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三丝间接电弧焊(TW-GIAW)是一种新型焊接方法,工件不连接电源,电弧建立在主丝与边丝之间,具有高熔敷率、低热输入的特点。本文首次提出三丝间接电弧焊薄板高速焊接技术,采用主丝连接电源正极,边丝连接电源负极的连接方式,分析了焊接参数对稳定性、电弧特性、熔滴过渡以及焊缝成型的影响,开发了2 mm厚钢板高速焊接工艺,具体研究内容及结论如下:首先采用高速摄像机采集电弧形态、熔滴过渡,采用汉诺威电弧质量分析仪采集焊接电流和电压信号,分析了焊接电流、脉冲频率和主丝送丝速度对三丝间接电弧焊稳定性的影响。研究发现,随着焊接电流的增加,焊接电流变异系数和焊接电压变异系数均减小,电压概率密度分布和电流概率密度分布集中性增强,主丝熔滴过渡方式由射滴过渡转变为射流过渡,边丝熔滴过渡方式由粗滴过渡转变射滴过渡然后转变为射流过渡,三丝间接电弧焊稳定性提高。随着脉冲频率的增加,焊接电压和焊接电流波动减小,熔滴过渡路径减小,三丝间接电弧焊稳定性提高。焊丝送丝速度与熔化速度相匹配时,焊丝送丝速度可在一定范围内波动,在这个范围中焊丝送丝速度对电弧稳定性影响较小。然后分析了脉冲频率和主丝送丝速度对电弧形态及堆焊焊缝成型的影响。研究发现,随着脉冲频率的增加,沿焊接方向和垂直于焊接方向的电弧均被压缩,焊缝熔深增加,熔宽减小。脉冲频率的增加,降低了主丝与边丝之间的焊接电压,可通过调节脉冲频率实现低能耗、大熔深。在一定的送丝速度区间中,随着主丝送丝速度的增加,电弧前后摆动程度减小,焊缝熔深增加,熔宽减小。脉冲峰值电流和脉冲基值电流时焊丝导电位置变化以及焊丝周围磁场和电场的变化导致间接电弧向阳极偏转。最后探究了不同焊接参数对三丝间接电弧焊高速焊接焊缝成型影响,分析了三丝间接电弧高速焊接机理。研究发现,焊接电流较小时焊缝出现未熔合缺陷,焊接电流过大时焊缝出现烧穿缺陷。主丝与边丝夹角较小和较大时,焊缝均会出现烧穿缺陷。当焊接速度达到3.1 m/min时,焊缝出现驼峰缺陷,在焊接速为2.8 m/min时可得到良好的焊缝成型。与传统焊接方法相比,三丝间接电弧焊的焊接速度可达到传统电弧焊的2–3倍,主要是因为TW-GIAW的熔敷率是传统的GMAW的2.04–2.41倍,TW-GIAW焊缝稀释率为传统GMAW的0.18–0.26倍,TW-GIAW的导电通道建立在主丝与边丝之间,焊接速度的增加对TW-GIAW导电斑点的波动影响较小,TW-GIAW更有利于实现高速焊接。