作为单电弧和双电弧共熔池脉冲MAG焊的基本物理过程，金属过渡过程以及焊接熔池形成的研究吸引了国内外许多研究者的关注，已有研究显示：金属过渡行为在诸多方面影响着焊接质量。进一步开展脉冲MAG焊电弧物理以及熔池与焊缝成形的应用研究，为优化焊接参数和开发新的控制技术以改进焊机性能提供理论依据。　　 论文构建了高速摄像与电信号同步采集系统。系统在电信号的分析中引入小波滤波，并给出了输入能量波形、U-I相图、电压概率密度分布以及电流概率密度分布等曲线，有利于对焊接过程的电信号进行统计分析与微观观察；系统还针对焊接过程存在大量飞溅、强烈弧光和烟尘等干扰而使得采集的焊接图像质量差的特点，采用数学形态学方法进行焊接图像的边缘提取，结果证明该方法能很好地抑制噪声，提取到目标图像。　　 基于构建的微距高速摄像和电信号分析平台，采集了一定焊接规范下脉冲MIG焊接过程的电信号，借助电信号小波分析设备对不稳定焊接过程进行了宏观分析，并对焊接熔滴过渡过程中的不稳定现象进行了高速摄像观察。观察发现，脉冲MIG焊不稳定焊接过程呈现出多种熔滴过渡形式，过渡熔滴形状多样，熔滴尺寸不均匀，熔滴形成过程中重心不稳，熔滴爆炸引起飞溅以及熔池振荡。通过对焊接过程阳极斑点力和电弧电磁力的分析，指出阳极斑点力大小和方向变化是熔滴形成过程中重心不稳的重要原因。基于对焊接过程不稳定现象的观察与分析，指出焊丝熔化能量的随机性以及熔滴上综合作用力的随机性是熔滴尺寸具有不确定性的根源。　　 为研究高速脉冲双电弧共熔池MAG（TCGMAW）焊接过程熔滴过渡规律与脉冲电流参数以及其它焊接参数的关系，采用一定焊接规范，对双电弧共熔池高速MAG焊接中主机与从机脉冲电流相位关系、脉冲电流频率、脉冲电流占空比、主机送丝速度等发生变化对熔滴过渡以及焊缝成形的影响进行了研究。结果表明：前丝、后丝脉冲电流交替变化时，前丝、后丝电弧形态彼此间基本没有影响，分别呈现锥状；前丝、后丝脉冲电流同步变化时，前后丝电弧合并成近似寿桃形，分析指出前后焊丝间同方向电流产生的吸引力是电弧合并的根本原因。　　 提出应用具有自由表面的流体稳定性理论，来解释脉冲TCGMAW前丝、后丝脉冲电流相位关系对焊缝成形质量的影响。前丝、后丝脉冲电流同步变化时，电弧出现时热量集中，熔池具有较大熔深与熔宽，因此λ/α较小，从而减小扰动造成的液体表面变形，使液面恢复到平衡状态，焊缝成形较好；同时当电弧周期性的同步维弧时，传递给熔池的热量很少，可使熔池及时冷却。前丝、后丝脉冲电流交替变化时，熔池始终处于电弧的加热之下，熔化态金属的长度较大而熔宽相对较小，因此λ/α显著增大，因液态金属表面张力的作用，熔池失稳的可能性加大，焊缝成形一般。前丝、后丝脉冲电流随机变化时，焊缝成形质量介于同步与交替之间。　　 脉冲电流频率变化会改变前丝与后丝的熔滴过渡方式；脉冲电流占空比改变对焊丝熔化速度影响较大，因此也影响着熔滴的过渡方式与焊缝的成形质量。　　 探讨了TCGMAW熔池的数值模拟方法。建立了运动电弧作用下三维准稳态双电弧共熔池MAG焊接熔池流场和热场的数学模型，根据熔池自由表面的变形方程，将不规则的物理空间转变为规则的计算空间，给出了贴体坐标系下的控制方程组以及相应的边界条件。结合贴体坐标系的特点，采用SIMPLEC算法处理流场中压力和速度的耦合问题。推导出了焊接熔池自由表面变形方程的离散化公式，对贴体坐标系下控制方程组进行了离散，采用附加源项法（ASTM）处理了能量和动量边界条件。　　 利用建立的数值分析模型，模拟了不回焊接参数下双电弧共熔池MAG焊接过程中熔池的三维形状、工件温度场和熔池内液态金属的流场。并且进行了双电弧共熔池MAG焊接工艺试验，测量了焊缝横断面形状。试验结果与计算结果的对比表明，计算数据与实测数据吻合程度良好，说明所建立的数学模型可靠，可用于对不同焊接参数下熔池成形的模拟来优化焊接参数，为焊接电源的设计提供基础数据。