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以实现GMAW传热和传质的解耦为目标，以熔滴过渡最困难的CO2焊过程为对象，提出一种基于压电驱动的附加外力熔滴过渡控制新方法:利用压电致动器超高响应速度实时动态调节其对焊丝的压紧力，调节送丝速度以精密控制焊接弧长;适时降低焊接电流最小化电弧排斥力，使熔滴由排斥回落至垂顺;压电位移完全释放则可瞬态锁止焊丝使垂顺熔滴在惯性力下脱离，从而在足够大的电流区间特别是低电流下获得稳定的CO2焊无飞溅轴向自由过渡，大大扩展其应用范围。搭建了电弧力与压电驱动协同控制熔滴过渡实验系统。通过仿真软件Surface Evolver实现了CO2焊熔滴自由过渡的数值模拟，并分别对脉冲电流及其协同附加外力对熔滴的影响进行了模拟分析。结果证明协同作用可以促使熔滴达到缩颈状态，促进熔滴的自由过渡。通过实验验证了基于脉冲电流的CO2焊熔滴过渡仿真结果，在脉冲上升沿熔滴被电弧力压缩排斥，脉冲下降沿电弧力减小，熔滴回落到垂顺状态。且当在基值电流较小，峰值电流较大，峰值时间较短的情况下，可控制熔滴在峰值期间被轴向压缩而不发生径向偏转，并在电流切换到基值瞬间熔滴开始产生较强烈的轴向振荡，熔滴振荡动量可以促进熔滴过渡。验证了压电驱动控制焊丝启停对熔滴过渡的影响，对压电驱动的工作频率进行了分析，发现夹紧时间越长，松开时间越短熔滴过渡越顺利，滴子越小。频率越高，熔滴尺寸越小，在MIG焊中，实现了稳定的一脉一滴焊接过程。设定了脉冲电流波形与压电驱动协同控制的波形图，实现了在CO2焊中脉冲电流所产生的振荡与压电驱动施加的外力共同作用下，能够促使熔滴以小滴子的形态自由过渡至熔池中。本课题以CO2焊为载体提供了一种全新的简易、低成本的GMAW熔滴过渡控制方法，对于MIG/MAG焊同样适用。此外，水下高压干法GMAW电弧同样排斥熔滴，熔滴过渡行为与CO2焊相似。因此本课题研究对高压干法GMAW熔滴过渡控制也具有切实指导价值。