随着社会经济的大力发展,高效焊接领域已成为焊接学科发展一个重要方向之一。提高焊接速度面临的首要问题是高速焊接过程的不稳定,焊后容易出现咬边、驼峰等焊缝缺陷。本文利用三丝自动焊接系统、数据采集分析系统以及高速摄像系统建立了一套完整的三丝GMAW焊焊接试验平台,对三丝GMAW焊焊接工艺、电弧形态及电信号进行了分析研究,实现了对焊接过程稳定性的分析。本文首先设计了双丝焊接不同焊接参数值(焊接电压匹配、焊接电流匹配、焊丝间距)的系列试验,分别采用电流直方图对两电弧稳定性进行了对比分析,上述实验结果与理论推导出的双丝电弧的偏移量公式得到了基本一致的结论:对于引导弧,降低跟随弧电压,降低跟随弧电流与引导弧电流比例,增大电弧间距,电弧稳定性提高;对于跟随弧,降低引导弧与跟随弧的电流比例,降低跟随弧电弧电压,增大电弧间距,跟随弧中断频率降低。最后将高速摄影拍摄到的电弧图片与采集到的电流、电压波形图相结合,说明了发生的断弧现象的循环规律。利用双丝焊接过程稳定性影响因素分析的结论指导了三丝焊接工艺参数的选择,通过三丝GMAW焊工艺参数的合理选择可获得无电弧中断的稳定焊接过程。并且通过理论分析推导出了不同极性组合下的三丝电弧的偏移量公式,同时设计了不同极性组合系列试验。最后结合电弧图片、电信号以及焊缝表面成形综合评价极性的最佳匹配方案。理论分析偏移量叠加符号和实验结果一致得出:引导焊丝/DCEP-中间焊丝/DCEN-跟随焊丝/DCEP(下简称P-N-P)和引导焊丝/DCEN-中间焊丝/DCEP-跟随焊丝/DCEN(下简称N-P-N)为最佳极性组合,三电弧间电磁干扰明显减弱,电弧稳定性良好,从而解决了三丝GMAW高速焊接时过程稳定性问题。最后,根据焊接过程中的电弧图片和热源的叠加原理推导出了三丝焊接的高斯热源计算公式,建立了合适的有限元数学模型,同时用ANSYS软件自带的APDL语言编写了循环程序,实现了焊接热源的移动。在充分考虑对流、辐射、熔池蒸发、液体流动以及相变潜热等边界条件的情况下,对T型接头的三丝高速焊接过程中温度场的瞬态变化进行了计算和分析。最后提取模拟结果与实验结果进行对照,验证了所建模型的可靠性。为三丝高速焊接的焊缝成型机理研究以及工艺改进提供了基础。