·1476 工程科学学报.第43卷，第11期 Wire feed system A2 U2 Welding Welding power power sourcel Triple-wire torch Welding source2 High-speed direction photography Cold wire Weld pool -Cold wire Leading arcl Leading arc2 Leading Leading wire l Workpiece Control wire Backlight XOY plane source 困1双电弧集成冷丝复合焊焊接系统示意图 Fig.I Schematic of twin-arc integrated cold wire hybrid welding system 表1两引导焊丝上的基本脉冲电参数 Table 1 Basic pulse parameters of the two leading wires Preset Preset Pulse peak Pulse peak Pulse base Pulse base Pulse peak Pulse basic Frequency/ current/A voltage/V current/A voltage/V current/A voltage/V time/ms time/ms H 140 24 600 40 100 20 3.2 8 89 式，冷丝的送入位置位于两引导焊丝正后方，如 定的一脉一滴过渡24 图2(a)所示.第二种是冷丝的送入位置位于两引 图4所示的是冷丝位于两根引导焊丝正前方 导焊丝正前方，如图2(b)所示.第三种是冷丝的送 时的高速摄像图片，此时焊接方向与图3所示情 入位置位于两引导焊丝的侧面（左侧或者右侧）， 况正好相反，由于冷丝始终处于熔池最前端，熔池 如图2(c)所示.为了研究冷丝不同作用位置对焊 对其的加热熔化作用微乎其微，冷丝主要依靠两 接过程的影响，我们保持两根引导焊丝的焊接参 个引导电弧进行加热熔化，因而加热熔化作用并 数不变，将三种冷丝作用位置下的焊接过程进行 不显著.这会造成冷丝的熔化速度小于冷丝的送 对比，冷丝的送丝速度均保持在0.8 mmin 进速度，冷丝的末端划擦熔池底部.冷丝末端熔化 后在右侧位置形成一个熔滴，如图中箭头所示，随 着冷丝的送进，由于熔池的热量来不及加热熔化 冷丝，致使冷丝末端始终顶触母材.当母材随焊接 工作台向后移动时，在高速摄像图片上为向左侧 移动，冷丝的轴线与焊枪轴线间的夹角α越来越 (a (b) @ 大，随着夹角α的继续增加，在某一刻时，冷丝突 图2冷丝不同作用位置的示意图.()位于两引导焊丝正后方： 然向右回弹，将右侧的熔滴弹出.此外，从冷丝的 (b)位于两引导焊丝正前方：(c)位于两引导焊丝侧面 熔化状态上可以看出，冷丝的末端仅是插入熔池 Fig.2 Schematic of cold wire different locations:(a)right behind the two leading wires,(b)in front of the two leading wires;(c)in side of the 最前端进行加热熔化形成熔滴，如图中椭圆部分 two leading wires 所示.这也充分说明了当冷丝插入位置在两引导 焊丝前方时，熔池对冷丝的加热熔化作用很小，冷 2 实验结果与分析 丝末端会顶触划擦熔池底部并形成大颗粒飞溅， 2.1冷丝不同作用位置对焊接过程的影响 影响焊接过程的稳定性.综上所述，冷丝在前的作 图3所示的是冷丝送入位置在两引导焊丝后 用位置并不理想，应该避免 方时的高速摄像图片.由于两引导焊丝上脉冲电 图5所示的是冷丝位于两引导焊丝右侧时的 流相位差为0°，两根焊丝保持同步燃弧，即同时点 高速摄像图片，从高速摄像的拍摄方向看，冷丝正 燃和熄灭电弧.从图中可以看出，冷丝在焊接过程 好处于两引导焊丝中间.此时，冷丝的末端刚刚接 中始终插入熔池中并未脱离，且位于熔池上层，主 触熔池表面，且很容易与熔池分离，这说明当冷丝 要依靠熔池的热量加热熔化.整个焊接过程为稳 作用位置处于侧面时，其熔化速度大于送进速度，式，冷丝的送入位置位于两引导焊丝正后方，如 图 2（a）所示. 第二种是冷丝的送入位置位于两引 导焊丝正前方，如图 2（b）所示. 