双丝并联GMAW工作原理介绍

双丝并联GAMW的工作原理如图2-12所示。其特点是两根焊丝由同一台焊接电源供电，且共用一个导电嘴。因此两根焊丝相对于焊件处于相同的电位。焊接过程中，每根焊丝的端部与焊件之间各自产生一个电弧。电弧的形态取决于两根焊丝的间距。因两根焊丝分别由两台送丝机送给，其送丝速度彼此独立可调，使焊接参数的调节范围明显扩大。在英文文献中，这种双丝并联GMAW法的英文名称为TWIN ARC或TIME TWIN焊。

在双丝并联GMAW中，按焊接方向排列，前面的焊丝称为前导焊丝，后面的焊丝称为尾随焊丝。前导焊丝的电弧起保证熔透的作用，尾随焊丝的电弧用以改善焊缝成形。通常前导焊丝的送丝速度大于尾随焊丝的送丝速度。

图2-12 双丝并联GMAW的工作原理

1—焊接电源 2—导电嘴 3—送丝机1 4—送丝机2 5—气体喷嘴 6—保护气幕 7—电弧 8—焊缝

在双丝并联GMAW的开发初期，曾遇到几乎难以克服的电弧磁偏吹问题。实际上，经典的电工学早就确定：两平行导体，当以相同的方向传导电流时，将相互吸引。电弧作为一种导电体也遵从这一规律。在双丝并联GMAW中，两电弧自然会彼此吸引，导致电弧燃烧不稳定现象，并产生不规律的熔滴过渡和剧烈的飞溅。后期的试验研究证明，利用脉冲电流可有效地控制电弧的磁偏吹。现代晶体管逆变式整流GMAW焊接电源的技术特性可以满足双丝并联GMAW法的要求，可使两电弧稳定地燃烧，并明显地减少了飞溅。不过试验同时表明，当使用普通GMAW脉冲焊接电源时，随着送丝速度的提高，脉冲电流与基值电流的差值逐渐缩小，如图2-13所示，明显地减弱了脉冲电流的效果。若改用优化脉冲电源，则可消除上述弊病。图2-14对比了普通脉冲电流和优化脉冲电流的波形及其焊缝横截面的形状。可见，优化脉冲电流不仅稳定了焊接电弧，减少了飞溅，而且改善了焊缝成形。

图2-13 使用普通GMAW脉冲电源时，不同送丝速度下的电流波形(www.xing528.com)

图2-14 双丝并联GMAW时，普通脉冲电流与优化脉冲电流的对比

a）脉冲电流波形图 b）焊缝横截面照片

此外，保护气体的特性也是决定双丝并联GMAW熔滴过渡形式的另一个重要因素。在保护气体中加入少量的氧，可降低熔化金属的表面张力而有利于熔滴脱落。图2-15对比了在两种不同的混合气体保护下熔滴过渡的实况。从图中可见，在Ar+CO₂+O₂三元混合气体保护下，电弧集中，熔滴快速直线过渡，更适用于双丝并联GMAW。

图2-15 双丝并联GMAW在不同成分的保护气体下，熔滴过渡实况

a）Ar+CO₂ b）Ar+CO₂+O2