TANDEM模式的双丝埋弧焊由于具有高效、接头性能良好等特点,成为中厚板焊接中应用最广泛的一种方法。但由于其热输入过大,焊后组织晶粒粗大,力学性能尤其是韧性急剧下降,因此如何在保证较高焊接效率的同时控制热输入成为其在生产中进一步推广应用的瓶颈。而变极性电源埋弧焊能够利用变极性电源控制热输入和熔敷率的特点,较好的解决这一问题。本文通过研究变极性电源埋弧焊频率、占空比β及偏置量α等参数对焊缝成形和焊丝熔化速度的影响规律,为TANDEM模式的双丝埋弧焊中前/后丝工艺参数优化组合提供参考,为推动变极性电源在中厚板高效埋弧焊的应用打下基础。实验结果表明,在低于50Hz时,频率对熔深和熔宽的影响显著,熔深随频率的增加呈下降的趋势,而熔宽呈上升的趋势。在高于50Hz时,频率对焊缝熔深和熔宽的影响减弱。占空比β和偏置量α对熔深与熔宽的影响相似,熔深均随占空比β和偏置量α的增加呈递增趋势,而熔宽变化则相反。通过大量的实验和理论分析,本文建立了适用于变极性电源埋弧焊焊丝熔化速度的数学模型,该模型综合反映了占空比β和偏置量α对焊丝熔化速度的影响规律。在本实验范围内,该模型的理论计算结果与实测的焊丝熔化速度的最大偏差为9.6%,具有一定的精度,可以满足工程实践的要求。同时,对TANDEM模式的双丝埋弧焊前/后丝熔化速度进行了测定,对建立的单丝埋弧焊数学模型进行了系数修正,提高了其应用于双丝焊时的计算精度。本文还在VB环境下开发了单(双)丝多层多道埋弧焊工艺参数优化设计的工具。利用该优化工具可以实现工艺参数优化设置,对工艺人员进行工艺参数制定具有较好的指导意义,并经实例证明其具有较强的实用性和较高的精准性。