穿孔型等离子弧焊接是一种高效的焊接方法,因其能不开坡口一次焊透较厚的工件而受到人们的重视。当加入热丝填充之后,强大的等离子电弧压力产生的熔池上表面下榻以及咬边等缺陷就会得到很好的弥补。所以深入分析穿孔型等离子弧焊作用机理,研究焊接过程中小孔熔池的变化过程以及熔滴对小孔的影响,对穿孔型等离子弧焊接工艺的发展具有深远的理论指导意义。本文首先进行了穿孔型等离子弧焊接工艺试验,利用高速摄像的方法拍摄了不同工艺参数条件下工件背面小孔在焊接时的演变过程。通过分析发现在其他参数不变的条件下,焊接电流120A为等离子弧焊接持续穿透6mm厚度304不锈钢的临界电流。以工艺试验为依托,分析了穿孔过程能量分配规律,提出了随穿孔深度增加,能量逐渐衰减的热-力耦合模型,衰减规律随穿孔深度二次变化。利用此模型计算模拟了不同焊接工艺参数下穿孔型等离子弧焊接穿孔过程,得到了不同时刻熔池的流动状态及小孔形状尺寸变化,通过对比发现计算结果与实际结果基本吻合,并对现有模型进行研究,对比得出现有模型与改进后模型的优缺点,为后续研究奠定了基础。另外,本文对热丝填充穿孔型等离子弧焊接工艺过程进行研究,采用0.5m/min与1.0m/min两种不同的送丝速度对304奥氏体不锈钢进行时间递增的多次焊接,得到了不同时刻熔深及熔宽尺寸。对熔滴过渡进行高速摄像,分析发现熔滴过渡方式为搭桥过渡,并得到了熔滴过渡频率以及熔滴的尺寸等。通过深入分析建立了加入热丝之后的热力耦合模型,通过计算模拟得到了熔滴过渡对小孔和熔池的影响,最后通过实验验证了计算模型的正确性。在建立热-力耦合模型的基础上,通过对热丝穿孔型等离子弧焊小孔动态过程演变的研究,获得了填充热丝对焊接熔池及小孔的影响规律,为推广穿孔型等离子弧焊接在工程实践中的应用打下良好基础,并对其工程生产具有较强的理论指导意义。