管道运输、压力容器等结构的高参数化发展对厚板焊接工艺有了更高的要求。窄间隙钨极氩弧焊因熔敷量小,焊接质量好,效率高在大厚度结构件焊接中具有明显的优势。但是在实际工程中窄间隙钨极氩弧焊焊接电弧仍存在易受到干扰,发生偏吹,存在根部未焊透等的问题,限制了该技术的更广泛运用。本文通过实验研究焊接工艺参数对钨极氩弧焊电弧形态、焊接热源的影响规律,旨在通过工艺参数调整提高钨极氩弧焊电流挺度同时建立精确的热源模型用于厚板窄间隙焊接工艺热过程模拟,主要工作内容如下:首先,基于平板焊接焊缝获得了直流钨极氩弧焊熔池形状,采用SYSWELD建立并校核了直流钨极氩弧焊双椭球热源模型,模型精度达到98.4%,结果表明直流钨极氩弧焊焊接热输入大,通过减小焊接电流降低焊接热输入将导致焊缝成形系数增大。其次,基于实验室脉冲电流钨极氩弧焊接电弧图像和电弧压力采集系统研究了各工艺参数对电弧形态、电弧压力、热输入的影响规律,结果表明:电流脉冲频率从50 Hz增大到5000 Hz,电弧宽度从8.15 mm减小到5.29 mm,电弧压力从81 Pa增大到213 Pa,电弧挺度明显提高,电弧宽度、电弧压力值与频率的自然对数成线性关系。电弧挺度随着占空比的增大而提高,焊接热输入将显著增大;随着焊接电压、焊接速度的增大,电弧压力反而减小,电弧挺度降低。在焊接热输入不变的条件下,随着峰基值电流差增加,电弧挺度降低,电弧压力从162 Pa减小到68 Pa。最后,根据电弧行为的研究结果,选取2 Hz～15000 Hz范围内典型频率研究电流脉冲频率对Q355钢板脉冲电流钨极氩弧焊焊缝成形影响,结果表明:随着脉冲频率增大,焊缝宽度逐渐减小,深度先增大后减小,焊缝成形系数在电流脉冲频率为5000 Hz时达到最小值2.15。基于5000 Hz时的熔池形状对Q355钢焊接热源模型进行校核,此时焊接热输入为967.5 W,热效率为45%,热源模型精度96.0%。综上,施加一定频率的高频脉冲可以显著降低大电流焊接热输入同时增加电弧挺度,为获取高质量的厚板窄间隙焊接接头提供了一种有效的焊接工艺参数优化方法,获得的高精度焊接热源模型可用于焊接构件温度场的仿真。