隙 GMAW，构成双缆式十四丝窄间隙 GMAW 焊接，无需外加机械式焊丝摆动 或电磁驱动装置，电弧自动旋转，两焊丝参数可以独立调节，熔敷效率高，可 以实现焊接生产加工的高效和低成本，具有广泛的工业应用前景。

图 1-1 缆式焊丝实物及横截面示意图

熔池液态金属在浮力、电磁力、表面张力、熔滴冲击力、等离子流力等综 合作用下产生运动。窄间隙双缆式 GMAW 焊接电弧多弧旋转耦合，丝间电弧 相互干扰，影响因素众多，动态行为复杂，开展其电弧物理特性、熔滴过渡与 流体行为研究，将有助于揭示窄间隙双缆式十四丝 GMAW 电弧产热产力机理 和焊接过程传热传质机制，为推广窄间隙双缆式十四丝 GMAW 焊接奠定理论 基础。研究具有重要的科学意义和生产应用前景。

1。2 双丝焊简介

1。2。1 双丝焊的分类及其特点 双丝焊这种焊接方法很早之前就有研究者研究，现今一般将两电弧在同一

个焊面的焊接方法称为双电弧单面焊，两电弧分别在母材两面的焊接方法称为

双电弧双面焊，还有较为复杂的双电弧复合焊，当然此种分类方法还要结合电 弧种类加以区分[18]。通常我们所说的双丝焊就是指双电弧单面焊，双丝焊又分 为粗丝双丝焊即双丝埋弧焊和细丝双丝焊即双丝气保焊。细丝双丝焊又可以分 为，串列双丝焊和并列双丝焊等。本文模拟的焊接方法是 TANDEM 双丝焊[19]， 主要开展其温度场的数值模拟研究。

1。2。2 双丝焊发展现状 因为其焊接效率高、焊接质量好，研究双丝焊这种焊接方法的人越来越多。

研究者很早就开始研究双丝焊了，最早研究的双丝焊方法是双丝埋弧焊 [20-21]。

双丝埋弧焊根据电源供电方式可以分为两个单独电源供电的串列双丝焊和一个 电源供电的单电源双丝焊。串列双丝焊中前后焊丝由两个单独电源供电，焊接 参数可以分别调节，这样一来焊接速度就会很快而且熔深较深，但是熔池金属 的稀释率低。虽然效果不是很理想，但是和单丝焊相比还是有一定的优势的。 单电源埋弧双丝焊两根焊丝由同一个电源供电，它金属稀释率较高，熔敷速度 快，母材不容易被焊透，所以与单丝埋弧焊相比就更加适合窄间隙焊接。发展 到现在，工业生产中以及大量使用双丝埋弧焊这中焊接方法，但是，埋弧焊的 焊缝不可见而且仅适用于平焊。

GMAW 焊接可达性好、适用于机械化焊接等优点也一直吸引着研究者对双 电弧气保焊的研究[22]。1955 年，为了更好的焊接焊机底座，国内研究者研发出 了利用 CO2 作为保护气体的双丝焊技术[23]，使用这种方法可以降低焊接变形率 和焊材使用量，在提高焊接效率的同时焊接质量也能得到一定程度的提升。

图 1-2 双丝气体保护焊原理图

图 1-2 为加拿大焊接研究所研制的双丝气保焊设备系统组成原理图。如图 所示，他的两根焊丝是由两个独立的电源供电，两根焊丝的焊接参数可以独立 调节，焊接的整个过程可以通过调节两个电源的脉冲波形来移动调节。焊接过 程中，两根焊丝形成两根电弧，因为电磁场作用，两根电弧相互吸引，受到干 扰，这个系统可以很好地解决这个问题，在这个系统中，窄间隙侧壁熔合不够 的问题也能被改善，它成功被应用在高强钢之间的窄间隙焊接 [24]。

日本的 NKK 船厂研发出双高速旋转电弧焊接方法，用氩气保护角焊缝进 行其焊接。

奥地利的福尼斯公司研制了单枪双焊丝 MIG 焊系统，其焊接速率达，焊后母材应力小，焊接可达性好。 近年来，因为工业发展的需要，越来越多的铝合金等有色金属结构件需要