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熔化极气体保护焊(GMAW)广泛应用于汽车制造、船舶制造、管道焊接等产业。提高焊接速度是提高其焊接效率的重要途径。然而,高速焊产生的诸如咬边和驼峰等焊接缺陷,已经成为提高GMAW焊接生产效率的重要障碍。因此,如何抑制高速焊接过程中出现的焊缝成形缺陷已成为当下急需攻克的难题之一。采用复合热源、特殊保护气等焊接方法,可一定程度避免高速焊时的焊接缺陷。但这些焊接工艺存在工艺操作复杂、参数繁多、使用成本高等问题,对于广泛的工业化应用还有待深入的研究和改进。近年来研究表明,施加外加磁场辅助GMAW焊接具有成本低、耗能少、效率高等特点。本课题将自主设计的外加复合磁场发生器与焊枪相结合,同时产生横向磁场和交替的平行磁场,用以调节熔池内液态金属的横向铺展和纵向流动,最高焊速可达1.7 m/min。但上述研究主要针对GMAW电流恒定的情况。众所周知,GMAW脉冲焊具有脉冲峰值电流和基值电流的特点。如果GMAW脉冲焊与外加复合磁场耦合后,能否充分发挥脉冲电流和复合磁场对电弧以及熔滴的调控优势,进一步提高焊接速度与质量,目前仍缺乏研究。因此,本课题通过搭建外加复合磁场辅助脉冲GMAW高速焊接实验平台,研究外加复合磁场各个参数对焊缝成形的影响情况,基于焊接实验结果分析外加复合磁场对脉冲GMAW高速焊接工艺的影响机理。搭建温度场采集系统、视觉检测系统、电参数采集系统等对焊接过程中的电弧、熔滴、温度场分布、电流电压波形等进行采集分析。通过外加复合磁场辅助恒流焊接和脉冲焊接实验对比,提出复合磁场辅助脉冲焊接的优势。通过对脉冲焊接波形参数对焊缝成形的实验研究,优化了脉冲焊接波形。在外加复合磁场对脉冲GMAW高速焊接实验研究中,基于红外检测结果,研究了熔池上表面温度分布,分析了励磁参数对高速焊接过程中温度场分布的影响。基于高速摄像机研究了复合磁场对熔滴和电弧行为的影响。通过实验解释了抑制高速GMAW-P过程中咬边和驼峰缺陷的机理。研究发现,复合磁场发生器调节了高速GMAW-P焊接中电弧和熔滴的横向和纵向摆动形态,并改善了熔池的受热面积。通过复合磁场的作用,改变了熔池温度场的形状,改善了熔池上表面的温度分布,有效地抑制了咬边和驼峰缺陷。结果表明,当有效焊接电流为260 A,电弧电压为22.3 V,励磁电流为20 A,励磁频率为30 Hz时,最大焊接速度可达2.0 m/min。