- 本课题研究背景及意义
近年来,航空航天、交通运输、海洋工程等工业的发展,极大地推动了焊接技术的发展。伴随着产品、材料、使用条件的多种多样,对焊接质量的要求越来越高，因此如何用优质、高效的焊接技术来满足当前的需要,是焊接工作者面临的任务。提高焊接生产效率和焊接质量、实现焊接自动化生产、减少焊接缺陷成为实际生产的迫切要求。焊接生产率的提高主要有两个方面:一是薄板焊接时焊接速度的提高;二是中、厚板焊接时熔敷率的提高。双丝脉冲焊是一种高效高质焊接方法，非常适用于铝合金材料的焊接． 但铝合金材料热导率高、线膨胀系数大、表面张力小等特点，造成铝合金焊接时对工艺的敏感性较高，容易出现未熔透、过熔透、焊漏甚至焊塌等情况． 针对该问题开展基于视觉传感的铝合金双丝焊熔透识别研究，利用摄像机模拟焊工的眼睛采集熔池图像，通过图像处理提取熔池图像中与熔透相关的视觉特征信息，建立其与熔透状态之间的关系，利用人工神经网络模型进行熔透状态识别研究，为熔透在线控制奠定基础。双丝焊因具有焊接速度高、焊丝熔敷率高、焊缝质量好等优点而受到各国焊接学者的关注[1-4],因此其应用越来越广泛,对其研究也越来越多[5-14]。
并且在目前国内合金钢结构件的焊接中，仍然以传统的焊条电弧焊为主，辅助以部分的单丝熔化极气体保护焊，焊接的机械化和自动化水平很低，生产效率较低，限制了产品生产规模的扩大，降低了企业的竞争力。同时高硬高强合金钢焊接时易产生冷裂纹，目前在高强高硬合金钢的焊接生产中存在焊接质量不稳定，焊接效率较低，薄板焊接变形难以控制，焊接生产成本高，劳动强度大等问题，迫切需要开展高效化焊接工艺技术及其质量控制技术的研究。
2.本课题的主要研究内容及目的
利用法国SAF双丝焊设备来研究合金钢双丝焊工艺的焊接特性。通过对合金钢板进行双丝脉冲MIG焊工艺试验，研究工艺参数对焊接质量的影响，优化规范参数。对不同双丝焊工艺条件下的合金钢试样，进行宏观金相观察，分析双丝焊工艺参数（焊接电流、焊接电压、焊接速度）对焊缝成形的影响规律。并对焊接头进行组织和硬度分析，提供合理的合金钢双丝焊的对接焊工艺参数，获得优质的焊接接头。综合工艺试验的结果，找出合理的合金钢双丝焊的对接焊工艺参数。
为今后继续开展该方向课题研究打下良好基础。并对不同焊丝组合的对接焊缝进行金相组织、ＥＤＳ成分分析，探究焊接接头成分分布特点，并分析焊接缺陷产生的原因，提出预防措施。
3.国内外合金钢双丝MIG/MAG焊研究现况及发展前景
双丝焊作为一种高效率的焊接方法越来越被人们关注。对于多丝焊的研究国内外都是从双丝埋弧焊开始的[15-18]。双丝埋弧焊最早应用于1948年。双丝埋弧焊包括单电源双丝和串列双弧两种。串列双弧中双丝的每一根焊丝由一个电源独立供电,它具有熔深大、熔敷速度较高、焊缝金属稀释率接近单丝埋弧焊的特点,因而提高了焊接速度与焊接质量。目前,双丝埋弧焊已经在实际生产中得到了广泛的应用[19-20],特别是采用单电源的双丝窄间隙埋弧焊在压力容器及核动力装置得到了应用,解决了两侧未熔合问题,并且提高了生产效率。
随着熔化极气体保护焊的应用普及,对熔化极气体保护双弧焊的研究也比较多[21-22],其最早应用是在1955年[23]。国内研制了双焊丝的CO2气体保护焊新工艺,用于电机机座的焊接,实际应用证明,它可以减小焊接变形,提高焊接质量和生产效率,改善劳动条件,节约焊接材料。加拿大焊接研究所也研制了脉冲双焊丝GMAW焊接设备,用于窄间隙的高强钢焊接,它的两电弧分别采用不同的电源供电,利用两电源脉冲峰值的相移来控制双丝的焊接,解决电磁场的相互干扰问题,成功地解决了窄间隙侧壁熔合问题。日本的NKK船厂采用了双高速旋转电弧的焊接工艺,用于角焊缝的焊接,它采用了富氩气体作为保护气体,一个为引导焊枪,另一个为训练焊枪。奥地利弗尼斯公司成功开发了单枪双丝MIG焊技术,该技术焊接效率高,焊接变形小,焊枪小巧可达焊件任何位置。由于MIG/MAG焊法具有高效、节能、价廉、可见性好、便于使用等优点,于20世纪80年代中期在国际上已成为主要的焊接方法。而且在先进工业国家的应用比例越来越大,如日本已达80%,欧美达50%～ 60%。
目前在我国,气体保护焊工艺应用水平与发达国家相比仍有较大差距,但发展较快。,据统计[24-25]，按焊材熔敷量计算,1999年,我国的气体保护焊在整个焊接工艺中所占的比例约为10%,而日本和美国则达70%左右，2002年我国此比例达到了17%,预计2005年可以达到22%一25%。在我国以MIG/MAG焊为主的气体保护焊在很大范围内正逐步取代焊条电弧焊,极具发展潜力。
从几届埃森国际焊接展上可以看到,气体保护焊一直是焊接技术发展的主流。如何进一步提高它的焊接质量和效率,一直是焊接工作者致力研究的课题。要提高焊接效率,应当提高焊接速度或者提高焊缝熔敷率[26-27],这一般从保护气体、焊机、焊接材料、自动化几方面入手。已开发的较典型的高效焊接方法如:T.1.M.E.法、高速MAG焊、激光 MGIIMAG焊、双丝焊、机器人焊接等,均有较大的参考价值和借鉴意义。
