铝合金材料和普通黑色金属材料相比,具有质量轻、强度高、比重小、抗腐蚀性好和回收再利用方便等特点,目前在汽车工业、机械制造、航空航天、化学及船舶制造业中已大量应用。但与黑色金属材料相比,铝合金材料焊接过程较困难,焊缝比较容易形成气孔、夹渣、焊塌和焊穿等缺陷,焊缝中氢气孔更是危害最大、最难以避免的常见缺陷,焊接困难问题一直是制约其广泛使用的最大障碍。本文针对铝合金焊接难点,研究了铝合金焊接过程评价方法,自适应模糊PID控制,熔滴过渡控制方法,并从焊接电流波形精细控制方面出发,深入研究铝合金脉冲MIG焊新型调制数学模型。针对铝合金脉冲MIG焊特点,建立基于Simulink的铝合金弧焊电源系统仿真模型,包括主电路、控制电路、脉冲电流波形和PID控制建模等,进行仿真分析证明模型的完善性。为了解决焊接过程电信号受到干扰问题,采用小波包去噪方法过滤采集的瞬时电流与电压波形,获得平滑的波形图形,为后继分析焊接过程稳定性提供了基础。设计自适应模糊PID控制器,实现PID参数在线整定,对比试验表明自适应模糊PID控制器动静特性更为优良。针对铝合金焊接起弧困难,收弧容易引起缺陷的特点,提出特殊波形起弧和收弧新工艺,试验证明具有一定改进效果。为了研究铝合金脉冲MIG焊熔滴过滤规律,搭建试验平台绘制了直径1.2mm的ER4043铝合金焊丝一脉一滴熔滴过渡曲线,对以后电流波形精细控制提供了参考数据。深入研究后中值电流脉冲波形在多种厚度铝合金材料焊接效果,试验结果说明脉冲电流波形有后中值阶段的焊接效果比无后中值阶段的好,当后中值时间取值为6-10ms左右,后中值电流大小取值在强弱脉冲电流平均值附近时,焊接过程最稳定,焊缝成型效果最好。从增强铝合金双脉冲MIG焊稳定性,控制焊接输入能量角度出发,详细分析正弦波函数曲线波动规律,提出一个能适用于实际焊接生产的简化正弦波调制脉冲MIG焊模型。在3mm铝合金薄板上完成了正负半周周期相同的正弦波调制脉冲MIG焊接试验,试验效果对脉冲MIG焊电流正弦波调制数学模型的科学性进行了证实,该模型脉冲变化稳定,过渡平稳,无明显飞溅,同时能够通过参数调节焊接能量,所获得的鱼鳞纹焊缝也较为美观和理想。从焊接能量输入集中可控,瞬时脉冲能量平稳过渡角度出发,为了获得可操作性更强,适用性更广的焊接新工艺,创新性提出铝合金脉冲MIG焊高斯波调制数学模型(GAUSS-MIG)。通过详细分析GAUSS-MIG焊电流波形特点和能量输入,理论证明这种新型焊接模型适合铝合金材料焊接。在2-8 mm厚度铝合金材料焊接试验中,GAUSS-MIG焊模型焊接过程平稳,飞溅少,焊缝成形美观,表面鱼鳞纹规整光亮,电弧声柔和。后中值电流波形经过GAUSS-MIG焊调制后,能轻松焊接2mm厚度薄板铝合金材料。在相同能量输入前提下,与双脉冲铝合金焊接方法对比,GAUSS-MIG焊模型的焊接过程更稳定,采集的电流电压信号更工整,焊缝力学性能有很大程度提高,焊接接头微观组织结构和断口形貌都优于双脉冲焊缝。GAUSS-MIG模型热量输入集中,控制灵活,调整参数少,是一种铝合金脉冲MIG焊接新方法。