应用在航空航天领域的大型铝合金构件具有复杂化的趋势,传统的加工技术越来越不能满足加工需求。电弧增材制造(Wire and Arc Additive Manufacturing,简称WAAM)技术沉积效率高、材料利用率高、成本低,在制造简单大型零件方面具有优势。WAAM技术已经在工艺成形、组织结构、机械性能等方面取得了丰富的研究成果,但由于该技术稳定性还有待提高,因此还未大规模工业应用。如何对WAAM全过程进行在线监测是确保这一技术能够被广泛应用的关键。为此,本研究对铝合金WAAM等离子体/高温蒸汽辐射光谱进行在线采集和分析,以求发现新工艺下条件的物理机制,以及探索在线检测加工缺陷的可能性。取得了主要研究成果如下:首先,搭建了WAAM在线光谱检测系统,并首次将离散小波扣除背景方法应用于电弧加工光谱检测数据处理中,以提高检测精度,当小波基选为db7,层数选为5时,能有效去除光谱中的连续成分。其次,研究了焊接参数对WAAM辐射光谱特性的影响规律,发现WAAM工艺特性与光谱规律具有较强的对应关系,具体结论如下:1)增强的焊接电流导致光谱特征参数增加。在最初几层,电子密度呈下降趋势,这是由于热输入的累积导致金属的温度逐渐升高,逸出功随之降低;2)层间上升高度ILH(Interlayer Lifting Height)增大时,光谱强度急剧下降,电子密度和电子温度也会出现不同程度的下降,这是因为电弧阴极和阳极的光谱特征参数最强,ILH上升导致光谱采集位置远离阴极,光谱特征参数逐渐降低;3)保护气流量对光谱特征参数的影响未体现明显变化趋势。最后,本文通过预制污染物的方法研究了氢的谱线强度与气孔之间的关系,证明光谱诊断法检测WAAM气孔缺陷是可行的。在没有施加污染物焊接时,H I 656.28nm的强度在100至400 counts之间,气孔半径在20至40μm之间。当试样中预制低熔点的液态污染物时,气孔分布和氢线强度与无污染试样接近。当涂覆固态润滑油时,光谱中的氢线强度明显增强,气孔率也随之增加。