金属粉芯型药芯焊丝作为可以替代实心焊丝的焊接材料，被广泛应用于汽车制造、船舶制造、桥梁等结构钢的焊接。金属粉芯型药芯焊丝的药芯中含有比较多的金属粉，其冶金反应比较剧烈，对焊接过程中熔滴过渡、飞溅及电弧的稳定性影响比较严重，因此对金属粉芯型药芯焊丝熔滴过渡及相关电弧物理特征研究具有重要意义。本研究采用不同类型的金属粉芯型药芯焊丝通过高速摄像机、汉诺威弧焊质量分析方法来研究电弧物理的特征，同时也利用数学方法对焊接过程的稳定性进行评价。研究结果表明：金属粉芯型药芯焊丝的主要过渡类型有大颗粒短路过渡、大颗粒排斥过渡、细颗粒过渡、射滴过渡；飞溅模式主要有短路爆炸飞溅、熔池飞溅、电弧力飞溅、熔滴爆炸飞溅、气泡放出型飞溅；电弧形状由不规则形状变为“钟罩状”或“锥状”。随着电流的增加，金属粉芯型药芯焊丝的主要过渡模式逐渐由短路过渡转变为大颗粒排斥过渡、细颗粒过渡、射滴过渡。电弧形状由不规则形状变为“钟罩状”或“锥状”。随着保护气体中惰性气体量增加，熔滴过渡类型不会发生明显改变；飞溅量和焊接烟尘会明显减少，主要是因为CO2在高温下分解出CO，CO与熔滴和熔池金属发生反应，冶金反应剧烈，增加飞溅和焊接烟尘。通过分析瞬时电流电压的波形图和频次分布图，短路过渡的电流电压波形图有规则的周期变化，最近的两个波峰或波谷距离越近短路过渡频率越高；对于电流电压波形图波动性较小，具有这样特征的就是排斥过渡或者细颗粒过渡；瞬时电流电压的频次分布图中的双驼峰特征，表明焊接过程有熄弧和再引弧现象，这是短路过渡最明显的特征，而电流频次分布图在横坐标方向的范围越小，其电流的波动性越小。随着电流的增加，U-I图集中度增加，电弧稳定性增加；随着电流的增加，标准偏差和变异系数逐渐降低，电弧稳定性逐渐提高。