高效化焊接是焊接技术未来发展的的重要方面之一。针对现有高效GMAW方法存在的不足,提出了旁路耦合电弧GMAW方法,并对其中的非熔化极单旁路耦合电弧MIG焊进行了深入研究。首先,建立了一套用于非熔化极旁路耦合电弧MIG焊接研究的实验平台,包括实验系统,电流电压信号采集系统,视觉图像采集系统和温度采集系统。用labview软件编写了多信号高速同步采集程序。利用电弧形态采集系统采集非熔化极旁路耦合电弧电弧的形态,对比不同焊枪几何参数电弧形态,试验研究旁路电极角度、距离与主弧相对位置等几何参数对旁路电弧MIG焊系统稳定性及电弧形态的影响规律,通过电弧电参数和几何参数的测量与分析建立耦合电弧从稳定态发生跳弧钨极烧损的临界条件,得到最佳单旁路耦合电弧MIG焊焊枪电极几何参数。进行碳钢和不锈钢焊丝堆焊试验,并对采集得到的电流电压、图像信号对焊缝成形的影响进行了对比分析;然后对不同旁路电流参数对熔深熔宽的影响进行了研究;对具体的工件,研究了其最佳的焊接工艺规范。针对工艺试验结果,进行了焊缝金相分析试验。最后,设计了稳定母材电流的PID控制系统。本文初步研究表明,旁路耦合电弧MIG焊接方法可实现较低母材电流条件下的大电流焊接,薄板高速焊接焊缝成型良好,是一种值得深入研究与应用的高效焊接方法。