GMAW焊接方法以其高效、优质、低耗等优点在航空航天、船舶制造等现代工业生产领域得到广泛应用。由于传统的GMAW焊接方法在提高焊接熔敷率的同时也增加了焊接的热输入,这样会导致焊缝的力学性能下降,这一矛盾限制了传统的GMAW焊接方法在实际生产中的应用。本课题针对一种新型的焊接方法—双丝三弧焊(Tri-Arc DE)进行研究,它除了在焊丝和母材之间产生电弧外,还可以在焊丝之间形成电弧(M弧),具有高熔敷率和低热输入的特点。此种方法在焊接过程中存在较多飞溅以及不稳定等问题导致在市场上没有得到大量推广,因此本课题对其熔滴过渡行为进行分析及焊缝成形机理研究对该工艺方法的完善具有重要意义。本文以Tri-Arc DE焊接方法的堆焊工艺为对象展开研究。首先搭建了焊接系统和高速摄像与波形同步采集系统。利用此系统不仅能够完成Tri-Arc DE焊接试验,而且能实时观察焊接过程中的熔滴过渡特征并得到相应的电信号特征参数。在分析了Tri-Arc DE焊接方法的电源工作原理以及电流脉冲波形控制原理的基础之上,搭建了Tri-Arc DE焊接试验系统并在后期对此系统进行了改进。其次,采用静力平衡理论对熔滴所受的主要作用力进行分析。结果表明:熔滴所受的主要作用力包括:促进熔滴过渡的重力、等离子流力、电磁力和阻碍熔滴过渡的表面张力、斑点压力。随着M弧电流的增加,熔滴过渡行为从短路过渡和射流过渡的混合过渡转变为大滴过渡,然后转变为射滴过渡,最后为射流过渡。随着M弧脉冲频率增加,脉冲过渡形式为一脉多滴、一脉一滴和多脉一滴,其中一脉一滴焊接过程最理想。然后,针对脉冲峰值电流对熔滴过渡行为的影响进行了研究。分别研究了不同脉冲电流峰值大小和脉冲峰值时间下熔滴过渡的不同形式。结果表明:随着M弧脉冲电流峰值增加,熔滴的过渡形式也随之变化,不同的熔滴过渡形式具有不同的电流波动。随着M弧脉冲峰值时间的逐渐减小,熔滴过渡的形式也在逐渐变化。从脉冲峰值时间为41.7ms的一脉多滴转变为峰值时间为33.3ms的一脉一滴最后转变为峰值时间为27.8ms的多脉一滴过渡。最后,针对不同M弧脉冲电流、脉冲频率、送丝速度、焊接速度下的焊缝成形机理进行了研究。结果表明:M弧脉冲电流为90A,脉冲频率为166Hz,送丝速度为7m/min,焊接速度为14mm/s的情况下焊缝成形最好。