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焊接作为一种重要的制造技术，在工业生产和国民经济建设中起着非常重要的作用。然而，焊接残余应力和变形的存在对焊接结构会产生诸多不利的影响。超声冲击处理技术是近年来新发展起来的一种低能耗消除应力技术。本项目在焊接过程中，对熔池附近的焊缝背面实时施加超声冲击，使焊缝正面局部胀形产生双向拉伸塑性变形，与冷却收缩时产生的拉伸塑性变形叠加，从而抵消升温时产生的压缩塑性变形，达到消除焊接残余应力和变形的目的。本项目首先通过ANSYS软件对焊件内部温度场、应变场以及应力场的模拟，得到整个焊接过程中温度场、残余应力场的分布以及残余变形的状况，为冲击位置的确定以及进一步确定应力应变之间的关系提供了理论依据。然后用AR892+红外测温仪对3mm薄板和10mm厚板焊缝正面、背面距热源不同位置处的温度进行实测，结合ANSYS的模拟结果，最终确定实时超声冲击的位置。对低碳钢Q235进行实时超声冲击处理消除焊接残余变形的研究表明，采用实时超声冲击可以显著减小横向残余变形量，对纵向收缩的影响不明显；在高温塑性区进行实时超声冲击时，消除焊接残余变形的效果好；冲击头的形状、直径对消除焊接残余变形量也有重要影响，当冲击头为球冠状、冲击头直径较小（10mm），且在高温塑性区进行实时冲击时，300mm长试样横向残余变形的平均值可减小至0.03mm左右。对实时超声冲击处理消除焊接残余应力的研究表明，不管是表面堆焊还是对接焊，采用实时超声冲击对于消除纵向残余应力有明显作用，而横向残余应力的效果不明显；在恢复弹性区进行实时超声冲击时，消除焊接残余应力的效果好；另外，冲击头的形状对消除残余应力的影响较大，而冲击头直径的影响相对较小；在冲击头为球冠状且在恢复弹性区进行实时超声冲击时，表面堆焊的残余应力平均值减小33.38%，而对接焊的残余应力平均值减小55%。随着超声冲击处理技术在焊接领域的不断发展以及理论研究的进一步深入，实时超声冲击处理消除焊接残余应力和变形必将拥有更加广阔的应用前景。