由于铝的应用日渐广泛和变极性电弧在铝合金焊接中的应用,国内外对变极性的研究蓬勃发展起来,但国内关于变极性的研究工作主要是针对变极性电源的研制,对变极性电弧焊接过程的研究尚很匮乏。基于上述背景,本课题以数据采集和高速摄像为主要手段,在采集电弧电信号的同时,拍摄电弧和熔池状态。以此研究变极性TIG焊电弧的行为。本文首先研究了正弦波交流TIG焊电弧焊铝时的行为,发现在小电流情况下,存在一段时间电流持续为零,随着电流的增加,电流为零的时间缩短,稳定性变好。对于变极性TIG电弧的研究本文分三部分进行。第一部分研究了在氩气作保护气体的情况下,用变极性TIG焊方法焊铝时,焊接电流、电弧电压的变化情况和电弧形态的变化。研究发现,电流过零后都会出现峰值,并且随着变极性的频率增加,电流过零后的峰值变化不大。研究同时发现,随着脉宽比b值的增加,阴极雾化效果减弱。第二部分研究了在氩气作保护气体的情况下,用变极性TIG焊方法焊钢时,焊接电流、电压的变化情况和电弧形态的变化。研究发现,电流以很大斜率通过零点,不会出现熄弧现象。第三部分研究了在氦气作保护气体的情况下,用变极性TIG焊方法焊铝时,焊接电流、电弧电压的变化情况和电弧形态的变化。研究发现,在DCEN阶段氦气电弧形状与氩气电弧形状不同,氦气电弧呈现出碗状。还发现,在DCEN阶段,电弧中心轴附近为蓝紫色,远离中心轴区域为绿色,在DCEP阶段,电弧为橙黄色。在所作的所有关于变极性的研究中,电弧均不出现熄弧现象。根据研究,本文还给出了判断电弧稳定性的数学模型,并证明与实际情况相符。由于变极性TIG焊接情况与正弦波交流TIG焊接情况存在差异,所以电弧稳定性模型也存在差异。