熔孔存在于间隙型对接焊中,是由间隙左右两侧母材充分熔化而形成的半开放型小孔。由于间隙型对接焊在焊接过程存在热变形和对接间隙无法保证均匀一致等问题,很难保证焊缝完全熔透,有经验的焊工可以通过观察熔孔的行为判断焊缝的熔透情况。高频脉冲TIG焊具有电弧挺度大、热量集中和焊接热变形小等优点,研究高频脉冲TIG焊接过程中熔孔的动态行为具有非常重要的意义。本文搭建了高频脉冲焊接实验平台,该平台包括焊接系统、视觉检测系统、电参数采集系统以及控制系统四个部分。焊接系统的电源由TIG直流焊机和高频电源一同提供;视觉检测系统主要由两个CMOS相机组成,可以实时监测正背面的焊接过程;电参数采集系统用于实时采集焊接过程中的电弧电压与电流信号,控制系统可以对焊接过程中的工艺参数进行实时调整。针对采集的熔孔图片,使用MATLAB软件编写相应的图像处理程序,提取熔孔边缘,定义了表征熔孔行为和动态变化的特征参数,利用图像处理软件提取并计算了熔孔特征参数,获得了熔孔形状和尺寸等信息。利用标定靶对熔孔图像进行标定,将熔孔的像素信息转化为实际尺寸。开展了高频脉冲焊接与直流焊接的对比实验,实验结果表明,高频脉冲焊接可以拓宽熔孔稳定存在的工艺参数窗口区间,在其他条件保持相同时,高频脉冲焊接熔透所需的最小等效焊接电流比直流焊接小。在熔孔发生失稳时,高频脉冲焊接实验中熔孔的失稳过程更为缓慢,失稳时间更长,为后续的控制实验提供充分的时间。进行了不同频率、幅值和占空比条件下的高频脉冲焊接实验,分析了高频脉冲电流的频率、幅值和占空比对熔孔状态以及焊缝成形的影响,获得了最佳的脉冲工艺参数窗口。分析了高频脉冲焊接实验焊接电流、送丝速度和焊接速度等焊接工艺参数对熔孔动态行为的影响,实验结果表明熔孔尺寸变化与焊接电流呈正相关,与送丝速度和焊接速度呈负相关。开展了动态参数下的高频脉冲焊接工艺实验,发现相对于焊接电流和焊接速度,在送丝速度发生阶跃时,熔孔具有较快的反应速度,且阶跃前后焊缝的正背面成形较为均匀,适合作为控制实验的控制量。根据高频脉冲焊接实验的熔孔图像与焊缝成形,结合焊缝横截面图像分析发现,熔孔尺寸与焊缝熔透状态存在一定的对应关系。通过调整焊接工艺参数可以调控熔孔的尺寸,进而控制焊缝的熔透状态,实现熔透闭环控制。本文建立了以送丝速度作为控制量,以正面熔孔尺寸作为被控量的模糊控制系统,开展了变间隙条件下的模糊控制实验,实验结果表明,在模糊控制系统的调控下,焊缝完全熔透,将熔孔尺寸控制在了一定范围内,并获得了良好的焊缝成形。