针对现有连续超声辅助电弧焊中,超声利用效率低、焊接过程调控单一等问题,提出了脉冲超声辅助电弧焊新方法。该方法是通过控制超声电源的电流输出波形,实现脉冲超声输出。文中介绍了新型脉冲超声辅助电弧焊接系统,并研究了电弧空间的脉冲超声场分布特征,以此为基础研究了脉冲超声对电弧、熔滴过渡的影响规律,并与连续超声作用下的电弧、熔滴过渡行为进行了对比分析,获得了脉冲超声、连续超声对电弧、熔滴过渡的作用关系。采用理论分析和数值计算详细讨论了脉冲超声作用下的电弧、熔滴过渡变化机理。在电弧、熔滴过渡的研究基础上,以2A14铝合金为例,研究了脉冲超声-MIG焊接工艺。为今后脉冲超声辅助电弧焊接的推广应用提供了理论与试验基础。首先,通过驻波方程理论建立了脉冲超声场数值模型,对电弧空间的脉冲超声场的分布特征进行了求解计算,结果表明脉冲超声基-峰值各个阶段的声场空间分布趋势相同,不同之处主要体现在声场强度大小上,随振幅的增加声场强度随之增加。同时,声传播介质的波长越短电弧空间声场分布越复杂,第一谐振高度的最大声压明显大于其它谐振高度;随谐振高度增加,最大声压值逐渐减小。接下来以电弧空间声场分布特征为基础,研究了脉冲超声对电弧、熔滴过渡的影响规律。在电弧形态方面。低频脉冲超声（～20 Hz）时,获得了一种脉冲变化的电弧形态,即脉冲峰值阶段电弧压缩程度明显大于脉冲基值阶段的电弧压缩程度,随脉冲频率改变,电弧发生明显的脉动变化;高频脉冲超声（20 Hz～）时,低频脉冲作用下的脉动电弧形态被一种相对稳定压缩的电弧形态取代。当超声平均输出功率相同时,与连续超声相比,高频脉冲超声对电弧形态的影响更显著,能够获得相对更高效的超声作用效果;高频脉冲超声对电弧压缩、增加单位弧长电压降的影响趋于峰值功率下连续超声的作用效果。在滴状过渡中,脉冲超声谐振高度附近,弧长急剧压缩,滴状过渡转变成了一种混合过渡,该过渡包括滴状过渡与短路过渡;脉冲超声频率小于20 Hz时,MIG弧长脉动明显,当脉冲频率增加到20 Hz以上时,弧长基本稳定压缩;与普通MIG相比,脉冲超声-MIG熔滴过渡频率增加明显,随着脉冲超声频率的增加,其熔滴过渡周期变化不大。在短路过渡中,与普通MIG相比,谐振高度附近的脉冲超声-MIG的过渡频率增加最为明显;脉冲超声频率为20 Hz和50 Hz时,脉冲超声-MIG的短路过渡周期明显小于其它脉冲超声频率作用下的短路过渡周期;脉冲超声作用下的短路过渡U-I循环图范围明显缩小,焊接过程稳定性得到提高。与连续超声作用下的熔滴过渡相比,脉冲超声在促进熔滴过渡方面效果更佳。采用理论分析与数值模拟相结合的方式,对脉冲超声作用下的电弧、熔滴过渡变化机理进行了研究。通过数值模拟发现,与普通电弧相比,超声电弧的电弧电压、电弧最高温度和电弧压力均有所提高;结合理论推导,电弧内部粒子动能增加是超声-电弧温度提升的根本原因;电弧热惯性是引起低频脉冲超声作用下电弧形态脉动变化的直接原因。根据通过静力平衡理论可知,脉冲超声-MIG中的声辐射力弥补了重力和等离子体流力的损失,声辐射力是促进熔滴过渡的根本原因;结合数值模拟,高频脉冲超声对熔滴的作用效果,趋近脉冲峰值大小的连续超声对熔滴过渡的影响。以2A14铝合金为研究对象,对脉冲超声-MIG焊接工艺进行了研究。1 Hz的脉冲超声被采用时,焊缝获得了清晰的鱼鳞纹,脉冲频率增加到5 Hz后,焊缝表面光滑,鱼鳞纹消失;与普通MIG相比,焊缝熔深逐渐增加,熔宽变化不明显。引入脉冲超声后,普通MIG熔合线附近的柱状晶转变成了等轴晶,此区域的晶粒尺寸和第二相尺寸明显减小,焊接接头的显微硬度和抗拉强度均得到了一定程度地提高。当连续超声-MIG的超声功率等于脉冲超声-MIG的峰值功率时,二者对焊缝成形、焊缝显微组织和接头性能的改善程度相当,由此可知说明,脉冲超声对焊接过程的调控效果更佳明显,超声利用效率得到极大提升。