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基于力学角度,针对铝合金薄板焊接时热裂纹倾向严重的问题,提出横向超声随焊控制铝合金焊接热裂纹的新方法。该方法的原理为焊接过程中,在垂直于焊缝中心截面(横向),对处于脆性温度区间(BTR)的焊缝金属施加一适当的横向功率超声波,其产生的激振载荷使得高温焊缝金属产生横向挤压塑性应变,以抵消焊缝金属在凝固过程中受到的致裂拉伸应变,改变热裂纹产生的力学条件,从而抑制焊接热裂纹的产生和扩展,达到控制焊接热裂纹的目的。根据横向超声随焊控制铝合金焊接热裂纹的工作原理,自行设计了一套横向超声随焊装置,且该装置能很好地满足焊接试验要求。采用有限元数值模拟与焊接工艺试验相结合的方案,以阐明横向超声随焊控制焊接热裂纹的机理。利用MARC软件建立横向超声随焊有限元模型,对横向超声激振作用下铝合金薄板的焊接温度场、应力场和应变场进行了数值模拟计算,论证了模型的可靠性以及新方法的可行性,从理论上找出了焊接工艺参数的最优匹配以及超声激振装置的加载位置及加载宽度。模拟结果表明:横向超声激振能够在BTR区金属产生横向挤压塑性应变,并依靠BTR区金属的塑性变形把应变传递到焊缝中心,常规焊时,焊缝中心处横向应应变表现为拉应变,其值为3.639%,施加功率50W的横向超声焊接,横向拉应变下降到2.274%,施加功率150W的横向超声焊接,横向应变转变为压应变,为-4.093%,说明横向超声对焊缝金属起到挤压作用,且效果明显,能够减小热裂纹倾向。在自行研制的装置上进行常规焊和横向超声随焊两种工艺条件下的焊接工艺试验,采用鱼骨状可变拘束裂纹试验方法,对焊后LY12CZ铝合金薄板试件的裂纹率进行比较分析。鱼骨状裂纹试验结果表明,随着横向超声功率的增加,裂纹长度与裂纹率逐渐降低,当横向超声功率达到一定数值(150W)后,热裂纹消失,能够完全抑制焊接热裂纹的产生。