在熔化极气体保护焊(GMAW)中,驼峰是限制焊接速度提高的一个重要缺陷。在相同线能量下,双丝GMAW能在一定程度上抑制单丝焊接缺陷,但在焊接速度进一步提高后依然产生驼峰缺陷。三丝GMAW能在更高焊接速度要求下获得良好焊缝,抑制驼峰形成,实现高效焊接。近些年来,单丝GMAW驼峰的形成机理和双丝GMAW抑制驼峰的机理有一定的研究但并未形成统一的理论,而对于双丝驼峰形成机理以及三丝GMAW抑制驼峰的机理,鲜有学者对其进行研究。因此,本文基于计算流体力学软件FLOW-3D,建立符合单/双/三丝高速GMAW熔池的三维瞬态数值模型,同时利用高速摄影系统获取焊接过程中的熔池形态照片,通过工艺实验获取焊缝,与模拟结果对比佐证。通过数值分析和实验相结合的手段,本文系统地研究了单丝驼峰形成机理、双丝焊抑制单丝驼峰缺陷机理、双丝驼峰形成机理以及三丝GMAW抑制驼峰缺陷的机理。研究发现,单丝GMAW在焊接速度1.5m/min时形成驼峰焊道。驼峰形成过程中,熔池内液态金属高速向后流动并在熔池尾部堆积,液态金属通道形成、拉长、收缩并提前凝固阻断回流,导致驼峰形成。分析发现,电弧下方凹坑区液态金属流的强大后向动量是造成液态金属通道形成的重要原因,同样,液态金属通道区域内液态金属相对较高的后向动量也是液态金属通道拉长的主要原因,表面张力是引起液态金属通道收缩的主要原因。减小液态金属流的后向动量是抑制驼峰的有效手段之一。相同线能量下,双丝GMAW在焊接速度2.1m/min时仍然得到形态良好的焊缝成形。分析发现,双丝GMAW引导熔池中存在一种“推-拉”的流动模式,有效抑制液态金属流的后向动量。另一方面,双丝熔池互通性良好,后丝电弧压力较小时其下方凹坑区的熔池具有一定的厚度,对后丝熔滴的冲击力起到缓冲的作用,抑制了液态金属的后向动量。因此,双丝GMAW可抑制驼峰形成。相同的线能量下,双丝GMAW在焊接速度2.7m/min时形成了驼峰焊道。研究发现,双丝驼峰的形成机理与单丝驼峰基本一致,都出现了液态金属高速后向流动和液态金属通道动态变化的现象。在高速GMAW中,双丝熔池过长,电弧压力集中分布在共熔池的前部分令熔池变形不均,后丝凹坑区液态金属层过薄使得共熔池的互通性变差,对后丝熔滴的缓冲作用大大削弱,同时引导熔池中“推-拉”流动模式对液态金属后向流动的延缓作用也无法顺利地传递到跟随熔池中。同时,整个过程中表面张力对液态金属通道收缩效应的影响并不显著。相同的线能量下,三丝GMAW在焊接速度2.7m/min时仍然获得了良好的焊缝成形。研究发现,三丝GMAW共熔池中同样存在“推-拉”的流动模式。由于三丝共熔池中电弧压力与熔滴冲击力分布较为均匀且相对值较小,互相连通的共熔池又起到了协同缓冲的作用,因此三丝共熔池未出现局部变形过大的情况,“推-拉”的流动模式能真实有效地延缓液态金属的后向流动趋势,抑制驼峰缺陷的产生。在三丝GMAW中,适当提高引导丝的电流有利于形成互通性好、熔宽分布均匀的三丝共熔池,形成明显的“推-拉”流动,获得形态良好的焊缝。