激光-MIG复合焊接是近年来工业界较为关注的一种焊接方法,它结合了激光热源与电弧热源的优势,弥补了二者的不足之处,正在逐渐成为一种可靠、高效的焊接方法。在铝合金激光-MIG复合焊接过程中,往往会产生气孔、热裂纹、粗大数值晶等焊接缺陷,同时焊缝由于热胀冷缩导致的拉应力,也会影响到焊接接头的性能及使用,而大量研究表明,将超声波应用到传统焊接过程中,可以通过超声波在熔池中的空化作用、声流作用和变幅杆对焊缝背部的冲击作用,对焊接接头的组织、性能、应力分布起到改善作用。因此本课题中,采用20k Hz的超声波,辅助于激光-MIG复合焊接过程,开展相关焊接特性的研究。在研究过程中,首先采用堆焊的方式,过程中采用高速摄像对熔滴过渡、熔池形貌进行实时采集。结果发现,在短路过渡中,超声的加入,降低了熔滴表面张力,改善了短路爆破现象,使熔滴更容易过渡,平均熔滴过渡周期发生了明显的减小。平均熔滴过渡周期从没有施加超声时的37.6ms减小到了施加超声后的23.3ms左右,同时平均熔滴过渡周期的标准差也发生了减小,说明了熔滴过渡稳定的提高。另一方面,熔池形状由未施加超声时的前窄后宽变化为了施加超声后的前宽后窄,后沿高度角也发生了明显的减小。说面了超声对熔化金属的铺展性能的提高。然后,对不同光丝间距、不同激光能量占比、不同变幅杆压力三个工艺参数下的焊缝表面成形进行研究,通过单变量控制,在光丝间距为3mm、激光能量占比0.52、变幅杆压力为95N时,获得了焊缝表面成形良好的焊接接头,确定了本次课题的后续工艺参数。需要注意当变幅杆压力过大时,机械振动的效果过于强烈,出现了驼峰焊道,成形质量不佳。对焊缝进行的X射线探伤结果表明,光丝间距对气孔率的影响较小,气孔率稳定在4.8%-5.7%,激光能量占比较高时,气孔率可以降低至2.82%。而施加超声后,可以有效的减少气孔的存在,最大程度上的减小气孔率,在变幅杆压力为62N时,气孔率可以降低到1.05%。对截面气孔进行光镜观察,空化作用的影响下,冶金气孔的尺寸有所增大。最后,采用ANSYS有限元软件,对工件实体进行建模,对超声辅助焊接的过程进行有限元仿真计算。发现随着力载荷的增大,超声输入位置的拉应力逐渐演变为压应力,超声力载荷会对工件背部产生0.3mm左右的变形。