丝材电弧增材制造因具有沉积率高、材料利用率高等优点而成为增材制造技术的研究热点,并广泛应用于航天航空、船舶、工业制造等多个领域。丝材电弧增材制造目前的研究主要侧重于丝材电弧增材制造工艺探索、成形质量以及组织结构等,而较少研究关注丝材电弧增材制造过程中的电弧特性与熔池行为。基于此研究现状,本论文利用光谱检测与高速摄像技术对药芯焊丝脉冲TIG电弧增材制造过程中的电弧特性与熔池行为进行研究。利用光谱检测,分别采集了平行于和垂直于焊枪运动方向两个方向上的电弧光谱数据。对垂直于焊枪运动方向的电弧光谱数据进行分析,绘制电弧温度场分布图,计算电子密度变化情况,标记了药芯焊丝中特有成分Na元素在电弧中的分布范围。结果表明,增材过程中填丝未对电弧温度场造成较大影响,电弧比较稳定;温度越高电子密度值越大;根据Na元素在电弧空间的分布情况,推测药芯焊丝中的药粉成分也未对钨极造成沾染,药芯焊丝脉冲TIG电弧增材制造工艺是成功的。在平行于焊枪运动方向,观察到电弧呈倒“Y”形,电弧尾焰依附在增材薄壁件两侧。采用stark展宽法计算倒“Y”形电弧两侧尾焰的电子密度,发现该区域电弧处于临界状态,计算倒“Y”形电弧温度分布,根据计算结果推测存在一些区域不属于热力学临界状态,更不满足局部热力学平衡条件。利用高速摄像拍摄不同脉冲电流下的丝材熔滴过渡情况,选取电弧特征差异大的脉冲基值电流/脉冲峰值电流分别为50/100 A、50/190 A的图片进行分析。结果表明,在不同脉冲电流参数下均存在液桥与渣桥两种过渡模式,并且脉冲峰值电流越小,出现渣桥过渡的频率越高。当脉冲峰值电流变小,电弧面积减小,电弧更容易作用到熔滴侧下方而不是笼罩整个熔滴,熔滴侧下方蒸发的金属蒸气的反作用力推动熔滴沿着焊丝向上运动,出现渣桥过渡。统计分析表明,熔敷第一层与第十层熔池振荡本征频率分别为30 Hz与70 Hz左右,这是因为熔敷第一层与第十层时脉冲峰值电流与送丝速度不同,形成的熔池尺寸相差较大。根据不同层的振荡频率与成形件宽度,运用焊接条件下部分熔透的公式模型推出增材制造条件下熔池振荡本征频率计算公式。