国家“十三五”规划纲要指出,五年内将新建高铁里程1.1万公里,覆盖80%以上的城市,拓展区域连接,更好促进国民经济发展。高速铁路要求轨道具有高平顺性和高稳定性,为保证钢轨接头的稳固与平顺,需要对钢轨进行无缝焊接。传统无缝焊接钢轨的方法,存在着设备复杂、投资大、接头强度低等问题,研究一种高效率、高质量的钢轨原位无缝焊接方法显得十分必要。超窄间隙电弧焊具有热输入量低,热影响区窄,生产效率高等优点,但与其它的焊接方法相比,超窄间隙焊接较容易出现电弧攀升、根部和侧壁熔合不良问题。课题组将超窄间隙电弧焊方法应用于钢轨无缝焊接试验,本文根据超窄间隙焊接的工艺特点和已有焊接试验数据分析,提出了适用于钢轨超窄间隙焊接电弧特性的电弧控制方法,研制了超窄间隙焊接电弧控制系统。设计了弧焊电源外特性改进电路,将现有弧焊电源外特性由平特性改为可调节斜率的下降特性,以此来增强电弧稳定性,解决“电弧攀升”问题;设计了基于Lab VIEW和NI 6251-USB采集卡的电弧电压、焊接电流采集系统,便于后期的分析研究;设计适用于超窄间隙焊接的引弧和正常焊接切换电路,以满足不同焊接阶段对预置焊接参数的要求;设计了由SMC6490四轴运动控制器、松下伺服驱动器、伺服电机、减速器组成运动控制系统,对焊枪行走路径进行精确控制,保证了焊接过程稳定性,提高了焊接质量。本文研究了超窄间隙焊接电弧控制方法,并开发了超窄间隙焊接电弧控制系统。通过多次超窄间隙焊接试验,找出了适用于超窄间隙焊接的弧焊电源外特性和焊接工艺规范。