T/CWAN 0178-2026 熔化极气体保护焊虚拟仿真训练规范

　　ICS 25.160.01 CCS J 33

　　团 体 标 准

　　T/CWAN 0178—2026

　　熔化极气体保护焊虚拟仿真训练规范

　　Specification for virtual simulation training of gas metal arc welding

　　2026-03-30 发布 2026-05-01 实施

　　中 国 焊 接 协 会 发 布

　　T/CWAN 0178—2026

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　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件由哈尔滨华德学院提出。

　　本文件由中国焊接协会归口。

　　本文件起草单位：哈尔滨华德学院、黑龙江工程学院、黑龙江科技大学、哈尔滨职业技术大学、黑龙江瑞马克焊接技术有限公司、哈尔滨理工大学、思倍睿(广州)科技服务有限公司、中焊科技发展(哈尔滨)有限公司、北部湾大学、聚力新材料科技( 日照)有限公司、山东大学、南京埃斯顿电气有限公司、天津大学、天津市特种设备监督检验技术研究院。

　　本文件主要起草人：朱斌海、王佳杰、宁亮亮、廉杰、李长威、郝亮、孟庆刚、王永东、崔元彪、王博、王雷、贾志新、朱志峰、林晓辉、邓军林、牛董山钰、李胜雷、武鹏博、于春洋、吴犇、董昭宇、王本福、李汶轩、邹勇、何志军、信国松、刘晨曦、马青军、黎泉、方乃文、黄雅馨。

　　本文件为首次制定。

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　　熔化极气体保护焊虚拟仿真训练规范

　　1 范围

　　本文件规定了基于虚拟焊接培训系统开展熔化极气体保护焊虚拟仿真技能培训的术语和定义、培训设备要求、培训系统功能要求、培训内容与流程、考核评估等内容。

　　本文件适用于各类院校及培训机构开展的熔化极气体保护焊理论教学、AR 实操训练及考核评估工作，也适用于相关培训课程的设计开发与实施管理。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 8118 电弧焊机通用技术条件

　　T/CWAN 0009 焊接术语 熔化焊

　　3 术语和定义

　　T/CWAN 0009 界定的及以下术语与定义适用于本文件

　　3. 1

　　虚拟焊接培训系统 virtual welding training system(VWTS)

　　融合虚拟仿真的数字化培训平台，核心功能包括工艺可视化仿真、焊接变量影响模拟、熔滴过渡模拟及焊接缺陷关联分析等，可实现熔化极气体保护焊工艺的理论与实操一体化培训。

　　3.2

　　增强现实 augmented reality(AR)

　　将虚拟信息(如三维模型、参数数据、操作指引、仿真效果等)与真实环境实时叠加融合的技术，在培训领域可实现虚拟场景与真实操作的结合。

　　3.3

　　学习管理系统 learning management system(LMS)

　　用于规划、实施、跟踪和管理学习过程的数字化平台，可整合熔化极气体保护焊理论课程、VWTS实操训练资源、学习进度统计、考核评估等功能，实现培训全流程的规范化管理。

　　3.4

　　T/CWAN 0178—2026虚拟焊接工艺规程 virtual welding procedure specification(VWPS)

　　明确了熔化极气体保护焊工艺在虚拟培训场景下的焊接参数、操作规范等核心内容，是 VWTS 开展标准化培训的核心依据，同时可与 LMS 协同，实现培训过程的规范化管理。

