CO₂气体保护焊（简称CO₂气保焊）是成本低、变形小、抗油锈、效率高、易于实现自动化等特点的焊接方法,主要应用在中、薄板和全位置焊接。短路过渡是CO₂气保焊广泛采用的一种熔滴过渡形式,在细焊丝、小电流和低电压的条件下实现,飞溅大和焊缝成型差,因此,如何控制CO₂气保焊的焊接接头质量是一个重要的研究课题。CO₂气保焊焊接头质量是由熔池行为所决定的,而短路过渡过程中的熔滴行为对熔池行为会产生重要影响,所以研究CO₂气保焊短路过渡时焊接参数对熔滴与熔池行为的影响对控制焊接接头的质量有重要意义。围绕熔滴与熔池行为,本文主要从事的研究工作如下:从CO₂气保焊的特点和熔滴短路过渡的机理出发,通过对熔滴的行为规律进行深入研究,根据“质量—弹簧”理论分析了焊接参数对焊短路过渡过程熔滴行为的影响。借助MATLAB的数值分析平台,模拟了焊接电流对熔滴的尺寸形状及过渡频率的影响,并对熔滴上的主要作用力进行了分析。研究表明:电磁力、熔滴的重力、等离子流拉力随着电流的增大是逐渐增大的。在同一电流下,随时间增加熔滴持续长大,各力随时间的增加而增大,电磁力随时间以曲线形式增长,重力和等离子流拉力随时间的变化近似线性增加。熔滴长大的不同阶段,其受力大小不同。随着电流的增加,熔滴的位移逐渐变小,熔滴的平均质量下降,熔滴过渡频率增大。在短路过渡CO₂气保焊的实际焊接过程中,当前焊接温度场模拟采用的热源模型中往往忽略熔滴带入的热量对熔池温度场的分布会产生重要的影响。本文建立了适合于CO₂气保焊的双椭球电弧热源与熔滴热源相叠加的一种新型复合热源模型;利用有限元软件ANSYS对低碳钢焊件的温度场动态演变规律进行了模拟和计算,并通过实验进行验证。研究结果表明,利用复合热源模型比单一的双椭球热源模型的模拟结果更接近于实验测试结果,验证了改进复合热源模型的准确性、有效性与实用性。在上述研究基础上,结合CO₂气保焊焊接工艺性能特点,用ANSYS软件研究焊接参数与熔池几何形状之间的关系,进行相应的焊接工艺实验,并且对模拟结果和实际测量值之间的误差进行了简单分析。本文的研究成果不仅揭示了CO₂气保焊短路过渡过程的熔滴与熔池行为的演变规律,也为得到焊接工艺的制定提供理论依据。实验验证结果说明用ANSYS所建立的模型得到的计算结果基本合理可信。