在焊接过程中实时获取当前的熔透状态是进行焊接熔透控制的基础,在TIG薄板单面焊双面成形焊接工艺中,熟练的焊工可以根据熔池、熔孔形态判断出当前的熔透状态,从而调整焊接速度、焊枪倾角等保证焊缝熔透而不发生焊穿。可见,熔池、熔孔形态包含了大量的熔透信息,但是目前仅在手工焊接时利用了熔孔现象,为了实现自动化焊接中的熔透控制,有必要对熔池、熔孔形态以及动态行为进行研究。本文搭建了薄板TIG单面焊双面成形实验平台。设计了1064nm窄带滤光片和中性减光片组成的复合滤光系统,有效的滤除了弧光干扰,获得了清晰的熔池、熔孔图像。利用近摄接圈提高了图像尺寸,增加了图像的清晰度。针对3mm厚Q235碳钢板开展预留间隙对接焊实验并采集焊接过程中的图像和电参数。设计图像处理算法,获取了熔池、熔孔边缘。对于熔孔图像,以熔孔最大宽度和熔孔长度作为其特征值,分析了熔孔在不同的焊接速度下的失稳形式。按失稳时的熔孔长度与宽度的大小,将失稳形式分为横向失稳、纵向失稳以及整体失稳。同时研究了熔滴过渡频率与熔孔稳定性之间的关系,当熔滴过渡频率为5HZ时,相对于1HZ,熔孔的尺寸稳定性获得了极大提升。通过控制送丝速度、熔滴过渡频率和电流的匹配,实现了低碳钢预留间隙对接焊在100A下熔孔稳定存在和全熔透。针对熔池图像,以熔池尾部轮廓角以及熔池半长作为其特征值,研究了熔池形状与熔透之间的关系。其他参数不变,变电流实验的结果表明,即使在不同的对接间隙下,未熔透时尾部轮廓角均较大,在140°以上,同时熔池半长较短,在5mm以下;过熔透时熔池尾部轮廓角均较小,在65°以下,熔池半长在7mm以上;当熔池尾部轮廓角在80°～120°范围内时,工件熔透良好,当熔池尾部轮廓角在100°附近,熔透效果最好,此时熔池半长在6mm左右。设计了变对接间隙实验,利用熔池尾部轮廓角及熔池半长成功判断出了焊接过程中的熔透状态变化。