随焊超声波激振法控制铝合金薄板焊接应力及变形

周广涛 ，黄海瀚，方洪渊

(1. 华侨大学 机电及自动化学院，厦门 361021;2. 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，哈尔滨 150001)

高强铝合金具有良好的比强度、比刚度以及可焊接性等优点，在航空航天、船舶及国防军工等领域具有广泛的应用前景[1]。但是高强铝合金焊接过程中，由于热膨胀系数大和热导率较高等特点，焊后不可避免地产生焊接残余应力与变形，从而严重影响焊接结构的可靠性和稳定性，大大限制该材料在焊接结构中的应用，因此控制焊接应力及变形成了研究热点。

目前，控制铝合金焊接残余应力及变形的措施主要从力学角度，采用随焊控制，如温差拉伸、随焊锤击、随焊碾压及预拉伸等方法[2−9]，这些方法在控制焊接残余应力方面能取得一定的效果。

本文作者从力学角度出发，提出“随焊超声波激振”方法，即利用自行研制的超声波激振装置在焊接过程中随热源同时运动，对铝合金薄板焊缝及其附近区域进行激振延展，弥补焊接过程中产生的压缩塑性应变，减小焊接瞬态应力，最终降低焊接残余应力，进而减小焊后挠曲变形。“随焊超声波激振法”是一种将功率超声波合理应用于焊接变形领域的有效方法，它利用了超声波的力学效应[10−12]，具有设备简单、易于控制实施、受空间限制小等优点；与随焊锤击相比[5]，其激振频率更高，作用在焊缝上的激振力柔性可控，并且焊缝成型美观，具有很强的实用性。

同时利用有限元数值计算方……