近些年，A-TIG焊由于普遍存在涂敷工序复杂、活性剂配方开发时间过长以及活性剂的引入量不易精确控制等缺点限制了它的广泛应用。电弧辅助活性TIG焊，即AA-TIG焊（Arc assisted Activating TIG Welding）是根据活性TIG焊提出的一种新型的活性焊接方法。为了进一步提高焊接生产效率，本课题组在AA-TIG焊的基础上提出了耦合电弧AA-TIG焊，并进行了初步试验研究。在焊接方向上，辅助电弧在前，通入一定配比的惰性气体（如Ar、He等）与活性气体（如CO₂，O₂等）的混合气体作为保护气，采用较小的焊接电流。主电弧在后，通入惰性气体（如Ar、He等）作为保护气体，采用较大的焊接电流。焊接过程中两个电弧同时引燃施焊，该方法焊接过程稳定而且容易实现自动化焊接，进一步提高焊接生产率。电弧特性的研究对耦合电弧AA-TIG焊缝成形机理的研究以及对该焊接方法的改进具有重要意义。本文在上述试验的基础上研究了耦合电弧AA-TIG焊的电弧特性，并对该方法的优越性作了简单分析，结合电弧特性初步探讨了其焊缝成形的机理。试验包括三部分：首先是搭建耦合电弧AA-TIG焊电弧特性测量分析平台，主要包括耦合电弧形态的采集系统、电弧压力测量系统、阳极电流密度测量系统、阳极温度场测量系统、电弧电压采集系统以及焊接工艺试验平台。其次是进行了耦合电弧AA-TIG焊电弧特性的测量与分析，主要包括5部分内容：（1）采集耦合电弧AA-TIG焊电弧形态，结果表明：2mm钨极间距条件下，焊接电流、弧长对耦合电弧的形态影响较小，耦合电弧AA-TIG电弧形态跟传统单弧形态相近，均呈现钟罩型；而在4mm钨极间距条件下，由于受到主弧与辅弧非对称因素的影响，随着弧长与电流的变化，耦合电弧形态发生偏转，电弧形态均向主弧一侧偏转；与传统单弧TIG比，耦合电弧轴向横截面积变化梯度较小。（2）测量耦合电弧AA-TIG焊电弧压力，结果表明：与传统单弧相比，耦合电弧AA-TIG焊的电弧压力要显著降低，并且在2mm钨极间距条件下，随着焊接电流的减小、弧长的增大以及辅助电弧中氧含量的减小其电弧压力峰值减小；随着钨极间距的增大，耦合电弧AA-TIG电弧压力分布由高斯分布向双峰分布过渡。（3）对耦合电弧AA-TIG焊的阳极电流密度进行测量，结果表明：在2mm钨极间距条件下，耦合电弧AA-TIG焊阳极电流密度的分布均服从高斯分布，且随着焊接电流的增大，电流密度峰值显著增大，随着弧长的增大电流密度峰值降低，氧气流量对电流密度峰值的影响较小；而随着钨极间距的增大，电流密度的分布由高斯分布向双峰分布过渡，且主电弧处的电流密度峰值大于辅弧处的电流密度峰值。（4）测量耦合电弧AA-TIG焊阳极温度的分布，结果表明：在相同的焊接规范下，工件上的同一个测量点，传统单弧TIG焊的温度高于耦合电弧A A-T I G焊，随着钨极间距的增大耦合电弧中心处温度降低，边缘处温度升高，即钨极间距较小时温度更为集中。（5）对耦合电弧AA-TIG的电弧电压进行采集，结果表明：耦合电弧AA-TIG焊的主弧电弧电压大于辅弧电压且均小于相同电流条件下的传统单弧TIG的电弧电压；随着弧长的增大，耦合电弧AA-TIG焊的主弧电压与辅弧电压变化规律相同。其三是进行了焊接工艺试验验证，通过工艺试验表明：相比传统单弧TIG焊，耦合电弧AA-TIG焊的焊接效率提高、应用范围更广，其能够一次焊透8mm厚的304不锈钢板，焊缝熔深为传统TIG焊的2-3倍；在500mm/min的焊接速度下，其焊缝表面成形良好且焊缝熔深有所提高；在1200mm/min的焊接速度下焊接2mm厚的不锈钢板单面焊双面成形。本文最后结合电弧特性对耦合电弧AA-TIG焊焊缝成形机理进行了简要的分析认为：耦合电弧AA-TIG焊焊缝熔深增加的机理主要是氧元素的引入改变了不锈钢熔池表面张力温度梯度系数，使Marangoni对流方式发生改变，液态金属更容易向焊缝底部流动，从而显著的增大了焊缝熔深；而耦合电弧AA-TIG高速焊接时焊缝成形良好是电弧特性和氧元素共同影响的结果，氧的引入降低了熔池金属的粘度，电弧压力显著降低使得熔池金属后排作用力减小，从而熔池金属更容易回流填满弧坑，改善焊缝成形。由此说明，耦合电弧AA-TIG焊接法在保证焊接质量的前提下，提高焊接生产效率，节约生产成本，是一种具有潜在开发价值的焊接方法。