امروزه جوشکاری با گاز محافظ و الکترود مصرفی یکی از مهمترین فرآیندهای جوشکاری به شمار می رود. جهت دستیابی به جوشی با کیفیت و نفوذ کامل، بویژه در جوشکاری ورق های ضخیم، انتخاب مناسب هندسه لبه اتصال و پارامترهای تنظیمی فرآیند ضروری است. هدف از این تحقیق، بررسی تأثیر هندسه لبه و متغیرهای فرآیند جوشکاری بر روی هندسه گُرده جوش و عرض ناحیه متأثر از حرارت (haz) می باشد. بدین منظور با استفاده از نتایج یک سری آزمایش حاصل از طراحی آزمایشات، و بهره گیری از روش های مدل سازی رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی، مدل های معناداری میان ورودی-خروجی های فرآیند توسعه یافته است. آزمایشات بر روی ورق هایی به ضخامت mm 6 از جنس فولاد api 5lx42 که به طور گسترده در صنعت خطوط انتقال گاز استفاده می شود، انجام شد. مقایسه تحلیل های آماری و بررسی نتایج آزمایش، حاکی از آن است که مدل های شبکه عصبی نسبت به مدل های رگرسیونی، دقت برازش بیشتری دارند و لذا از آن به عنوان ابزار مدل سازی، جهت پیش بینی خروجی های فرآیند نسبت به تغییر ورودی های آن بهره گرفته شد. در بخش پایانی این پژوهش با استفاده از الگوریتم تبرید تدریجی (sa)، یک تکنیک کارآمد فراابتکاری، شرایط بهینه فرآیند تعیین گردید. بهینه سازی متغیرهای ورودی بر پایه یک تابع هدف چند منظوره و برای دستیابی به جوشی با کیفیت مناسب گُرده جوش و کمترین عرض haz در sa انجام شده است. نتایج تحقیق ثابت می کند که روش پیشنهادی می تواند جهت بهبود کیفیت جوش با کمترین آسیب متالوژیکی در فلز پایه مورد استفاده قرار گیرد.