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活性焊接法,简称A-TIG(Activating flux TIG)焊,是一种基于TIG焊的高效焊接方法,焊接时通过在待焊板材的表面涂上一层很薄的表面活性剂,从而使TIG焊时熔深大大增加。目前对于活性剂增加熔深机理的研究表明：根据不同材料,焊接时活性剂所起的作用不同,对于铁合金而言,熔池表面张力温度系数改变是其熔深增加的主要原因。电弧辅助活性TIG焊(Arc assisted Activating TIG Welding)即AA-TIG焊,通过向辅助电弧的保护气体中添加少量活性气体02或CO2引入活性元素,使表面张力温度系数发生改变,进而影响熔池的对流模式,同样可使焊缝熔深显著增加。本文建立了AA-TIG焊接熔池的三维瞬态数学模型,运用FLUENT软件对熔池行为进行了数值分析。首先,分析了TIG熔池中的主要驱动力—浮力、电磁力、表面张力单独作用时对熔池温度场及流场的影响。结果表明：浮力驱使熔池流体由中心流向周边,但流速很小,可以忽略；电磁力驱使熔池流体由周边流向中心,且随电流的增大影响愈加明显；表面张力对熔池流体流动的影响最复杂,当表面张力温度系数为负时,表面张力驱使熔池流体由中心流向周边,当表面张力温度系数为正时,熔池流体由周边流向中心,当表面张力温度系数是与活性元素活度有关的函数时,熔池中会存在多个涡流；在小电流TIG焊时,影响熔池对流行为的主要是表面张力,电磁力次之,浮力最弱。其次,针对分离电弧AA-TIG焊和耦合电弧AA-TIG焊,分析了活性元素氧在熔池表面均匀分布时,氧含量对熔池温度场及流场瞬态变化过程的影响。结果表明：随氧含量的增加熔池熔深增加、熔宽减小,当达到一定氧含量时,熔深和熔宽均不再变化；分离电弧AA-TIG焊和耦合电弧AA-TIG焊时由于熔池温度场分布的不同,造成了不同氧含量下流场的不同,进而影响熔池形貌；在本文参数下,氧元素增加焊接熔深的最佳值为500ppm。最后,根据试验测得的AA-TIG焊时氧元素在熔池表面的不均匀分布,对熔池模型进行了改进,模拟分析了氧元素在两种不同分布情况下对熔池温度场及流场的影响。结果表明：在不考虑高氧含量时熔池中可能形成氧化物的前提下,只要熔池表面的氧含量高于该熔池表面高温区域内表面张力温度系数发生改变时的临界氧含量,熔深都可以有效增加,但在临界氧含量时,熔深最深。