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结合TIG焊高质量和MIG焊高效率的优点,形成一种TIG-MIG复合焊接工艺,能得到综合性能优良的焊缝接头。根据相关的文献可知TIG-MIG复合焊接的焊接熔池具有长条状的特征,即焊接方向的熔池大于熔宽方向的宽度,易出现咬边、指状熔深等焊接缺陷。为了解决这个问题及考虑焊缝质量的优质性,进一步优化和拓展复合热源分布及应用领域,在TIG-MIG复合焊接基础上提出旋摆TIG-MIG复合热源焊接工艺。利用TIG电弧的旋摆效果来增加复合电弧的横向空间和促进熔池铺展,改善熔宽过小、咬边和指状等焊接问题,也更进一步为窄间隙焊接技术领域的研究奠定基础。为了更好研究新工艺的特点,在自行设计旋摆TIG-MIG复合热源焊枪的基础上,建立了焊接实验系统,包括复合热源焊接系统、辅助系统高速摄像机采集系统和电流电压采集系统。利用辅助系统采集复合电弧姿态和熔滴形态,得到旋摆TIG下复合电弧电流和电压的影响关系,为推进研究提供实验数据。研究了不同焊接参数对旋摆TIG-MIG复合热源复合电弧物理特性影响。MIG电流、TIG电流的增加都利于电弧空间的增大;间距增加使两电弧尾弧变长,电弧稳定性改变;旋摆幅度的增加扩展了电弧范围。MIG电流随着TIG电流而增加,MIG电压在34V左右变化;MIG电流随着旋摆幅度的增加在小范围呈下降趋势,而电压变化小;间距的增加,MIG电流值趋于单MIG时的电流值,MIG电压表现为稍增加。分析了旋摆TIG电流参数下MIG的U-I变化图和U-I随机分散图,增加的TIG电流可降低电参数的波动性,在随机分散图中的点趋于集中,说明旋摆TIG电弧有利于提高复合电弧的稳定性。探究工艺参数对旋摆TIG-MIG复合热源熔滴过渡的影响。TIG电弧的旋摆会改变复合热源中的熔滴过渡方式。间距的改变使熔滴过渡模式从射流过渡到滴状;TIG电流增大,熔滴在周期内过渡方式由射流过渡、滴状过渡和少量短路过渡的混合过渡模式向单一的射流过渡改变;旋摆速度的增加会加快熔滴过渡之间的转变;旋摆幅度的增加扩大了滴状过渡的范围。比较在同参数下TIG旋摆下的脉冲MIG-TIG和直流MIG-TIG的熔滴过渡和焊缝成形。MIG脉冲模式下的旋摆TIG-MIG复合热源的熔滴过渡方式表示为脉冲射流过渡,TIG电流的增加促进了过渡频率,焊接过程中的熔滴过渡的稳定性和焊缝质量优于直流MIGTIG复合热源。脉冲模式下的堆焊焊缝成形表现为:TIG电流和MIG电流的增加均增加熔宽和熔深,MIG电流的增加使得余高增加,而TIG电流的增加使得余高减小;旋摆速度在小范围内变化(0~160°/s)时,熔宽增加,而对余高和熔深影响不大;间距(5~7mm)使得熔宽增加,超过7mm时变化不大,余高和熔深随着间距的增加而稍减少;焊接速度增加得到焊缝齿条状明显,焊缝质量逐渐变差。将旋摆TIG-MIG复合热源焊应用于窄间隙中进行焊接,验证新工艺焊接窄间隙的可行性,得到焊缝表现为无明显孔洞和熔池与两侧壁无明显间隙。