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高强铝合金密度小、比强度高、机械加工性能好,被广泛应用于航空、航天及军工领域。但是其特有的物理性能使其焊接性不佳,现代工业对铝合金高效率、高质量的焊接方法提出了严苛的要求。铝合金变极性等离子弧即VPPA(Variable Polarity Plasma Arc)焊接方法与TIG焊或者MIG焊相比,具有能量集中、电弧挺度大、一次穿透深度大、焊后变形小等优点。在典型VPPA中加入高低频脉冲会进一步使其能量集中、穿透能力强的优点充分体现,获得良好的焊接效果。运用C语言编程,建立了以MSP430F449作为控制核心高强铝合金脉冲调制VPPA焊接系统及焊接过程检测分析系统。该VPPA焊接系统包括脉冲调制VPPA焊接电源和立焊工作系统;检测分析系统包括高速摄像、汉诺威质量分析仪以及电弧压力传感系统。对焊接波形程序进行二次开发,最终输出正反极性时间比不同的、高低能差值不同的、高低频频率不同的等多个双脉冲VPPA焊接电压电流波形。脉冲VPPA电弧的力学特性与自由电弧有明显区别,本文在分析脉冲VPPA电弧形态的基础上,结合脉冲VPPA电压电流波形的变化,定量研究了电弧的力学特性。利用电弧压力传感系统对脉冲VPPA电弧中心压强做了测试分析,离子气流量和焊接电流对脉冲VPPA电弧中心压强起主要作用,焊接电流对中心压强影响更大;其他条件相同,随变极性周期不变反极性时间增大时,脉冲VPPA电弧中心压强比典型VPPA电弧中心压强减小速率约慢0.8%;由于高频1kHz时电压电流波形畸变,脉冲效应减弱,高频500Hz时脉冲VPPA电弧中心压强比高频1kHz时的平均压强高约0.32kPa,高出0.81%;高低能差值增大,电弧不稳,电压电流概率密度曲线出现多个小尖峰。研究了不同焊接参数条件下高强铝合金脉冲VPPA焊接工艺特点,获得了良好质量焊缝。采取合理的焊接工艺参数及控制措施,保证焊接过程穿孔熔池的“力”和“热”的平衡,是获得良好焊缝的关键。经过大量焊接工艺试验,变化焊接电流、离子气流量、正反极性时间比和低频频率参数,分析焊缝成形变化规律。最终实现了6mm厚的7075铝合金试板焊接工艺,获得了6mm厚的7075铝合金试板的较佳焊接参数,为中厚板高强铝合金脉冲VPPA焊接工艺研究提供了实际参考。对6mm厚7075铝合金脉冲VPPA焊接接头进行力学性能测试、断口扫描和金相组织观察。由于高低频脉冲混合调制的冲刷搅拌作用,发现脉冲VPPA焊接接头显微组织晶粒较典型VPPA焊接接头的力学性能有所提高,无气孔等缺陷。