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变极性CMT及变极性CMT+P技术以CMT及CMT+P技术为基础,变极性CMT的热输入进一步降低;变极性CMT+P的热输入模式更丰富。本文旨在探究熔滴过渡过程以及电弧形态的变化规律,对比不同极性时热输入模式的特点;针对不同板厚的6061铝合金分别探索了两种焊接方法的热输入对接头成形的影响规律,具有重要的理论意义和应用价值。首先,探究了变极性CMT的熔滴过渡行为特点,以及焊接参数对熔滴过渡行为的影响。在合理的焊接参数范围内,变极性CMT焊接的熔滴过渡形式均为短路过渡,DCEP周期的熔滴的径向尺寸要比DCEN周期的熔滴小;DCEP和DCEN周期中电弧分别呈“钟罩形”和“倒圆台形”。相较于DCEN阶段,工件在DCEP阶段获得更多的热量。随着送丝速度的增大,DCEP周期的熔滴尺寸呈现先长大后减小的趋势,DCEN周期的熔滴变化不明显;电弧亮度和体积持续增加。改变DCEP和DCEN周期个数不会导致熔滴过渡失去稳定的短路过渡形式。其次,对变极性CMT+P熔滴过渡行为进行了研究。直流脉冲阶段的熔滴过渡形式为“一脉一滴”过渡,变极性CMT阶段则为短路过渡。脉冲阶段的电弧弧长和亮度均比CMT阶段大。脉冲阶段时,阴极产热以及较大电弧作用力使得工件受热更加明显。当送丝速度达到8.0 m/min时,变极性CMT+P熔滴过渡过程不稳定,导致焊接过程不稳定、出现飞溅现象。再次,研究了变极性CMT焊接参数对2 mm铝合金焊接成形的影响。随着送丝速度的增大,热输入增大,熔深和焊缝宽度增加;热影响区微观组织由有部分β’’相转化成β’相发展为存在粗大的盘片状β相;随着距离焊缝中心的增加,焊接接头的显微硬度呈现先上升再下降再上升的趋势。热输入增大导致焊接接头的抗拉强度降低,焊接试样的最高抗拉强度为219.8 MPa,大约为母材的63.0%,断裂位置位于热影响区。增加DCEN周期或减少DCEP周期个数能够提升焊接接头的性能,抗拉强度最大为218.4 MPa。最后,通过增加脉冲或减少CMT个数,采用变极性CMT+P实现了3 mm板的熔透;最大的抗拉强度为223.6 MPa,为母材抗拉强度的64.1%。