近年来欧美纷纷推出一种高速焊接法，即双丝熔化极气体保护焊（简称双丝高速焊）。奥地利Fronius公司的双丝高速焊称为T.I.M.ETWIN，德国Cloose公司称为TANDEM双丝高速焊。

1.T.I.M.ETWIN、TANDEM双丝高速焊的基本原理

最初双丝焊的两根焊丝通过一个共用的导电嘴送出，两根焊丝由一个电源或分别由两个独立的焊接电源供电（见图3-10a）。由于两根焊丝的电位相同，只是送丝速度不同，无法对两个电弧分别进行控制，焊接参数难以调节，在焊接时焊接速度并没有达到预期的那样高。

20世纪90年代开发出的T.I.M.ETWIN和TANDEM双丝焊技术，将两根焊丝从相互之间绝缘的两个导电嘴送出，这两个导电嘴被安装在一个焊枪喷嘴内。两根焊丝分别由各自的电源供电。双丝高速焊的基本原理如图3-10b所示。两根焊丝直径、材质以及送丝速度等都可各自不同。焊接参数非常灵活，彼此独立调节，可以有多种匹配方式。两根焊丝可用或不用脉冲电流，当两个电源都是脉冲方式时，脉冲电流波形可相差180°，即在某一时刻只有一个电弧燃烧，另一个处于维弧（只有基值电流）状态，双丝高速焊电弧燃烧及熔滴过渡过程如图3-11所示，这样可最佳地控制电弧，在保证每个电弧稳定燃烧的前提下，互不影响。

图3-10 双丝高速焊的工作原理

a）共用一个导电嘴 b）用两个分开的导电嘴

2.脉冲电流的匹配方式

当采用脉冲焊接时，在两个电源间设置一个协调器，可实现以下三种脉冲电流波形（见图3-12）。

图3-11 双丝高速焊电弧燃烧及熔滴过渡过程

（1）同步脉冲 脉冲电流波形如图3-12a所示，两个脉冲电流同时达到峰值，有利于形成较大熔深，但飞溅较大，一般很少采用。

（2）交替脉冲 脉冲电流波形如图3-12b所示，电流波形相差180°，即在某一时刻只有一个电弧处于燃烧状态。当焊接参数设置最佳时，脉冲电弧无短路、无飞溅、实现一脉一滴，每个熔滴的大小几乎相同，焊接过程稳定，减少了合金元素的烧损，特别适合于铝及铝合金的焊接。

（3）分立脉冲 脉冲电流波形如图3-12c所示，由于脉冲电流到达峰值的时间不同，能显著降低电弧的作用力，减少飞溅，可以实现高速焊接。除此之外，每个焊丝可进行单独调节，使之保持短弧。使用短弧焊接时，熔池体积保持很小，易实现薄板快速焊接。

图3-12 双丝高速焊的脉冲电流波形

a）同步脉冲 b）交替脉冲 c）分立脉冲

3.工艺特点

单丝MIG/MAG焊时，焊接速度是很有限的。如果焊接速度较高，母材的热输入小，形成的熔池小，造成熔池与母材的温度梯度大，熔池凝固快，焊缝增高大，容易产生咬边等缺陷，焊缝成形不好。

在双丝高速焊中，一般设置前一根焊丝焊接电流稍大些，加热母材金属使之熔化，形成一定的熔深，紧随其后的第二根焊丝熔化填满熔池。例如，主焊丝电弧电压为33V，焊接电流为320A，焊丝熔化速度为14m/min；从焊丝电弧电压为32V，焊接电流为300A，焊丝熔化速度为13m/min，两丝的焊接速度均为90cm/min，可获得满意的焊缝成形。在焊接厚度为2～3mm的薄板时，焊接速度可达6m/min，焊接厚度为8mm以上的厚板时，焊丝熔敷速度可达24kg/h。例如焊接板厚2mm的铝汽车油箱，接头形式为搭接，焊丝直径为ϕ1.0mm+ϕ1.0mm，焊接速度高达130cm/min，熔敷效率为1.82kg/h。材料为低合金钢起重臂的焊接，板厚20mm，接头坡口形式为V形，采用焊丝直径为ϕ1.0+ϕ1.0mm，进行双丝高速焊，焊接速度可达130cm/min，熔敷效率为15.17kg/h。

