VPTIG焊是一种先进的非熔化极惰性气体保护电弧焊工艺，其电弧电流频率、DCEN及DCEP时间、幅值五个参数均可分别独立调节。因此，铝合金VPTIG焊时，可以根据需要控制焊缝两侧氧化膜清理区宽度，以最大限度减少DCEP时间，使焊接电弧特性向DCENTIG电弧行为靠近，从而提高电弧稳定性，延长钨极使用寿命；可以通过调节电弧电流参数控制电弧形态、电弧力及母材热输入量来控制熔深及焊缝成形。 本文采用高速录像系统、光谱分析仪、焊接电弧分析仪以及记忆示波器建立了TIG电弧多信息测试分析系统，实时采集电弧电流、电弧电压、电弧形态和电弧光谱信息，首先分析了工频SACTIG电弧在极性转变期间有关参数对电弧稳定性的影响机理。研究表明：由于工频SACTIG电弧电流每秒有100次为零值，因此电弧极性在DCEN向DCEP转变时，只要出现再引弧电压，就会发生熄弧和再引弧现象。再引弧电压越高，熄弧时间就越长、电弧稳定性就越差；再引弧电压等于电弧电压，就不会发生熄弧和再引弧现象。在大量实验的基础上，根据电工学原理建立了以电弧熄灭时刻至电弧再引弧成功时刻，两电极之间的平均电导变化率作为评判标准的SACTIG电弧稳定性数学模型。 本文研制成功了由两级变换器组成的一体式逆变VPTIG焊接电源，前级主电路采用原边辅助变压器式FB-ZVZCS-PWM结构。控制电路采用双闭环控制系统，内环控制每个开关周期流过功率器件的峰值电流，以提高系统动态响应速度，消除中频变压器偏磁现象；外环控制平均电弧电流，以提高电弧电流的精度和焊接电源系统可靠性。建立了电压模式和峰值电流模式控制的逆变式弧焊电源的数学模型，研究分析了在峰值电流模式控制下，输出电感被内环“吸收”，电源系统动特性提高，以及在全负载范围内超前臂实现零电压开关，滞后臂实现零电流开关的工作原理。后级主电路采用全波整流双管变极性式电路结构。 本文分析了VPTIG电弧在极性转变期间有关参数对电弧稳定性的影响机理。研究表明：VPTIG电弧也可能发生熄弧和再引弧现象。但是，由于熄弧后VPTIG焊接电源施加在两电极之间的空载电压上升很快，因此，VPTIG电弧稳定性有其特殊性。按照SACTIG电弧稳定性数学模型的定义、分析方法，建立了VPTIG电弧稳定性数学模型。VPTIG电弧稳定性随熄弧前半周期电弧电流有效值增加而提高；随再引弧电压的降低而提高；随两电极之间的空载电压上升斜率增大而提高。 本文建立了SACTIG电弧和VPTIG电弧稳定性数学模型通式，对比分析表明：由于VPTIG与SACTIG电弧本质上都是ACTIG电弧，因此它们在氧化膜清理、钨极烧损、电弧稳定性等方面具有相似性质；由于VPTIG与SACTIG电弧在产热、散热、极性转变特性、电弧电流波形、电弧电流参数可调性等方面存在差别，因此两者电弧行为表现出许多不同特点；SACTIG电弧和VPTIG电弧稳定性数学模型通式表明：ACTIG电弧稳定性与电弧电流、焊接电源空载电压(熄弧后两电极之间的空间电场)变化规律有关。 本文进行了VPTIG焊接工艺实验，研究了VPTIG电弧电流参数对工艺性能的影响规律。研究表明：通过分别独立调节电弧电流频率、DCEN及DCEP时间、幅值五个参数，可有效调节电弧形态、电极热量分配关系，从而控制焊缝两侧氧化膜清理区宽度，减少钨极烧损，控制熔深及焊缝正反面成形。实际焊接的LD10铝合金焊缝成形良好、质量优良。