热丝K-PAW(KeyholePlasmaArcWelding)是在穿孔型等离子弧焊的基础上，填加可预热的填丝系统，使其在保持穿孔型等离子弧焊优质焊缝的基础上，大幅度提高熔敷速度，减小熔合比和熔池过热度,更好的控制焊缝成形，在未来将会具有很大的发展前景。K-PAW焊接过程中的小孔稳定性对焊接质量有着重要影响，研究穿孔型等离子弧焊填充焊丝后小孔的稳定性，将对优化热丝穿孔型等离子弧焊焊接工艺有重要意义。在深入分析穿孔型等离子弧焊焊缝成型特点的基础上，我们建立熔池、小孔、熔滴相互作用的三维数学模型。采用双椭球和锥体的组合热源，根据小孔深度动态调整锥体热源高度。利用VOF法追踪气液界面，并在小孔内的气液界面施加双椭圆电弧压力，在熔池中考虑电磁力、表面张力、浮力、重力、辐射、对流的影响。利用焓孔技术解决液态金属凝固时相变潜热和动量损耗问题，采用基于压力速度耦合的PISO算法解决液态熔池中压力速度耦合的问题。对软件进行二次开发，在熔池上方加入具有一定热量和速度的熔滴，依据能量守恒定律求出一定预热电流、送丝速度下焊丝被加热到的温度，进而求出焊丝进一步熔化被加热到过热熔滴需要吸收电弧的热量，解决了电弧在预热焊丝填充后的能量损耗问题。在所建立的模型基础上，改变焊接电流及送丝速度来探究其对熔池小孔稳定性的影响。在一定工艺条件下，焊接电流由135A增大到140A，可以实现穿孔，小孔深度增大22.45%，小孔壁上液态金属最大流速及最大压力分别增大4.83%、4.18%。焊接电流增大，穿孔时间减少，150A焊接电流较140A焊接电流的穿孔时间减少8.29%。穿孔过程中小孔前壁液态金属具有较大的向下流速，被电弧压力挤压出的液态金属大部分最后从小孔后壁向上汇集到熔池后方。熔池中添加焊丝后，小孔都容易闭合。熔池前方添加焊丝后，会削弱小孔前壁液态金属的向下流速，促使小孔形成的驱动力减弱，但是熔池后方添加焊丝后会阻碍液态金属顺利从小孔中被排出，小孔更容易闭合。添加带有一定能量、动量的熔滴后，熔池、小孔内的液态金属最大流速及压力增大，穿孔时间延长，0.5m/s、1.0m/s送丝速度下，穿孔时间分别较不填丝焊延长7.82%、16.35%。开展了一系列热丝填充穿孔型等离子弧焊实验，实验结果验证了模型的正确性，焊缝截面的宏观形貌及拍摄的背部小孔尺寸与模拟结果吻合良好。