铝合金具有质量轻、强度高、耐腐蚀性强等特点，在航空、船舶、航天等行业得到广泛应用。重型运载火箭需要研制新的大动力推进系统，导致火箭贮料箱具有直径及长度大的特点，可能会采用立式装配焊接，立式装配焊接的提出带来了中厚板铝合金横向焊接。穿孔型变极性等离子焊接能量密度高、电弧力强，能实现单面焊双面成形，成为铝合金焊接的首选焊接方法之一。然而变极性等离子横向焊接的研究很少，对横焊焊接工艺性能及稳定性还不清楚。本文主要研究中厚板铝合金变极性等离子横焊工艺及焊接缺陷，并对熔池行为进行分析。对不同厚度铝合金板的焊接成形进行研究。6mm厚铝合金板横焊成形及稳定性较好，但正反面焊缝存在严重焊接缺陷。较大的焊接热输入量有利于背面焊缝的成形，较小焊接热输入有利于消除正面焊缝下淌缺陷。通过调节焊接速度、焊接电流、离子气流量，8mm厚铝合金板很难成形，因此，单纯采用焊接参数调节很难获得成形较好的焊缝。为揭示横焊缝成形困难的原因，通过数值模拟的手段来研究横焊熔池的特点。采用FLUENT数值模拟研究熔池内部金属的流动，立焊时熔池两侧金属流动具有对称性，而横焊中在重力的影响下上下坡口金属流动有差异，更多的金属流向下端，随着焊接热输入的增加，熔池尺寸增加，不对称性流动更明显。因此，横焊中可以通过减小焊接热输入减小熔池体积，从而使得焊接熔池受重力影响小。通过传统横焊控制措施对穿孔型变极性等离子横焊熔池进行控制，发现效果不明显，部分措施虽能解决不成形问题，但焊缝成形质量很差。但是穿孔型等离子横焊与非穿孔横焊不同，减小热输入量不能解决焊缝不成形问题。对立焊及横焊熔池进行受力分析，立焊中重力促使熔化金属向下流动，与焊缝成形所需流动一致。而横焊中主要是表面张力克服重力作用阻止金属脱离焊缝。受力状态的改变使得穿孔型等离子横焊成形困难。通过穿孔熔池受力分析，得出小孔尺寸较小、孔侧壁较平缓的情况下，穿孔熔池越容易稳定存在。因此，改变电弧压力，获得成形良好焊缝，在等离子横焊最大厚度上实现突破。横焊与立焊微观组织类似，但横焊缝上下侧有差异。成形质量较好的立焊与横焊焊缝力学性能基本相同。因此，VPPA可以成功实现8mm铝合金横向焊接，接头无缺陷，力学性能与常规立焊相当。