近年来随着航空航天事业的不断发展,对大尺寸的铝合金构件产生了新的要求,双脉冲变极性钨极氩弧焊（Double-pulse VP-GTAW）作为一种针对铝合金焊接的改进型钨极氩弧焊接技术,适合于中厚板的2219铝合金焊接。为了能够提高焊接的效率,保证双脉冲变极性钨极氩弧焊的焊接质量,本文对2219铝合金双脉冲变极性钨极氩弧焊焊接焊接过程的电信号、热循环与焊缝成形进行了研究,分析了不同的焊接缺陷与焊接过程电信号特征之间的关系,并基于元胞自动机算法（Cellular Automata,CA）研究了不同焊接条件下熔池液态金属的凝固过程。对不同的焊接参数下的电信号进行了采集,通过对电信号的经验模态分解,基于快速傅里叶变换频谱分析和希尔伯特-黄变换谱对电信号特征进行分析,研究表明焊接信号的频率分布跳变越少,则焊接过程越稳定。希尔伯特频谱的振幅分布越均匀,焊缝的成形就越好。采用时频熵表征了焊接过程电信号的稳定程度,研究的结果表明具有良好成形的焊缝的时频熵较小。实现了基于电信号的焊接过程缺陷检测。在获得良好的接头成形的基础上,对焊接过程熔池液态金属的凝固过程进行了研究,使用元胞自动机算法对焊缝的熔池进行建模,研究了不同的过冷度与不同的热输入下,焊缝金属晶粒的尺寸的变化情况。针对中厚板铝合金的多层多道的双脉冲VP-GTAW,研究了盖面层对打底层焊道晶粒尺寸粗化的影响,分析了焊缝结合面处的微观组织变化。在本研究的条件下,打底层晶粒尺寸在盖面增加了约63%。实现了基于CA方法的对焊缝晶粒尺寸与生长的模拟。