向婷等：双电弧集成冷丝复合焊中冷丝位置对焊接过程的影响 1479. 23两种脉冲相位差下冷丝对焊接熔敷率的影响 7.6 为了研究冷丝送丝速度对焊接熔敷率的影 75 7.4 响，保持其余焊接参数不变，仅改变冷丝的送丝速 7.3 度，并且分别称量焊接前后试件的重量，焊接前后 7.2 试件的重量差与焊接时间的比值即为焊接熔敷 率.选取预设电流和电压分别为180A和24V. 图7为冷丝从两引导焊丝后方送入时，熔敷率 68 随冷丝送丝速度的变化情况，随着冷丝的送丝速 6.7 ·Pluse phase difference of 0° 6.6 ◆-Pluse phase difference of 180° 度增加，两种脉冲相位差下焊接熔敷率也呈现随 之增加的趋势，当冷丝送丝速度小于1.4mmin 0.81.01.214.1.61.82.02.22.42.62.8 Cold wire feed speed/(m'min) 时，两者的熔敷率增幅相对较小，曲线呈缓增的趋 图7冷丝送丝速度与熔敷速度的关系 势.当冷丝送丝速度在1.4mmin到2.0mmin之 Fig.7 Relationship between the cold wire feed speed and deposition rate 间，两者的熔敷率增幅较大，曲线呈陡增的趋势.这 是由于当冷丝送丝速度小于1.4mmin时，冷丝 脉冲相位差下熔敷率相差最大，这是因为此时冷 处于不时脱离熔池表面的状态，因此，冷丝送丝速 丝均处于时不时脱离熔池的状态，而对冷丝的加 度的变化对熔敷率的影响相对较小.反相脉冲电 热熔化主要依靠电弧热.0°相位差时，两引导电弧 流下冷丝送丝速度在1.4mmin至2.0mmin时， 同时燃烧，对冷丝的加热熔化作用最强烈，冷丝脱 冷丝始终插入熔池中，因此熔敷率的变化非常显著. 离熔池的频率较大.而180相位差时，两引导电弧 从图中还可以看出，两种脉冲电流模式（同相 交替燃烧，对冷丝的加热熔化作用次之，冷丝脱离熔 和反相)下，随着冷丝送丝速度的增加，熔敷率均 池的频率减小.综上，当冷丝送丝速度为0.8mmin1 呈现增加的趋势，且两者的熔敷率并无较大差别， 时，两者的熔敷率相差最大.此外，上述两种脉冲 这是由于当保持焊接电参数（预设电流和电压）不 相位差下，加热熔化冷丝的热量主要来源于熔池 变时，两种脉冲模式下的峰值电流、峰值电流持续 以及电弧热，0°相位差时两电弧同时燃烧，而 时间、基值电流、基值电流持续时间以及脉冲频 180°相位差时两电弧仅交替燃烧，因此，与0°相位 率均相同，因而单位时间内的焊接热输入量也相 差相比，180°相位差时交替燃烧的单个电弧对冷丝 同，因此在相同的冷丝送丝速度下，两者的焊接熔 的加热熔化作用较弱，当预设电流和电压分别为 敷率几乎相等.值得注意的是冷丝送丝速度小于 180A和24V时，冷丝最大送丝速度可达2.0mmin, 1.6mmin时，反相脉冲电流下的熔敷率略微高于 当冷丝送丝速度继续增加时，熔池和电弧热不足 同相脉冲电流下的熔敷率，这是由于冷丝送丝速 以及时熔化冷丝而导致“顶丝”. 度小于1.6mmin时，同相脉冲电流下冷丝末端 2.4不同电流模式下冷丝对焊接熔敷率的影响 会时不时脱离熔池表面，因此焊接熔敷率会相对 图8为三种电流模式下，冷丝在熔池中的状态 减小.此外，冷丝送丝速度为0.8mmin时，两种 与送丝速度之间的对应关系，选取预设电流为 Cold wire was separated Cold wire inserted into Cold wire contacted from weld pool weld pool bottom of weld pool 1.6 2.8 (a) v/(m-min-) Cold wire was separated Cold wire inserted into Cold wire contacted from weld pool weld pool bottom of weld pool 1.0 2.0 (b) v/(mmin-) Cold wire was separated from weld pool Cold wire contacted bottom of weld pool 8 (c) v/(m-min) 国8三种电流模式下冷丝在熔池中的状态与送丝速度间的对应关系.()同相脉冲电流：(b)反相脉冲电流：(c)直流 Fig.8 Corresponding relationships between the states of cold wire in the weld pool and feed wire speeds under three current modes:(a)in-phase pulse current;(b)reverse-phase pulse current;(c)direct current2.3    两种脉冲相位差下冷丝对焊接熔敷率的影响 为了研究冷丝送丝速度对焊接熔敷率的影 响，保持其余焊接参数不变，仅改变冷丝的送丝速 度，并且分别称量焊接前后试件的重量，焊接前后 试件的重量差与焊接时间的比值即为焊接熔敷 率. 选取预设电流和电压分别为 180 A 和 24 V. 图 7 为冷丝从两引导焊丝后方送入时，熔敷率 随冷丝送丝速度的变化情况，随着冷丝的送丝速 度增加，两种脉冲相位差下焊接熔敷率也呈现随 之增加的趋势，当冷丝送丝速度小于 1.4 m·min−1 时，两者的熔敷率增幅相对较小，曲线呈缓增的趋 势. 