由上述可知，双丝高速焊具有以下工艺特点：

1）熔深大，焊缝成形好。双丝高速焊时，前丝焊接电流较大，有利于形成较大的熔深，而后丝焊接电流稍小，起到填充盖面的作用。由于每根焊丝形成的电弧相互为另一根焊丝加热，电弧能量得到充分利用，每根焊丝的送丝速度可达30m/min，焊丝熔敷率高，金属熔敷量达到了20kg/h。有前后两个电弧，熔池的尺寸大，有利于气体的析出，气孔倾向减小。熔融金属和母材充分熔合，焊缝成形美观。

2）电弧稳定，熔滴过渡可控，飞溅小。

3）可实现高速焊接。焊接速度最大可达6m/min。由于焊接速度大，因而对母材的热输入小，焊接变形小。(www.daowen.com)

4）电源可实现数字化。可与计算机相连，可编程，实现焊接数据监控和管理。

4.保护气体

双丝高速焊用保护气体见表3-4和表3-5。

表3-4 低碳钢、低合金钢用保护气体成分（体积分数）

表3-5 铝及铝合金用保护气体成分（体积分数）

焊接不锈钢用保护气体为Ar97.5%+CO₂2.5%（体积分数）。

通常气体流量为25～30L/min。

5.双丝高速焊焊机系统

在双丝高速焊中，两个电源根据主从原则相互配合，由协调器协调，两个电源均为逆变电源，每个电源的参数调节范围很宽，在负载持续率为100%时，焊接电流为1000A，脉冲电流为1500A。数字化脉冲电源，6in（1in=25.4mm）LCD显示，可编程，连接PC机、打印机。每根焊丝的焊接参数可单独设定，材质、直径可不同，相位差可连续调整。焊接参数焊前可预先设定和存储，焊接时按设定的程序进行焊接。焊接数据可监控和管理，有错误代码显示。根据母材、填充金属和保护气体不同，可选择电源外特性为恒流或恒压特性。如有需要也可将两个电源分开用作单电源的传统MIG/MAG焊使用。送丝机构通常配备4轮驱动机构，送丝速度可达35m/min。焊接铝及铝合金时，由于铝焊丝比较软，送丝系统常用推拉式送丝机构，送丝速度可达22m/min。

双丝焊机具有多种数字和模拟接口，根据需要可以选配电弧传感器、PLC控制器，还可以和PC机相连，通过串行接口，利用数字信号或模拟信号实现对电源的网络控制、焊接监控和管理。

焊枪是专门设计的，如图3-13所示，焊枪结构紧凑，并配备一个非常强大的双循环水冷系统，使导电嘴及喷嘴得到充分冷却，以适应大功率的焊接，并大大延长了焊枪的使用寿命。两个导电嘴之间的间距为5～7mm。

图3-13 双丝高速焊焊枪

6.双丝高速焊的应用

双丝高速焊可焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢、铝及铝合金等多种金属材料，是一种高速高效的先进焊接技术，已应用于机车、船舶、汽车、压力容器、起重机械、发电设备等工业领域。

以下是TANDEM双丝高速焊在造船钢板拼焊中的应用实例：钢板材质为Q235，板厚为20mm时，开Y形坡口，坡口角度为30°，钝边为2～4mm，间隙为3～6mm，采用陶瓷衬垫反面强制成形，进行多层焊接，焊缝反面宽10～12mm、正面宽21～24mm，焊接速度大于等于700mm/min；板厚为35mm时，开Y形坡口，坡口角度为50°，钝边为2～4mm，间隙为3～6mm，采用陶瓷衬垫反面强制成形，进行多层多道焊接，焊缝反面宽10～12mm、正面宽28～33mm，焊接速度大于等于500mm/min，采用3°的反变形。

焊前将焊件进行定位焊，定位焊缝的厚度不大于4mm，长度不大于15mm。

进行TANDEM双丝高速焊时，焊丝选用ER70S，焊丝直径为1.6mm；采用（Ar）80%+（CO₂）20%（体积分数）混合保护气体，气体流量为25L/min；无预热；机头摆动频率为20Hz，摆动幅值为5mm，两侧停留时间为0.2s；采用交替脉冲模式，脉冲频率为200Hz；焊接速度为700mm/min。TANDEM双丝焊拼板的焊接参数见表3-6。

表3-6 TANDEM双丝焊拼板的焊接参数