本文系统研究了板厚15.5mm的Ti75合金等离子弧焊成型及控制工程，首先建立了厚板钛合金等离子弧焊工艺研究条件，其次对小孔等离子弧焊参数对熔池形成规律进行了研究，分析建立了相关控制模型，基于ANSYS平台对厚板钛合金等离子弧焊接头残余应力分布的规律进行了研究，在以下几个方面实现了大厚度船用钛合金巨型结构件焊接工艺和焊接质量控制体系的技术创新： 1、通过钛合金物性参数、焊接线能量与等离子弧特性的研究，发现了焊接工艺参数与钛合金板厚的关系，构建了焊接线能量控制模型。 2、对钛合金焊接熔池行为特征或等离子弧焊缝成型规律进行了系统研究，建立了焊缝成型与焊接工艺参数的回归分析关系。 3、运用所构建的模型试验研究了等离子弧焊工艺参数的匹配组合特性；结合钛合金物性参数对适合于大厚度空间位置、长焊缝的等离子弧焊枪、保护器和自动控制程序等弧源系统稳定性工艺体系进行技术创新，发现了12.6mm和15.5mmTi75合金板材小孔等离子弧焊接的工艺配置和工艺参数范围，在国内率先实现了大厚度船用钛合金板材等离子弧单面焊双面成型，焊缝表面渗透和X射线探伤均达到JB4730Ⅰ级，力学性能满足焊接系数≥0.9的技术指标要求。 4、焊接残余应力随板厚的增大而增大，是大厚度船用钛合金构件可靠性的主要问题，研究、计算发现，应用ANASYE对盲孔法残余应力测试A，B系数进行了确定，对提高测试精度有重要作用：采用超声冲击处理后，钛合金板等离子弧焊接头处于压应力，焊趾过渡半径大大增加等规律，是超声冲击处理提高接头疲劳强度，延长接头疲劳寿命的主要作用机制。 5、研究得到大厚度钛合金巨型结构件装配焊接时坡口根部间隙、错边量、环缝收弧小孔闭合等因素的工程规范及其工艺稳定性的关系，使焊接工艺稳定性，接头质量等试验研究体系具有卓越的实用化表现。