　　4 培训设备及场所要求

　　4. 1 VWTS 设备要求

　　4. 1. 1 VWTS 应具备 AR 技术，配备真实焊枪、焊接头盔，能感知周围环境，模拟真实焊接体验。

　　4. 1.2 虚拟焊机具备中/英文界面，主机外形尺寸便携，接近真实焊机设备，应支持 GMAW 和 FCAW 工艺。

　　4. 1.3 VWTS 应能实时反馈学员操作，具备焊缝评估、姿态纠正、难度分级等功能，具备回放、评估、理论测试等功能。

　　4. 1.4 设备应支持与 LMS 平台对接，实现学员数据管理和学习课程开发。

　　4.2 培训场所要求

　　4.2. 1 每 3 名学员至少配备 1 台 VWTS 设备。

　　4.2.2 VWTS 培训区应与传统焊接区隔离，具备良好声学屏蔽和安全防护措施，单台设备占地面积不少于 6 m2。

　　4.2.3 培训场所应在室内部署， 日常使用虽无需暗室，但需严格控光(300-500 lux 、无直射强光、低反光)。

　　4.2.4 应支持设备联网、数据管理等功能，满足理论与实操教学需求。

　　4.2.5 培训场所应有电脑设备用于 LMS 平台的安装，从而实现与虚拟焊接设备的连接。

　　4.2.6 VWTS 培训应与传统焊接培训场所相结合，形成理论、AR 焊接训练与真实焊接实践并重的教学体系。

　　5 培训系统功能要求

　　5. 1 视觉技术

　　操作者采用AR 技术可透过头盔观察真实环境，工件与焊枪呈现虚拟焊接动画，焊缝仿真效果需接近真实焊缝形态。具备焊接声音输出、光线补偿功能，且头盔造型接近真实焊接面罩。

　　5.2 AR 焊枪

　　AR 焊枪使用真实气保焊枪改造而成，缆线长度不少于 3 m ，采用欧式或亚式接头与主机连接，可以实现 GMAW 和 FCAW 焊接工艺。

　　5.3 AR 焊接工件

　　AR 焊接工件配备不少于 5 套标准训练工件，包含板对接接头、搭接接头、T 型接头、板管接头和管管接头类型。

　　5.4 工件固定架

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　　AR 焊接工件可固定于工件固定架，形成全位置焊接结构，且支持各位置下不少于 3 层焊缝的虚拟焊接练习。

　　5.5 熔化极气体保护焊虚拟仿真系统核心功能

　　5.5. 1 支持自由练习与教师定制考核练习两种模式;

　　5.5.2 可实现实心焊丝 GMAW 、药芯焊丝 FCAW 的虚拟焊接;

　　5.5.3 支持碳钢、不锈钢、铝合金等材质焊接，工件厚度可选 3 mm 、6 mm 和 10 mm 等规格;

　　5.5.4 具备不少于 3 层焊缝的焊接练习;

　　5.5.5 可模拟熔池、焊缝、气孔、飞溅、电弧形态及焊接声光效;

　　5.5.6 支持焊丝材质及直径的自定义选择;

　　5.5.7 设初级、中级、高级三个难度等级，各等级对焊接电流、电弧电压、工作角、行走角、干伸长、焊接速度等参数的允许误差范围可独立设定;(工作角如图 1 所示;行走角如图2 所示)

　　图1 工作角 图2 行走角

　　5.5.8 焊接过程中可显示工作角、行走角、干伸长、焊接速度等，同时提示当前工艺参数是否符合 VWPS要求;

　　5.5.9 可实时调节焊接电流、 电弧电压、焊接速度、送丝速度、气体流量，并同步显示当前熔滴过渡类型;

　　5.5.10 保护气体不当，干伸长过长时，可在虚拟焊缝上生成对应气孔缺陷;

　　5.5. 11 支持直线、三角形、锯齿形、月牙形、圆形等摆弧方式，可开启摆幅、停留时间等指引并调整指引标准，且摆弧效果与真实焊缝成型一致;

　　5.5. 12 支持 2 步、4 步焊接操作模式;

　　5.5.13 可对工作角、行走角、干伸长/弧长、轨迹吻合度、焊接速度等指标进行量化分析，各指标需配备全过程动态曲线，且支持焊接过程视频回顾(视角覆盖≥180 ° ) ;

　　5.5. 14 支持焊接操作者左右手操作切换;

