活性钨极氩弧焊（A-TIG）是一种特殊的TIG焊接方法,该方法具有大幅增加焊缝熔深、提高生产效率、改善焊缝成形的突出优势。在工业生产中拥有广阔的应用前景,但当前对于熔深增加机理缺乏统一认识,限制了其在工业领域中的进一步应用。目前科研工作者对熔深增加机理普遍所接受的理论为:电弧收缩理论和表面张力改变理论,但研究结果却存在很大差异。电弧收缩理论主要通过电弧形态和数值模拟来研究,研究结果受实验设备和模型假设的影响,导致形成的结论差异较大;表面张力改变理论主要通过数值模拟和示踪粒子法研究,模拟结果受模型假设的影响,与实际焊接条件差距过大,示踪粒子法用于判断熔池金属的流动模式,不能获取熔池表面张力数据,导致认识不清熔池金属表面张力的变化规律;并且现有的研究没有将电弧和熔池热物理行为有机的统一起来,从而使A-TIG焊熔深增加机理尚未形成统一认识。首先搭建了电弧空域光谱、电弧形貌及电信号、熔池表面温度和熔池振荡测量系统,实现了电弧光谱、电弧形貌及电信号、熔池表面温度和激光视觉熔池振荡频率信息的采集,研究了不同活性剂对TIG焊电弧和熔池热物理行为的影响。其次利用电弧空域光谱和电弧形貌及电信号采集系统,研究不同活性剂对TIG电弧空域光谱特征及电弧温度场的影响。研究结果表明:Ti O2并不会对TIG焊电弧行为和电弧温度场产生明显的影响;B2O3、Si O2焊接时能够进入电弧空间,并引起电弧电压升高和电弧收缩现象;B2O3、Si O2引起的电弧收缩对整个电弧电子温度场的影响不大。氯化物活性粒子（NaⅡ）布满电弧空间;使电弧形貌发生收缩,电弧电压升高;电弧收缩引起电弧温度场集中,使阴极区附近、弧柱区附近及阳极区附近的电弧电子温度大幅上升。氟化物活性粒子（AlⅠ、MgⅡ、CaⅡ）布满整个电弧空间,电弧电压均升高,但未使电弧形貌发生收缩现象;氟化物活性剂均增加电弧阳极区附近的电弧电子温度,温度增加的幅度与活性剂在熔池表面的热解离及带电粒子复合时释放的电离能有关。第三利用红外测温系统,研究不同活性剂对TIG焊熔池表面温度的影响。研究结果表明:氧化物活性剂均使熔池表面整体温度发生下降;B2O3和Si O2作用下的熔池表面温度梯度明显减小,Ti O2作用下的温度梯度略有增加,对熔池表面温度场的影响较大。Na Cl活性剂使熔池表面整体温度发生略微下降;Na Cl作用下的熔池表面温度梯度基本无变化,对熔池表面温度场的影响较小。碱金属氟化物（Na3Al F6）活性剂使熔池表面整体温度和温度梯度都明显减小;碱土金属氟化物（Mg F2、Ca F2）活性剂使熔池表面整体温度和温度梯度增加,对熔池温度场存在一定影响。最后利用熔池振荡原理建立的表面张力测量系统,研究不同活性剂对TIG焊熔池表面张力及熔深增加机理的影响。研究结果表明:氧化物活性剂使不锈钢TIG焊熔池平均表面张力温度梯度系数由负变正;氯化物活性剂未改变熔池平均表面张力温度梯度系数;氟化物活性剂能够使熔池平均表面张力温度梯度系数存在两种状态,当熔池表面平均温度较低时,熔池平均表面张力温度梯度系数为负,当熔池表面平均温度较高时,熔池平均表面张力温度梯度系数为正。结合电弧温度场变化特征、熔池表面温度场变化特征,发现三种不同类型活性剂对熔深增加的机理各不相同:氧化物活性剂增加熔深的主要原因是熔池表面张力温度梯度的改变;氯化物活性剂增加熔深的主要原因是电弧收缩;氟化物活性剂增加熔深的主要原因是氟化物活性剂能够引起电弧和熔池温度升高,降低熔池表面张力绝对值,促使熔池金属流速增加,而不是电弧收缩。