6061铝合金在汽车、船舶、航空航天中应用广泛,焊接生产中常使用MIG焊接,MIG焊接操作简单、工艺成熟、易实现自动化,但是在实际焊接过程中6061铝合金的MIG焊接接头还存在气孔、焊缝组织粗大、强度韧性损失多的问题。为了解决这些问题,本课题设计了超声频脉冲激励装置,在MIG焊接电弧中激发出超声,对6061铝合金进行超声电弧MIG焊接,研究了超声电弧的激励参数对电弧声电特性的影响,并且借助显微观察、力学性能试验等分析方法,研究了超声电弧激励频率、激励电压对焊缝的成形、气孔量、显微组织和接头力学性能的影响规律。研究了超声电弧MIG焊接电弧的声电特性。激励电压为周期性的矩形波时,MIG焊接电弧的受激电流为同频率的三角波,电弧对超声激励信号存在输入阻抗,输入阻抗与频率有关,激励频率越大,电弧的输入阻抗越大。加入超声激励后,MIG电弧中激发出超声,在20~85 kHz的频带内,超声的响应频率与超声激励频率一致,超声的声压振幅与激励频率和激励电压有关,其中受激励频率的影响较大,声压振幅随着激励频率的增加而减小,随着激励电压的增加而增大。研究了激励频率和激励电压对焊缝成形和气孔量的影响。与常规MIG焊相比,超声电弧MIG焊接中焊缝表面的灰色杂质减少,在激励频率为50 kHz、激励电压为40 V的时候最为显著。焊缝中的气孔量随着激励频率的升高而减少,而与激励电压没有线性关系,在激励电压为40 V、激励频率为85 kHz时,焊缝中气孔量最少。研究了激励频率和激励电压对焊缝组织的影响。与常规MIG焊接相比,超声电弧MIG焊接中焊缝金属的中部组织得到细化,熔合区的组织基本没有变化。在激励频率为20~50kHz时,焊缝中部粗大的胞状树枝晶的尺寸显著减少,等轴晶区域的面积显著增加,第二相分布的更为均匀,但激励频率继续增大时,焊缝中开始出现较多的柱状亚晶;在激励电压为36 V和64 V时,焊缝组织细化较明显,而激励电压更高时细化效果变差。30~50 kHz的激励频率、36~64 V的激励电压是细晶效果较好的超声激励区间。研究激励频率和激励电压对接头性能的影响。与常规MIG焊相比,6061铝合金超声电弧MIG焊接头的抗拉强度得到提高,50 kHz的激励频率、36~76 V的激励电压是提升接头强度的最佳激励区间。当激励频率为50 kHz、激励电压为76 V时,接头的抗拉强度最高,达到236.5 MPa,与常规MIG焊接接头相比提升了7.1%。超声电弧提高了接头的塑性和冲击韧性,断后伸长率由8%最多提高到13.3%,V型缺口冲击韧性试验中冲击功由12.9J最高提升到18.7 J。