6061铝合金超声波辅助激光焊接变形控制研究

陈根余，江东远，王 彬，陈兵华，钟沛新，王竟如

(1.湖南大学 激光研究所，长沙 410082；2.湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082；3.大族激光智能装备集团有限公司，深圳 518103)

引 言

铝合金具有优秀的综合力学性能、良好的抗腐蚀能力以及较好的加工性能[1-2]，但密度相对传统钢材来说却更低，因此能够广泛应用于交通运输、航空航天这些对产品强度和轻量化有着较高要求的行业中。激光焊接凭借焊接热影响区较小、焊接质量好等特点而成为主流焊接方式之一[3-5]。尽管如此，由于铝合金的导热系数大、弹性模量低以及热膨胀系数大而导致在焊接过程中极易出现变形[6]，在焊接铝合金薄板时该问题更是严重。

目前消除焊接变形的方法主要有随焊锤击法、反变形法、刚性固定法、焊前预热法等[7-12]。近年来，超声波凭借其在金属熔体中产生的空化效应、声流效应、热效应等[13-14]而逐渐被应用到焊接领域当中，目前超声波在焊接中的应用主要还是集中在改善焊接气孔缺陷、细化晶粒、提高接头强度[15-17]等方面，在抑制变形方面的研究还较少，但是已有的研究中已经证明了超声波抑制焊接变形的可行性。哈尔滨工业大学的LI[18]进行了实时超声冲击焊接试验，结果表明,当超声波作用于弹塑性温度转变区时对最大主应力及纵向应力的减小效果最明显，在800W超声波作用下分别减小了20.92%和24.29%。华侨大学的HUANG[19]采用随焊超声波激振方法对LY12铝合金进行了焊接试验，结果表明,当激振距离为22mm时，焊后试件的最大挠度仅为0.9mm，较常规焊接减小了89.6%。……