焊接間隙對鋁合金薄板磁脈沖點焊接頭組織和力學性能的影響*

（湖南大學汽車車身先進設計制造國家重點實驗室，長沙 410082）

輕量化是航空制造領域重要的發展方向，鋁合金在減輕重量、降低能耗、提高性價比等方面具有獨特優勢，因而在機翼、骨架、外殼、尾翼、油箱等航空器材關鍵位置廣泛應用[1]。然而，鋁合金由于還原性強、熱導率高、線膨脹系數大等特點，當使用如鎢極氬弧焊(TIG)、熔化極氬弧焊(MIG)、電弧焊等熔化焊接方法時，往往導致氣孔、夾渣、裂紋、熱影響區軟化等缺陷[2]，導致接頭性能與可靠性下降；與熔焊相比，攪拌摩擦焊基于固相焊接原理，有效解決了上述問題，提升了鋁合金焊接質量，但仍面臨焊接速度低、焊件夾持要求高、攪拌頭適應性差、損耗快、焊縫末端孔洞殘留[3]等問題。

磁脈沖焊接(Magnetic pulse welding，MPW)技術是一種固相壓力焊接技術[4]，通過電磁力驅動材料發生高速塑性變形并發生碰撞，形成牢固的焊接接頭。磁脈沖焊接原理與爆炸焊類似，但是通過電磁力替代爆炸物做功，焊接更安全且更易控制。焊接過程無熱輸入，無需輔料及保護氣體，焊接一瞬間完成，是一種高效綠色的焊接方法。磁脈沖焊接的驅動電磁力對材料導電性要求較高，因而非常適合鋁合金材料的焊接[5–6]。國內外開展了大量關于磁脈沖焊接的研究，涉及到鋁–鋁、鋁–鋼、鋁–銅、銅–鋼[7–10]等多種材料組合，均獲得了優異的焊接接頭。然而，為了滿足磁脈沖焊接必要的沖擊過程，兩個待焊部件之間必須留有間隙，目前研究大多在部件之間放置絕緣體來實現，焊接形式多采用如管管套合、管桿套合、板板搭接[11–13]等搭接形式，這給工業實施生產帶來諸多不便。……