第三种是冷丝的送 入位置位于两引导焊丝的侧面（左侧或者右侧）， 如图 2（c）所示. 为了研究冷丝不同作用位置对焊 接过程的影响，我们保持两根引导焊丝的焊接参 数不变，将三种冷丝作用位置下的焊接过程进行 对比，冷丝的送丝速度均保持在 0.8 m·min−1 . (a) (b) (c) 图 2    冷丝不同作用位置的示意图. （a）位于两引导焊丝正后方； （b）位于两引导焊丝正前方；（c）位于两引导焊丝侧面 Fig.2     Schematic  of  cold  wire  different  locations:  (a)  right  behind  the two leading wires; (b) in front of the two leading wires; (c) in side of the two leading wires 2    实验结果与分析 2.1    冷丝不同作用位置对焊接过程的影响 图 3 所示的是冷丝送入位置在两引导焊丝后 方时的高速摄像图片. 由于两引导焊丝上脉冲电 流相位差为 0°，两根焊丝保持同步燃弧，即同时点 燃和熄灭电弧. 从图中可以看出，冷丝在焊接过程 中始终插入熔池中并未脱离，且位于熔池上层，主 要依靠熔池的热量加热熔化. 整个焊接过程为稳 定的一脉一滴过渡[24] . 图 4 所示的是冷丝位于两根引导焊丝正前方 时的高速摄像图片，此时焊接方向与图 3 所示情 况正好相反. 由于冷丝始终处于熔池最前端，熔池 对其的加热熔化作用微乎其微，冷丝主要依靠两 个引导电弧进行加热熔化，因而加热熔化作用并 不显著. 这会造成冷丝的熔化速度小于冷丝的送 进速度，冷丝的末端划擦熔池底部. 冷丝末端熔化 后在右侧位置形成一个熔滴，如图中箭头所示，随 着冷丝的送进，由于熔池的热量来不及加热熔化 冷丝，致使冷丝末端始终顶触母材. 当母材随焊接 工作台向后移动时，在高速摄像图片上为向左侧 移动，冷丝的轴线与焊枪轴线间的夹角 α 越来越 大，随着夹角 α 的继续增加，在某一刻时，冷丝突 然向右回弹，将右侧的熔滴弹出. 此外，从冷丝的 熔化状态上可以看出，冷丝的末端仅是插入熔池 最前端进行加热熔化形成熔滴，如图中椭圆部分 所示. 这也充分说明了当冷丝插入位置在两引导 焊丝前方时，熔池对冷丝的加热熔化作用很小，冷 丝末端会顶触划擦熔池底部并形成大颗粒飞溅， 影响焊接过程的稳定性. 综上所述，冷丝在前的作 用位置并不理想，应该避免. 图 5 所示的是冷丝位于两引导焊丝右侧时的 高速摄像图片，从高速摄像的拍摄方向看，冷丝正 好处于两引导焊丝中间. 此时，冷丝的末端刚刚接 触熔池表面，且很容易与熔池分离，这说明当冷丝 作用位置处于侧面时，其熔化速度大于送进速度， 表 1 两引导焊丝上的基本脉冲电参数 Table 1 Basic pulse parameters of the two leading wires Preset current/A Preset voltage/V Pulse peak current/A Pulse peak voltage/V Pulse base current/A Pulse base voltage/V Pulse peak time/ms Pulse basic time/ms Frequency/ Hz 140 24 600 40 100 20 3.2 8 89 + Welding power source1 − + Welding power source2 − Triple-wire torch Leading arc1 Leading arc2 Leading wire 1 Backlight source XOY plane High-speed photography Leading wire 2 Weld pool Welding direction Cold wire Cold wire Workpiece Wire feed system Control wire A1 Z Y X O U1 A2 U2 图 1    双电弧集成冷丝复合焊焊接系统示意图 Fig.1    Schematic of twin-arc integrated cold wire hybrid welding system · 1476 · 工程科学学报，第 43 卷，第 11 期