旋转电弧TIG(Tungsten Inert Gas)焊是将旋转电弧传感器应用于TIG焊上的一种焊接方法,既有普通TIG焊的各种优势,又能够跟踪焊缝,易于实现焊接自动化,有着越来越广泛的应用前景。由于旋转电弧TIG焊是利用电弧直接加热母材和焊丝形成焊缝,因此电弧的形态、行为以及它的稳定性对于焊接过程和焊接质量有着重要的影响。本文首先根据磁流体动力学理论以及一定的假设建立了旋转TIG焊和非旋转TIG焊电弧可以共用的数学模型,区别在于计算时是否添加离心力。使用商业CFD软件FLUENT进行模拟,并利用UDF对FLUENT进行二次开发以扩展其功能。然后分别模拟出非旋转和旋转TIG电弧的温度场、速度场和压力场,经过对比发现旋转的TIG电弧和非旋转的TIG电弧等离子体的形态、温度、速度和压力分布基本一致,电弧的旋转并没有明显的影响,因为TIG电弧的挺度较好,离心力和电磁力相比可忽略不计。然后搭建高速摄像平台,通过试验对模拟结果进行验证,结果发现试验与模拟吻合度较高。对于旋转TIG焊接电弧的稳定性,本文选取了6个参数进行研究,分别为焊接电压、焊接电流、焊接速度、气体流量、旋转频率和钨极伸出长度。通过高速摄像系统平台以及同步信号采集系统获得焊接过程的图像,以及电流电压循环图,试验结果表明外加的焊丝对电弧的形态产生明显的影响;焊接电压、焊接电流和旋转频率对电弧稳定性有明显影响,在本文试验参数范围内电压和旋转频率增大会降低电弧稳定性,电流增大则会提高电弧稳定性,焊接速度、气体流量和钨极伸出长度对电弧稳定性的影响不大。