　　6 培训内容与流程

　　6.1 培训内容

　　6.1. 1 VWTS 使用培训

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　　6.1. 1. 1 设备基础安装与开启关闭

　　涵盖焊枪连接、工作支架安装、AR 工件安装、设备启动、设备关闭。

　　6. 1. 1.2 核心功能操作

　　头盔的佩戴与调节、系统的 AR 校准、VWPS 的设置、焊接参数调节、AR 训练指引的含义熟悉、系统的模式切换、系统设置、AR 焊接训练实操练习、分析模块的展示与回放。

　　6. 1. 1.3 LMS 系统操作

　　LMS 安装、LMS 系统的网络连接、使用 LMS 系统进行理论学习、使用 LMS 系统进行 AR 焊接训练的结果分析和视频回看。

　　6.1.2 理论培训

　　6. 1.2. 1 熔化极气体保护焊基础理论

　　GMAW/FCAW 基础：掌握 GMAW 和 FCAW 基础概念和原理;

　　工艺设备参数：包括焊接极性、焊接电流、电弧电压、送丝速度;

　　工艺操作参数：焊接速度、干伸长、焊接工作角、焊接行走角、指向性;

　　气体参数：保护气体类型、气体流量;

　　材料要素：焊丝类型、焊丝直径、母材材质、母材厚度;

　　接头与坡口设计：对接接头、T 型接头、搭接接头等形式;I 型、V 型、X 型等坡口类型

　　熔滴过渡形式：短路过渡、粗滴过渡、喷射过渡;

　　焊接位置：PA 、PB 、PC 、PD 、PE 、PF/PG 、PH/PJ 等焊接位置;

　　常见工艺缺陷及防控：气孔、飞溅、夹渣、未熔合等。

　　6. 1.2.2 熔化极气体保护焊基础理论的 VWTS 实践

　　VWTS 通过工艺原理可视化、变量影响仿真、熔滴过渡模拟及错误操作与缺陷关联等模块，帮助快速掌握理论知识并建立实操关联，实现关键焊接变量的学习。

　　工艺设备参数：包括焊接极性、焊接电流、电弧电压、送丝速度;

　　工艺操作参数：焊接速度、干伸长、焊接工作角、焊接行走角、指向性;

　　气体参数：保护气体类型、气体流量;

　　材料要素：焊丝类型、焊丝直径、母材材质、母材厚度;

　　熔滴过渡形式：短路过渡、粗滴过渡、喷射过渡;

　　焊接位置适配：PA 、PB 、PC 、PD 、PE 、PF/PG 、PH/PJ 等焊接位置;

　　工艺缺陷：气孔、飞溅、夹渣、未熔合等。

　　6.1.3 实操培训

　　6.1.3. 1 初级模式

　　打开指引开关进行一段时间训练，使操作者形成肌肉记忆后，再关闭指引开关进行训练;

　　层数：一层;

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　　摆弧方式：直线;

　　母材材质：碳钢、不锈钢、铝合金;

　　焊接结构：板对接接头、搭接接头、T 型接头、板管接头、管管接头;

　　焊接位置：PA 、PB 、PC;

　　焊接材料：对应母材材质选择焊材进行焊接;

　　焊接电流和电弧电压：系统给定设置。

　　6.1.3.2 中级模式

　　打开指引开关进行一段时间训练，使操作者形成肌肉记忆后，再关闭指引开关进行训练;

　　层数：一层和两层;

　　摆弧方式：直线;

　　母材材质：碳钢、不锈钢、铝合金;

　　焊接结构：板对接接头、搭接接头、T 型接头、板管接头、管管接头;

　　焊接位置：PA 、PB 、PC 、PD 、PE 、PF 、PG;

　　焊接材料：对应母材材质选择焊材进行焊接;

　　焊接电流和电弧电压： 自定义设置。

　　6.1.3.3 高级模式

　　打开指引开关进行一段时间训练，使操作者形成肌肉记忆后，再关闭指引开关进行训练;

