鋁合金激光焊接有廣闊的應(yīng)用前景，但是鋁合金變形大，焊接變形影響了結(jié)構(gòu)的承載能力和結(jié)構(gòu)的精密性，尤其對(duì)薄板精密結(jié)構(gòu)將造成非常嚴(yán)重的后果。因此焊接變形的檢測(cè)和控制是一個(gè)非常重要的研究方向。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者采用有限元法對(duì)焊接變形進(jìn)行研究。目前用于檢測(cè)熱加工工件生產(chǎn)變形和應(yīng)力應(yīng)變的種類有很多。對(duì)于焊后變形的非接觸全場(chǎng)測(cè)量，三維激光掃描儀對(duì)焊后變形可以的測(cè)量，但是操作復(fù)雜。
數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)是一種對(duì)變形場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行非接觸測(cè)量分析的光學(xué)系統(tǒng)，稱為數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（digital image correlation technique DIC）。Strycker 等人在2011年次使用DIC技術(shù)測(cè)量弧焊過(guò)程中的焊接變形。試驗(yàn)結(jié)果表明DIC技術(shù)的測(cè)量結(jié)果與應(yīng)變片的測(cè)量結(jié)果具有很強(qiáng)的一致性，表現(xiàn)出很高的準(zhǔn)確性，由此證明了DIC技術(shù)應(yīng)用于焊接過(guò)程的可行性。
文中是首次將數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到測(cè)量5052鋁合金薄板激光焊接變形中，具有一定的創(chuàng)新性。
1 實(shí)驗(yàn)方法
試驗(yàn)材料選擇5052鋁合金板材。5052鋁合金屬于5XXX系列的鋁合金，Mg元素是的合金強(qiáng)化元素，含量在2.2% ～ 2.8%之間。該合金具有良好的耐腐蝕性、易加工性、焊接性等優(yōu)良特性，其強(qiáng)度屬于中等強(qiáng)度合金。薄板尺寸為150mm×100mm×1.5mm。
使用的激光器為JK2003SM連續(xù)Nd YAG激光器2.0kW。操作臺(tái)為TDJG-1多軸數(shù)控激光操作機(jī)床。圖像采集設(shè)備為MV-D1024E-40型號(hào)CCD工業(yè)相機(jī)，在采集過(guò)程中焦距采用3.5f光圈選擇；分辨率為1024像素×1024像素；圖像采集幀頻分別為5幀/s，兩個(gè)相機(jī)分別為USB插口和Camera Link Base插口。濾光片為615nm，帶寬20nm，圖片分析采用VIC-3D軟件。
將5052鋁合金薄板進(jìn)行打磨、清洗去除油污、腐蝕去除氧化膜、制作均勻隨機(jī)、各向異性的散斑。
2 對(duì)焊接變形的檢測(cè)
2.1 檢測(cè)不同焊接參數(shù)下的激光焊接的變形量
2.1.1 相關(guān)焊接參數(shù)
為了研究焊接參數(shù)對(duì)薄板變形量的影響，選擇了待測(cè)區(qū)域和待測(cè)直線（圖1）進(jìn)行研究，表1為試驗(yàn)過(guò)程中采用的焊接參數(shù)。
2.1.2 不同焊接參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
圖2為不同激光功率下計(jì)算分析得到的三維云圖，可以看出在不同的激光功率下薄板變形呈現(xiàn)中間凹陷，兩邊翹起的變形形狀。圖3為經(jīng)計(jì)算分析得到的待測(cè)直線上的變形量曲線，在沿著焊縫方向，由焊接起始點(diǎn)開始，各點(diǎn)變形量逐漸減小并且由正向變形向負(fù)向變形變化，在距起始點(diǎn)40～ 60mm之間，變形量幾乎保持不變，隨著激光功率的增加，點(diǎn)的變形量增加。