铝合金因为具有优异的物理、化学特性,近些年来在航天、航空以及轨道客车领域得到了广泛的应用。由于厚板生产技术的提高,使得厚板铝合金在航天领域的应用越来越多,因此对于铝合金厚板的焊接需求量增大,而传统的铝合金焊接方法造成的铝合金焊后变形严重,气孔、裂纹倾向大,且焊接接头力学性能较差。为了解决铝合金焊接效率及焊接变形等问题,选用窄间隙坡口。现有的窄间隙焊炬在长时间焊接后会出现焊炬发热严重,焊接过程中电弧稳定性较差等问题。为了解决上述问题,分别从焊炬的水冷、气保护、导电机构、导电嘴以及摆动定位系统等方面设计并优化了窄间隙焊炬,为铝合金厚板的窄间隙焊接做好准备。(1)首先完成了摆动电弧窄间隙焊炬的导电、水冷、气保护、导电嘴以及摆动定位系统的设计和优化改进,优化后的焊炬在厚板平、立、横三个位置的焊接过程中性能稳定,满足厚板焊接的需求;(2)研究了窄间隙焊接中熔池的受力情况,在加入摆动机构后,熔池的温度场和受力情况发生了改变。分析了摆动角度、摆动速度、侧壁停留时间以及焊接速度对熔池流动性的影响。采用高速摄像及电流、电压采集系统研究摆动角度、摆动速度和侧壁停留时间对熔滴过渡及电弧稳定性的影响。为了焊接过程的稳定性与熔池的铺展,应尽量增大摆动角度和侧壁停留时间,同时摆动速度不宜过大或者过小。(3)根据正交试验理论设计了L16(45)的正交试验表,研究得出了各参数对侧壁熔深的影响程度为摆动角度>焊接速度>停留时间>送丝速度>摆动速度,根据正交试验的结论,设计了单变量试验,研究了摆动角度、焊接速度、停留时间、送丝速度以及摆动速度对焊缝成形的影响规律。根据正交试验与单变量试验的结果,得出了厚板铝合金窄间隙焊接的工艺参数范围。(4)进行了40mm厚的6061-T6铝合金的单道多层焊接,分析了焊接接头出现的侧壁未熔合现象,并优化了焊接工艺参数,得到了热影响区小,焊缝成形良好的焊接接头。分析了多层焊缝的上部、中部以及下层焊缝组织以及各部分力学性能,接头抗拉性能达到母材的73%。