超薄板焊后波浪变形的形成原因及控制方法探讨

针对超薄板焊后面外失稳变形的机理以及矫正的研究目前仍较少。以厚度为0.07 mm的不锈钢金属箔为研究对象，建立基于壳单元的有限元计算模型，采用热-力顺序耦合的方法针对激光焊中出现的波浪变形现象进行数值模拟。波形分布的数值模拟结果与实测基本吻合。分析认为在整个焊缝长度上的焊接应力会在焊接过程中自身平衡，拉伸应力区外会有压应力来平衡，从而产生间隔分布的局部压应力区导致波浪变形出现。发现采用0.15%的预拉伸方法可以大大减少薄板的面外失稳变形量，其主要原因是焊后焊缝中的塑性应变发生了由压缩向拉伸应变的转变。采用滚轴碾压可以矫正焊缝处的波浪变形，随焊碾压可以使超薄板焊后整体面外变形幅度降低，由原来的0.46 mm下降至0.25 mm，直径72 mm滚轴碾压后焊缝处波浪变形高度差被基本控制在0.002 mm之内，接近平直。研究结果对提高超薄板结构的焊接质量具有积极的参考价值。