得优良焊缝成形时,在TIG电流小于MIG电流的条件下,交流TIG-MIG复合焊相比于直流TIG-MIG复合焊具有相对较大的可调丝极区间,拓展了TIG-MIG复合焊可用焊接工艺参数范围。