在中国制造2025战略的要求下,如何通过材料的革新使高速载具轻量化成为重要议题。高强钢三明治板因其具有比强度高、比高度大、吸能性好的优点,为高速载具轻量化提供了极具潜力的解决方案。如何有效连接芯板与面板一直是金属三明治板加工过程的首要难题。为弥补激光焊高强钢三明治板T型接头焊缝宽度,根部存在明显间隙的缺陷,本文提出一种新的焊接方法,焊剂片约束电弧焊（FBCA）方法,用来加工制造高强钢三明治板。针对FBCA焊接T形接头过程中的焊剂片约束机理、电弧行为、熔滴过渡特性和电弧稳定性的问题,本文搭建了一套完整的FBCA焊接T形接头设备平台以及采集电弧行为的高速摄像系统和采集焊接过程中电信号的实时电流-电压采集系统。系统地研究了FBCA焊接T形接头的方法及设备,超窄间隙焊道内焊剂片对电弧的约束机理,不同工艺下FBCA焊接T形接头过程中的焊缝成形机理,不同工艺对FBCA焊接T形接头电弧行为的影响规律,不同工艺对FBCA焊接T形接头熔滴过渡特性及其电弧稳定性问题。并对最优工艺下的FBCA焊接T形接头焊缝的显微硬度,微观组织和力学性能进行了系统研究,最后提出了FBCA焊接高强钢三明治板的设备方法,论证了FBCA焊接方法用于高强钢三明治板生产的优势和可行性。此项工作的完成,系统性地提出了一种新的极具潜力的FBCA焊接方法,为进一步认识在超窄间隙焊道内,焊剂片作用下的电弧行为机理提供了系统性的理论支持,丰富了电弧物理内容,为FBCA焊接方法提供了工艺基础,同时为将FBCA焊接方法用于高强钢三明治板生产加工提供了有效的实践方法。具体获得了以下研究成果:成功实现了FBCA焊接T形接头。通过大量焊接实验,发现焊偏,焊漏与气孔夹渣是FBCA焊接T形接头过程中的主要缺陷。通过建立T形接头单侧焊漏模型,发现焊丝偏移量（Δx）、焊接电流（I）、焊根部表面长度（Lr）是影响焊缝侧漏的主要因素,控制焊丝对中运动误差小于1 mm时,可以有效防止焊偏,同时添加铜焊接垫片可以有效预防焊漏。而焊缝夹渣和气孔则主要由于焊剂片倒塌导致,外置贴片法可有效保证焊剂片状态稳定,避免焊缝夹渣和气孔。通过开展对焊剂片高温状态的研究和对比贴服焊剂片前后电弧行为的讨论,获得了焊剂片约束电弧的作用机理。其主要体现在三个方面:1.固壁约束作用（SWCE）:固态焊剂片不导电,绝缘的焊剂片可以有效防止电弧与侧壁导电,从而抑制电弧攀升现象,提高电弧燃烧稳定性。同时固态的焊剂片对电弧施加挤压效果,改变电弧形貌,从而相应改变熔滴过渡特性;2.热压缩效应（TCE）:焊剂片高温熔解,会带走大量电弧热量,从而调控电弧在坡口内的热量分布,改变面板和芯板熔深,同时,焊剂片熔解会对压缩电弧斑点,进一步改变电弧形貌和熔滴过渡形式;3.自造气-造渣功能:焊剂片熔化产生CO2气体和CaO-CaF2渣系,产生了特有的冶金保护效果,又由于焊剂片熔解产生了焊剂片熔滴,焊剂片熔滴与金属熔滴的作用过程形成了FBCA焊接过程特有的熔滴过渡特性。通过进一步开展不同焊接参数下的焊缝成形规律研究发现:FBCA焊接T形接头最佳工艺范围为:220-300 A,23-29 V,坡口宽度5-8 mm。FBCA焊接T形接头焊缝形貌与传统焊缝不同,呈现出类似正方形形貌,在焊缝表面呈现出扇形形貌,焊缝形貌扇形趋势随着焊接电压的增加而增加。通过探讨不同焊接参数下的电弧行为揭示了焊缝成形机理:电弧形貌与焊缝最终成形形貌一致。随着焊接电压的增加,电弧形貌由钟罩型转变为正方形;随着焊接电流的增加,电弧形貌由长方形转变为正方形再转变为锥形;而随着坡口间隙的增加,电弧形貌由正方形逐渐恢复到钟罩型。而焊缝表面呈现出扇形趋势主要是由于电弧在超窄间隙焊道内受到挤压,与传统电弧形貌分析不同,电弧在焊接长度方向被拉长,电弧形貌由于焊剂片失效成为燕尾形,导致焊缝表面熔宽增大。通过对不同工艺下FBCA焊接过程中熔滴过渡特性的研究发现:有短路过渡,弧桥并存过渡,细滴过渡和排斥过渡四种模式。焊接电压影响焊剂片约束电弧的程度。弱约束情况下,电弧形貌改变不大,电弧弧长短,熔滴有足够空间长大,金属熔滴重力成为主要熔滴过渡主导力,形成典型的短路过渡。强约束下,电弧被挤压,电弧形貌改变成正方形,电弧阳极斑点跳至焊丝端部,使金属熔滴整体受力阻碍其向下过渡,形成特有的弧桥并存过渡;其中成“桥”条件为金属熔滴受力为阻碍熔滴向下过渡,同时焊剂片熔滴直径大于金属熔滴直径。通过对不同工艺下的焊接过稳定性分析发现弧桥并存过渡和细滴过渡下由于其具有少的熄弧时间和短路时间,从而电弧稳定性最高。通过对FBCA焊接T形接头组织和力学性能研究发现:FBCA焊接T形接头没有出现明显的热影响区软化问题,接头的最大拉伸、弯曲和剪切载荷均大于激光焊接T形接头,主要因其有效地避免了T形接头根部的应力集中。最终,在以上研究的基础上,进行了FBCA焊接高强钢三明治板整板实验,搭建了FBCA焊接高强钢三明治板长焊缝的设备平台,获得了良好的FBCA焊接高强钢三明治板长焊缝的成形,并对其进行了无损检测,发现没有明显的焊接缺陷,为FBCA焊接高强钢三明治板生产提供了工艺基础。