外部磁场对焊接电弧行为产生影响,改变电弧热源分布,并进一步影响焊接熔池流动。通过外部磁场改善焊接电弧形态及焊接过程熔池流动形态,是控制焊接工艺质量的有效方法。探索不同磁场条件下的电弧形态、热源分布,建立不同电流、磁场下电弧流体运动规律,为实现焊接过程控制提供理论和实践指导。本文基于磁流体动力学构建轴对称TIG焊电弧数值模型及三维TIG焊熔池数值模型,并将电弧模拟结果中的阳极表面热流密度及电流密度作为边界条件,添加到熔池数值模型中,实现电弧-熔池单向耦合计算。根据外加稳态或交变纵向磁场下的电弧及熔池数值模拟结果,发现外加纵向磁场会影响电弧形态及熔池内金属液流动状况。对于小电流TIG焊而言,当外加磁场强度为0.03 T的稳态纵向磁场时,电弧会发生整体收缩现象,且外加正向磁场时电弧收缩现象更明显,而且电弧在阳极表面附近存在扩张趋势,提高了焊接过程中的热传递效率;熔池内金属液会依据外加磁场方向的不同而发生逆时针或顺时针旋转,使高温区域金属液充分混合,而且外加正向磁场时熔池深宽比与无外加磁场时相比下降约10%,外加负向磁场时熔池深宽比与无外加磁场时相近甚至有时提高。而当外加交变频率为1000 Hz的纵向磁场时,电弧会随着磁场方向的改变而在一定范围内发生周期性变化;外加交变磁场会抑制熔池轮廓因电磁搅拌作用而发生的变形,熔池熔宽发生急剧扩张现象,但熔深并未明显改变,使得熔池深宽比大大下降。但当采用脉冲电流进行焊接时,可以抑制外加交变磁场时熔宽扩张现象,且该抑制作用会随着电流脉冲波形与外加磁场波形的不同而发生明显变化。