双钨极氩弧焊作为一种新型的高效焊接方法,克服了单钨极氩弧焊本身所存在的热输入量小、熔敷效率低、焊接速度慢等诸多缺点,能够在大电流下保持小的电弧压力,避免了在增加熔敷率的同时,过大的电弧压力所导致的熔穿及咬边等焊接缺陷的产生。因此,双钨极氩弧焊在对焊接质量以及焊接效率有严格要求的场合具有广泛的应用前景。在焊接过程中,采用两种或两种以上的混合气体进行保护,克服了单一气体在作用过程中的局限性,充分发挥混合气体中各个组分的优势,保证了焊接质量,提高了焊接效率,也使焊缝成形得到了改善。本课题针对双钨极氩弧焊过程中的热物理现象,以及双层气体保护下TIG电弧的各种行为进行了以下几个方面的研究工作。首先,根据连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及麦克斯韦方程,建立了双TIG电弧全耦合求解条件下的三维稳态模型,研究了其电弧所涉及的温度场、流场以及电磁场之间的耦合机理。在该模型的建立中,基于双TIG实际焊接中所涉及的物理过程及电弧内部多场耦合的原理分别对其所涉及的温度场、流场及电磁场选定相对应的控制方程,并根据实际情况为各个控制方程确定合适的边界条件,建立双TIG电弧的全耦合有限元模型,并根据大型有限元分析软件COMSOLMultiphysics对其进行求解,同时获得了不同钨极间距、不同弧长条件下双TIG全耦合电弧内部温度场、流场、电磁场、电弧压力、电流密度以及电磁力等分布特征,并对这些结果进行了对比分析。结果表明：a)对于单TIG电弧而言,在全耦合条件下,所得电弧温度、电流密度、等离子体速度的最大值都出现在阴极附近,并在靠近阳极附近的过程中逐渐降低,且温度场呈典型的钟罩形,最高温度接近20000K,与已有实验研究结果吻合良好。d)在不对称电流条件下,电弧的温度场、电流密度、磁场线、电磁力贡献、电弧压力以及等离子体的速度场的分布不再呈现对称分布,且偏向电流较大的一方,随着电流差值越大,这种趋势也会越大。e)与单TIG电弧相比,耦合电弧的最高温度、等离子流速、电流密度以及电弧压力等都明显减小,且阳极表面电弧压力和电流密度的分布不能再用高斯分布描述,电磁力在阴极附近的分布也有所差异。c)随着钨极间距的增大,两束电弧的耦合程度越来越弱,当钨极间距增大到一定数值时,两束电弧将解除耦合,成为两束单独的电弧。此外,随着钨极间距的增大,电弧的最高温度、电流密度、等离子流速以及电弧压力等均会先降低再增加,电弧压力还会出现双峰分布。d)在不同弧长条件下,电弧的最高温度、电流密度、等离子流速以及电磁力等虽有略微的增加,但对它们的影响不是很大。电弧的拉长或缩短使得电弧的形态分布更为集中或者扩展,因而也影响了电弧压力的分布,使其随着电弧长度的减小而有所增加。其次,对于混合气体的处理,采用了分层处理,即两种不同种类的气体不同于传统均匀混合的处理方法,而是分成了两层,里面一层充氩气,外面一层充氦气,以便研究气体间的相互作用。在建立该模型的过程中,除了连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及麦克斯韦方程,还用到了扩散传质方程。在对双层气体保护下的TIG电弧行为进行求解计算时,得到的结果是：a)外层氦气的加入明显的影响了电弧的形态,使其不再呈现典型的钟罩形分布,且电弧的最高温度有所降低,但整体上的分布规律基本上没什么变化。b)电弧电流密度、等离子流速、电磁力的分布规律虽有所变化,但不是很大,除了与该模型的精度有关外,还与分层区域的大小有关。c)由于电弧等离子体的流速降低,使得双层气体保护下TIG电弧对阳极表面的电弧压力有所降低。