高强铝合金薄板-壳结构焊接时,存在焊接热裂纹敏感性高的缺点。本文从力学角度出发,根据电磁感应原理提出了一种利用电磁力随焊控制焊接热裂纹的新方法。该方法不改变焊缝成分,能量易于控制,可实现无机械接触控制热裂纹,焊件表面无损伤,不影响接头疲劳性能。为满足研究需要,本文研制了一套脉冲电磁冲击装置,设计功率为10kW。该装置以电容为储能元件,充电电压在0~1000V之间灵活选择,可以产生9~90Hz的脉冲电磁力。通过计算机仿真验证了设计方案的可行性,并结合实际选择主要元件参数。实测结果表明该装置性能满足设计要求。为测量线圈与工件间隙之间的磁场分布,选择霍尔传感器AD22151和HGT-2100作为测量元件,分别设计检测电路,并测量了平板螺旋线圈、平板螺旋线圈加集磁器和铁芯线圈的磁场分布。结果表明,平板螺旋线圈加集磁器后,可将磁场集中分布在焊缝区域,对控制焊接热裂纹更为有利。采用平板螺旋线圈配合集磁器研究了随焊电磁冲击对焊接热裂纹的影响。试验发现,脉冲电容充电电压和脉冲电磁力频率对试件热裂纹率影响很大,电压和频率过大或过小均不利于热裂纹的抑制。最佳效果时,裂纹率由常规焊时的47.2%降至12.7%,采用规范为:脉冲电容充电电压200V,电磁力频率18Hz,集磁器与焊件距离2mm。金相分析表明,随焊电磁冲击改善了焊缝金属的结晶状态,细化了焊缝晶粒,减少了焊接缺欠,增强了抗热裂能力。同时,电磁力挤压脆性温度区间的焊缝金属,产生横向压缩应变抵消凝固过程中的致裂拉伸应变。随焊电磁冲击防止热裂纹的机理可以归结为冶金因素和力学因素共同作用的结果。