为了解决TIG焊熔深小,熔敷率低,高速焊时成形差的问题,本论文通过改变钨极型式和活性元素引入方式,提出了一种高效活性焊接方法——耦合电弧钨极GPCA-TIG(Gas Pool Coupled Activating TIG)焊接方法,可在大电流高速焊接下获得良好的焊缝成形,增加焊缝熔深。耦合电弧钨极GPCA-TIG焊通过改变钨极尖端型式,将其分割成四份,使电弧压力明显低于相同规范下的普通TIG焊电弧压力,可应用在高速度焊接中,提高焊接生产效率。同时采用双层气体引入活性元素O,使操作更方便,并能有效防止钨极和熔池金属氧化。其中,引入活性元素O不但能降低熔池金属的表面张力,改善高速焊中的咬边、驼峰焊道等成形缺陷,而且还能使得熔池金属表面张力温度系数变为正值,Marangoni对流由熔池周边向熔池中心流动,焊缝熔深显著增加,焊缝成形良好。针对耦合电弧钨极GPCA-TIG焊接方法,进行了电弧特性研究。随着钨极直径、弧长和钨极伸出长度的增大,耦合电弧钨极的最小稳定起弧电流呈现增大的趋势。采用静态小孔法测量电弧压力,比较了普通钨极TIG电弧压力和耦合电弧钨极TIG电弧压力,分析了焊接工艺参数对电弧压力的影响规律,发现耦合电弧钨极可显著降低电弧压力。采用探针法测量了电弧阳极电流密度分布,分析了弧长和钨极伸出长度对阳极电流密度分布的影响规律,发现在相同焊接条件下耦合电弧钨极TIG电弧的阳极电流密度峰值明显小于普通TIG电弧的。并采用电弧光谱法对比分析了采用普通钨极和耦合电弧钨极、有和无外层气体时的电弧温度以及电弧中不同位置的温度。在电弧特性的研究基础上,进行了耦合电弧钨极GPCA-TIG焊工艺试验。通过比较普通TIG焊、耦合电弧钨极TIG焊和耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的焊缝表面成形和熔深,发现耦合电弧钨极GPCA-TIG焊由于综合了耦合电弧钨极和外层活性气体的作用,可较好地改善焊缝表面成形和增加熔深,避免了驼峰和咬边的产生。本论文通过对耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的电弧特性和焊接工艺研究,认为该方法可较好地改善普通钨极TIG焊接熔深小,大电流高速焊接成形差的不足。与以往的活性TIG焊接相比,由于不需要手工涂覆活性剂,不需要精密的气体配比器,钨极氧化较轻,同时设备投入较少,这都将大大拓展耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的应用前景。