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摘要
为了深入研究高频超声振动(high-frequency ultrasound vibration, HFUV)对飞机薄壁结构激光焊接微熔池的影响机理，借助COMSOL软件，建立了激光微熔池模型，开展了旁触式单振源模式下振幅、超声加载位置等参数对熔池声压作用规律的仿真计算，分析了超声空化效应和声流效应的产生条件，并试验验证了超声功率对接头微观组织以及生成相的影响。结果表明，高频超声振动使得激光微熔池内部声压产生正负交替变化，温度场更加均匀，有利于空化泡的形成、闭合和超声空化效应的产生，降低残余应力；超声加载位置、超声振幅与熔池输入声压成正比，超声加载位置每靠近熔池10 mm,熔池声压增大2～3倍，每增大4μ倍的振动幅值，熔池输入声压增大10 Pa;超声振动对熔池主要起搅拌作用，当振幅>7μm、加载位置到熔池距离<60 mm时可产生声流效应，距离<15 mm时，影响机制则以空化效应为主；随着辅加超声振动场强度的增大，焊缝组织的晶粒度呈单调增加的趋势，即组织随超声功率的增加逐渐细化。
