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熔化极等离子弧焊接作为一种高效化焊接方法具有熔敷率高、电弧稳定性好和焊缝质量高等优点。目前这种焊接方法在国外,特别是欧洲国家已经得到了一定的生产实际应用。在工艺研究和设备开发等方面,国外技术已经比较成熟,但是国内对这种焊接方法所做的研究工作比较少,限制了这种方法在国内的发展。本课题通过半自主开发的熔化极等离子弧焊接设备,研究这种高效化焊接的电弧特点和焊接工艺特点,不仅能够丰富复合电弧高效化焊接理论,而且对于推动这种焊接方法在国内的发展大有裨益。本文在两台焊接电源的基础上,以嵌入式工控机为核心,运用数字增量型PID控制理论,开发出plasma-MIG焊接控制系统。通过建立电参数和熔滴过渡图像采集系统,研究了Plasma-MIG四种熔滴过渡形式及等离子弧对熔滴过渡的影响,得到:Plasma-MIG低熔化极电压下短路过渡平稳,过渡频率相对于常规MIG下降;影响熔滴过渡的主要因素是熔化极电流和电压,等离子弧电流和压缩度对熔滴过渡的作用有限;等离子弧和MIG电弧以导电空间和熔化极焊丝为媒介建立耦合关系,在发生短路过渡时等离子弧电压随MIG电压呈规律性波动,对于传热系数高、熔点低的紫铜焊丝HS201,使用plasma-MIG焊接时,在送丝速度相同的情况下,熔化极电流随等离子弧电流的增大而明显减小。此外,为了研究plasma-MIG焊接工艺特点,本课题分别进行了低碳钢板上低碳钢焊丝和紫铜焊丝堆焊实验。前者实验研究表明等离子弧对工件的加热作用促进了填充金属的表面铺展,随着等离子弧电流的增大,熔合区晶粒细化,但是热影响区扩展。紫铜焊丝堆焊实验研究表明:等离子弧电流的大小对铜钢界面层厚度有影响,随着等离子弧电流从零开始增大,界面层厚度呈先陡降后缓升趋势;控制离子电流可以控制铜焊缝中泛铁的形态和含量;