　　层数：一层、两层、三层;

　　摆弧方式：直线和摆动焊接;

　　母材材质：碳钢、不锈钢、铝合金;

　　焊接结构：板对接接头、搭接接头、T 型接头、板管接头、管管接头;

　　焊接位置：PA 、PB 、PC 、PD 、PE 、PF 、PG;

　　焊接材料：对应母材材质选择焊材进行焊接;

　　焊接电流和电弧电压： 自定义设置。

　　6.2 培训流程

　　理论学习：完成规定课时的理论课程，通过理论考核;

　　基础 AR 焊接实操：在初级模式下完成熔化极气体保护焊虚拟仿真焊接练习，累计实操时长不少于 16h;

　　进阶 AR 焊接实操：完成初级模式培训后，在中级模式下完成熔化极气体保护焊虚拟仿真焊接练习，累计实操时长不少于 32 h;

　　高级 AR 焊接实操：完成中级模式培训后，在高级模式下完成熔化极气体保护焊虚拟仿真焊接练习，累计实操时长不少于 16 h;

　　6.3 VWTS 与实操训练的结合

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　　为确保虚拟焊接培训系统(VWTS)与实际焊接培训有效结合，课程编排应根据学员培训级别合理分配 VWTS 焊接与实操焊接课时数。

　　6.3. 1 初阶培训

　　建议 VWTS 占总培训时数的 70% ，实际焊接培训占 30% 。通过虚拟系统强化基础技能，降低材料消耗和安全风险。

　　6.3.2 中阶培训

　　建议 VWTS 占 60%，实际焊接培训占 40%。在虚拟环境中巩固工艺细节，结合实操提升综合能力。

　　6.3.3 高阶培训

　　建议 VWTS 与实际焊接培训各占 50% 。通过虚拟系统进行复杂工艺模拟与错误纠正，同时在车间开展高难度实际操作。

　　7 考核评价

　　7. 1 考核分类

　　考核分为理论考试和虚拟实操考核两部分。

　　7.2 理论考试

　　采用闭卷形式，考核内容涵盖熔化极气体保护焊基础理论、系统操作知识，满分 100 分，合格线为 90 分。

　　7.3 虚拟实操考核

　　7.3. 1 VWTS 使用考核

　　考核学员是否会使用 VWTS ，涵盖焊枪的连接、工作支架的安装、AR 工件的安装、设备启动、参数调节、模式切换、数据回看，可以在自有训练模式和教师设定的课程中进行熔化极气体保护焊技术训练理论学习、理论测试、AR 训练，并会使用 LMS 系统连接虚拟焊机进行理论学习、理论测试和 AR焊接练习回看。

　　7.3.2 虚拟实操考核

　　初级考核：在 PA 位置完成 6 mm碳钢板对接单层 GMAW 虚拟焊接;考核满分为 100 分，合格线90 分;

　　中级考核：在 PF 位置完成 6 mm 不锈钢板 T 型角接两层 GMAW 虚拟焊接;考核满分为 100 分，合格线 90 分;

　　高级考核：在 PB 位置完成 10 mm 铝合金管板角接三层 GMAW 虚拟焊接;考核满分为 100 分，合格线 90 分。

　　7.4 虚拟焊接培训师要求

　　7.4. 1 培训师应具备认证焊接培训师资格，并通过 VWTS 虚拟实操高级考核。

　　7.4.2 培训师应掌握 GB/T 8118 中对熔化极气体保护焊机的相关操作要求。

　　7.4.3 培训师应掌握虚拟焊接系统的教学方法和评估标准，能根据学员实际情况制定个性化培训方案。

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　　7.4.4 培训师应具备团队协作、数据分析、学员进度管理等能力，能有效提升学员焊接技能。

　　7.4.5 培训师需定期参加继续教育和系统培训，保持专业能力和技术更新。