当冷丝送丝速度在 1.4 m·min−1 到 2.0 m·min−1 之 间，两者的熔敷率增幅较大，曲线呈陡增的趋势. 这 是由于当冷丝送丝速度小于 1.4 m·min−1 时，冷丝 处于不时脱离熔池表面的状态，因此，冷丝送丝速 度的变化对熔敷率的影响相对较小. 反相脉冲电 流下冷丝送丝速度在 1.4 m·min−1 至 2.0 m·min−1 时， 冷丝始终插入熔池中，因此熔敷率的变化非常显著. 从图中还可以看出，两种脉冲电流模式（同相 和反相）下，随着冷丝送丝速度的增加，熔敷率均 呈现增加的趋势，且两者的熔敷率并无较大差别， 这是由于当保持焊接电参数（预设电流和电压）不 变时，两种脉冲模式下的峰值电流、峰值电流持续 时间、基值电流、基值电流持续时间以及脉冲频 率均相同，因而单位时间内的焊接热输入量也相 同，因此在相同的冷丝送丝速度下，两者的焊接熔 敷率几乎相等. 值得注意的是冷丝送丝速度小于 1.6 m·min−1 时，反相脉冲电流下的熔敷率略微高于 同相脉冲电流下的熔敷率. 这是由于冷丝送丝速 度小于 1.6 m·min−1 时，同相脉冲电流下冷丝末端 会时不时脱离熔池表面，因此焊接熔敷率会相对 减小. 此外，冷丝送丝速度为 0.8 m·min−1 时，两种 脉冲相位差下熔敷率相差最大，这是因为此时冷 丝均处于时不时脱离熔池的状态，而对冷丝的加 热熔化主要依靠电弧热. 0°相位差时，两引导电弧 同时燃烧，对冷丝的加热熔化作用最强烈，冷丝脱 离熔池的频率较大. 而 180°相位差时，两引导电弧 交替燃烧，对冷丝的加热熔化作用次之，冷丝脱离熔 池的频率减小. 综上，当冷丝送丝速度为 0.8 m·min−1 时，两者的熔敷率相差最大. 此外，上述两种脉冲 相位差下，加热熔化冷丝的热量主要来源于熔池 以及电弧热 ，  0°相位差时两电弧同时燃烧 ， 而 180°相位差时两电弧仅交替燃烧，因此，与 0°相位 差相比，180°相位差时交替燃烧的单个电弧对冷丝 的加热熔化作用较弱，当预设电流和电压分别为 180 A 和 24 V 时，冷丝最大送丝速度可达 2.0 m·min−1 ， 当冷丝送丝速度继续增加时，熔池和电弧热不足 以及时熔化冷丝而导致“顶丝”. 2.4    不同电流模式下冷丝对焊接熔敷率的影响 图 8 为三种电流模式下，冷丝在熔池中的状态 与送丝速度之间的对应关系，选取预设电流为 7.6 Pluse phase difference of 0° Pluse phase difference of 180° 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 7.0 6.9 6.8 6.7 6.6 0.8 1.0 1.2 14. Cold wire feed speed/(m·min−1) Deposition rate/(kg·h−1 ) 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 图 7    冷丝送丝速度与熔敷速度的关系 Fig.7    Relationship between the cold wire feed speed and deposition rate Cold wire was separated from weld pool Cold wire inserted into weld pool Cold wire contacted bottom of weld pool Cold wire was separated from weld pool Cold wire inserted into weld pool 1.6 2.8 vc /(m·min−1) Cold wire contacted bottom of weld pool (a) Cold wire was separated from weld pool Cold wire inserted into weld pool Cold wire contacted bottom of weld pool Cold wire was separated from weld pool Cold wire inserted into weld pool 1.0 2.0 vc /(m·min−1) Cold wire contacted bottom of weld pool (b) Cold wire was separated from weld pool 1.8 vc /(m·min−1) Cold wire contacted bottom of weld pool (c) 图 8    三种电流模式下冷丝在熔池中的状态与送丝速度间的对应关系. （a）同相脉冲电流；（b）反相脉冲电流；（c）直流 Fig.8    Corresponding relationships between the states of cold wire in the weld pool and feed wire speeds under three current modes: (a) in-phase pulse current; (b) reverse-phase pulse current; (c) direct current 向    婷等： 双电弧集成冷丝复合焊中冷丝位置对焊接过程的影响 · 1479 ·