低能量输入焊接法（Low Energy Input，LEI）是一种新型的焊接方法，可以控制熔深，实现无飞溅熔滴过渡和良好的冶金连接。它将送丝与熔滴过渡过程协调起来，也就是采用推拉丝的送丝方式。当发生短路后，送丝机回抽焊丝，使焊丝与熔滴之间的液体小桥在电流较低的状态下拉断，从而使熔滴过渡无飞溅。该方法向工件输入热量很少，短路发生时电流较小，能量输入很低，主要靠燃弧时的电弧加热，向母材输入能量，整个焊接过程在冷热交替中循环往复，对焊件的加热受到控制，工件变形极小。该方法由北京工业大学开发，适用于薄板铝合金和薄镀锌板的焊接，还可以实现镀锌板和铝合金板之间异种金属的连接。

1.低能量电弧焊接系统的构成

低能量电弧焊接系统由焊接电源和送丝系统两部分组成，根据事先设定好的焊丝运动曲线，通过焊接参数配合焊丝运动，实现了短路后焊丝回抽拉断熔滴的推拉丝短路过渡，完成了低能量输入焊接过程。

整个系统的组成框图如图3-29所示。

图3-29 低能量电弧焊接系统的组成框图

焊接电源采用逆变式弧焊电源。送丝系统要完成推拉丝的送丝方式，需要送丝电动机频繁地正反转，对于电动机及其控制要求极高。送丝系统由伺服控制器和交流伺服电动机两部分组成，在焊接过程中实时控制。

2.波形控制

波形控制包括送丝控制和电流波形控制两部分。通过相互配合，实现了稳定的推拉丝短路过渡。

（1）送丝控制 低能量焊接法采用推拉丝短路过渡的方式，焊丝做周期性的前进—回抽往复运动。在焊接时需要根据事先设定好焊丝的运动曲线，使焊接电流、电弧电压参数在短路/燃弧的不同状态下取不同的值配合焊丝运动，完成稳定的焊接过程。当电动机正转时，焊丝向下送进并发生短路；当根据焊丝运动曲线设定的焊丝前进时间到时，电动机反转，焊丝开始回抽，拉断熔滴并完成电弧的再引燃；在焊丝回抽时间到，电动机再次正转，焊丝开始向下送进直到发生短路，如此周而复始。送丝方向与焊接过程状态的对应关系如图3-30所示。

图3-31为焊丝运动曲线。图3-31a、图3-31b分别为焊丝运动的位移曲线和速度曲线，频率60Hz，周期16.7ms。从图中可以看出，在a—b时间内（0～9.5ms），电动机正向转动，焊丝前进；在b—c时间内（9.5～16.7ms），电动机反向转动，焊丝回抽；其中b点为换相点。

图3-30 送丝方向与焊接过程 状态的对应关系(www.daowen.com)

（2）电流波形控制 电流波形控制如图3-32所示。整个短路过渡电流波形周期由4段组成。其中a—b、b—c段为短路阶段，c—d、d—e段为燃弧阶段。a—b段为短路初期，这是将电流降至一个较小值I_W，保证短路瞬间不出现瞬时爆断，防止飞溅产生；b—c段为短路后期，此时将电流升至一个稍大值I_h，保证在焊丝回抽拉断熔滴瞬间电弧顺利地再引燃，而且也有利于形成颈缩；c—d段为燃弧初期，将电流迅速提升至一个较高值，保证电弧顺利地再引燃并促进形成熔滴，该电流记作脉冲峰值电流I_p，在经过脉冲时间T_P后到达燃弧后期，此时将电流降为基值电流I_b直到发生短路，I_b值较低用以维持电弧燃烧并保证低的能量输入，如图3-32中d—e段所示。通过电流波形控制配合送丝控制，实现了推拉丝短路过渡下的稳定焊接过程。

图3-31 焊丝运动曲线

a）位移曲线 b）速度曲线

图3-32 焊接过程的电流波形控制

图3-33 低能量输入焊接电流和电弧电压波形

3.低能量输入焊接法的应用

使用低能量电弧焊接系统，焊接1mm厚的铝合金板3A21，采用图3-31所示的焊丝运动曲线，焊丝运动频率60Hz，每个周期的步距0.6mm。焊丝型号为SAL4043；焊丝直径为1.2mm；保护气体为Ar；气体流量为15L/min；平均焊接电流为46A；平均焊接电压为12.3V；焊接速度为0.65m/min。焊接电流和电弧电压波形如图3-33所示。短路过渡频率均匀、电弧稳定，焊接效果好。和普通的短路过渡相比，在短路时电流很小，降低了能量输入，熔滴靠焊丝回抽拉断，使整个焊接过程电流小、电压低、弧长稳定、几乎无飞溅，焊缝平滑、美观（见图3-34），满足低能量输入焊接的要求。

图3-34 焊缝成形