钨极氩弧焊是不锈钢主要的焊接方法之一。然而,这种焊接方法存在钨极电流承载能力小,焊缝熔深小,生产效率低等问题。为了解决这些问题,双钨极TIG焊作为一种新型高效焊接工艺,受到了越来越大的重视。本文采用在双钨极TIG焊的基础上,叠加了频率范围为10kHz～40kHz的高频方波脉冲电流进行304不锈钢焊接工艺研究。首先,进行双钨极TIG焊耦合电弧的物理特性分析。为了实时采集焊接电弧引燃后的焊接电流、电弧电压、电弧压力以及电弧形态等特征,本文搭建了电弧图像拍摄和焊接电参数实时同步的采集系统,并且,设计组装了焊接电弧压力静态小孔测试平台。结果表明,在相同的焊接电流下,双钨极TIG焊的电弧电压、电弧压力均小于传统TIG焊。在前后钨极采用不同电流匹配方式,观察电弧内部高电流密度弧柱,随着电流差值的增大,呈现“先偏向大电流一侧,再偏向小电流一侧”。相比于未叠加高频脉冲电流的双钨极TIG焊,叠加高频脉冲电流,双钨极TIG电弧外轮廓（尤其是叠加高频脉冲电流一侧）趋于平直化,稳定性和挺度增加,电弧宽度有所减小。当脉冲频率为35kHz时,正面电弧宽度达到最小为5.1mm,同比缩小了约9.1%;侧面电弧宽度约为5.79mm,缩小了11.8%。同时,电弧压力分布曲线发生偏转,压力峰值增大,提升约48%。其次,分析叠加高频脉冲电流对焊缝成形特征的影响规律。在相同的等效电流下,叠加高频脉冲电流,可以显著提高焊缝熔深,相比于未叠加高频电流,提高了约62.3%,相比于单钨极氩弧焊焊缝熔深,提高了约31.3%。随着高频电流幅值和脉冲频率越大,焊缝熔深越大,且当焊透率大于0.5时,熔深的增大效果更明显。在保证良好的焊缝成形下,高频电流幅值为100A,脉冲频率为30kHz,对焊缝熔深的增大效果最佳。此外,在脉冲频率达到20kHz时,电弧产生超声效应,引发焊缝熔池的超声振动,破碎枝晶,细化晶粒。再加上,焊缝熔池中产生的电磁搅拌,加速熔池内液态金属的汇聚流,焊接热源下移,增大焊缝熔深。最后,利用优化的焊接工艺参数,开展了 1mm板厚304不锈钢平板对接实验,并对焊后的对接接头进行抗拉强度力学性能测试与分析。结果表明,对比于未叠加高频脉冲电流,叠加高频脉冲电流,电弧热源前移,电弧压力增大,焊缝成形更好,极限焊接速度可达到约2.4m/min,同比提高了约26.3%。同时,焊缝晶粒得以细化,热影响区减小,抗拉强度及塑性显著提高。高频脉冲电流促进焊接接头的抗拉强度从母材试样的93.8%提高至98.4%,塑性从母材试样的73.2%提高至85.8%,焊缝纵向拉伸强度从98.5%提高至102.1%,塑性从87.4%提高至91.4%以上。综上所述,叠加高频脉冲电流无论是提升焊接生产效率,还是改善焊缝质量水平,都具有十分显著的优势。