2.3本章小结 12

第三章双缆式GMAW电弧数值分析 13

3.1双缆式GMAW电弧数值分析 13

3.1.1焊接电流对双缆式GMAW电弧形态的影响 13

3.1.2保护气体流量对双缆式GMAW电弧形态的影响 16

3.1.3双缆式焊丝间距对双缆式GMAW电弧形态的影响 20

3.2本章小结 24

第四章双缆式GMAW焊接试验 26

4.1试验设备及材料 26

4.2不同焊接电流下双缆式GMAW电弧形态 28

4.3双缆式GMAW电弧形态对比 29

4.4本章小结 30

第五章结论 31

参考文献 32

致谢 33

第一章绪论

1.1课题背景与意义

GMAW（熔化极气体保护焊）是工业生产中目前应用比较广泛的一种焊接方法[1]，它有诸多优点，如生产成本低，焊接质量好，生产效率高，可以智能化和自动化。

对于焊接电弧和熔滴过渡是有关于焊接高效高质生产的重要研究部分，研究方法主要有焊接试验和数值模拟两种[2]。焊接试验主要是研究多种焊接参数的组合对焊接电弧和熔滴过渡过程的影响并对焊接试验进行检测，但是若单纯的利用经验和焊接试验来研究焊接过程，非常的费时费力，并且效率很低[3]。因而，焊接研究人员开发了数值模拟和分析的方法，进行对焊接熔滴过渡和焊接电弧的研究，即通过建立焊接电弧和熔滴过渡的数值分析模型研究不同的焊接参数对焊接过程的影响规律[4]，减少了焊接试验所需要的大量时间，揭示焊接熔滴过渡和焊接电弧的本质，让人们比较清楚直观的了解不同焊接参数对焊接电弧和熔滴过渡的作用机制和影响机理[5]，为焊接工艺过程的优化和制定提供了可靠地参考，并优化焊接过程，改善焊接质量，反过来指导焊接生产过程[6]。

缆式焊丝弧焊技术是一种节能高效、优质、节能、热效率高的焊接方法[7]，缆式焊丝气体保护焊是用缆式焊丝为熔化极的一种新型高效焊接方法，是用一台送丝机，一把焊枪，一台弧焊电源，缆式焊丝是由一根焊丝（实心或药芯焊丝）位于中间，其余6根焊丝围绕着核心焊丝绞合而成。缆式焊丝气体保护焊为束状的电弧[9]，是多旋耦合形成，热流密度非常高，其熔宽和熔深分别为单丝熔化极气体保护焊的1.7和4倍，单位长度热输入是单丝气体保护焊的2.9倍。有相关研究统计结果表明[8]:3.6mm的全实心缆式焊丝气体保护焊熔敷的速率比1.2mm单丝气保焊高60%左右。在焊接条件相同的情况下，其热效率相当于埋弧焊，并且由于其操作简单，成本大幅度降低，而且由于其效率倍大幅度提高，缆式焊丝气体保护焊是一种潜力巨大的焊接方法[10]，而缆式多丝气体保护焊其热效率和焊接速率要更远高于单丝气体保护焊。所以对于双缆式GMAW熔滴过渡和电弧行为的研究具有很大的当下和深远的意义。

对于双丝GMAW电弧行为的研究的数值分析还不完善，在DW-GMAW的研究中对于影响电弧特性的焊接参数的认识还不全面[11]，因此开展双电弧焊接过程行为数值研究还是很有意义的，可以更好地研究指导焊接试验。而且当前关于双丝和双缆式电弧行为的研究还是很少，电弧稳定性和焊接质量受熔滴过渡过程的影响极大[12]。因此开展GMAW电弧行为研究和熔滴过渡过程的研究还是很有意义的。