CO₂气体保护焊是一种高效率和低成本的熔焊方法，在低碳钢和低合金钢等黑色金属材料的焊接上有广泛的应用。但是CO₂气体保护焊存在着飞溅大、成型差的缺点，这两大缺点限制了CO₂气体保护焊在工业应用中的发展。本课题采用的外加同步磁场的方法为解决上述问题提供了有效的途径，并且区别于以往的外加无序磁场的引入方式，可以解决液桥收缩需要大电流，减小飞溅需要小电流的根本矛盾，对研究改善焊缝成型和减小飞溅有着重要的价值。本文对外加同步磁场设备的研制以及外加磁场的CO₂气体保护焊短路试验方面做了描述。自主研制了一套对短路过渡施加同步磁场的装置，包括了磁场的发生装置，检测短路过渡信息的同步装置以及磁头结构的设计，该成套设备具有体积小，操作方便和控制效果好等优点。实验方面，将纵向同步磁场引入CO₂焊接短路过渡过程，以Q235低碳钢为研究对象，分别通过拍摄外加磁场熔滴和电弧的形态，对比外加磁场对焊缝成型性的影响以及外加磁场后飞溅率的改变等几方面研究外加磁场对短路过渡影响的机理。试验结果显示，外加磁场后熔滴由不加磁场的圆球形变为了椭球形；电弧的形态改变为，由不加磁场的锥形变为了钟罩形，电弧的长度随着励磁电流的增大而缩短,电弧在磁场的作用力下发生旋转，对熔池起到了搅拌的作用；外加磁场之后焊缝成型有了明显的改善，焊接电流为150A时，励磁电流5A，频率100Hz的熔宽增加最大，熔宽增加百分比为21.7%；飞溅率测量结果显示，外加磁场后的飞溅率明显降低了，并且在一定的焊接规范下存在一个最优化的磁场范围，在焊接电流150A，励磁电流3.5A，频率80Hz时飞溅率最低，为2.66%。