振动焊接是基于振动时效发展而来的一种新兴焊接技术,即在焊接过程中给予待焊母材施加机械振动,达到细化接头组织进而优化力学性能等特点。疲劳寿命是衡量焊接接头使用性能重要参量之一,研究焊接疲劳性能可以有效降低焊接接头断裂所带来的经济损失。本文选用工业纯铁进行激光焊接,在焊接过程中施加周期性高频微振,通过超景深电子显微镜和扫描电镜观察在不同振动参数情况下高频微振激光焊接接头成形、组织演变特点;通过显微硬度测试,分析高频微振工艺参数对焊接接头显微硬度的影响;通过疲劳试验研究疲劳寿命,利用扫描电镜等观察疲劳载荷下焊接接头裂纹扩展及疲劳断口形貌;通过数值模拟计算方法来验证疲劳试验结果,进而深化高频微振耦合激光作用下焊接接头疲劳损伤机理研究。结果表明,激光焊接过程中施加合适的高频微振可增加焊接接头熔深;振动频率越高,焊缝晶粒细化趋势越显著;施加振动的焊缝中马氏体减少,奥氏体晶粒变小,魏氏体基本消失;当振动频率接近母材阻尼振动频率时,振动加速度越小,晶粒细化越明显。在振动频率为118Hz,振动加速度为36.1m/s~2,接头的组织细化最明显。激光功率为3000W,离焦量为-10mm,焊接速度为1.2m/min时,显微硬度下降。疲劳试验结果表明,在相同外加疲劳载荷作用下焊接后试样的疲劳寿命较母材疲劳试样寿命降低;对比无振动情况下发现,在焊接速度为1.2m/min,功率为3000W,情况下,施加789Hz的振动频率,36.1m/s~2的加速度为和1186Hz的振动频率为,36.1m/s~2的加速度中,当疲劳载荷为53%σ_b时,疲劳寿命提高;在振动频率为1186Hz,k加速度为195.3m/s~2的情况下,疲劳寿命下降;振动的施加可以提高焊接接头的疲劳寿命,在疲劳载荷为54%σ_b和55%σ_b时。通过对疲劳断裂断口形貌观察发现,大部分疲劳试样断口中疲劳源数目为1个,当在疲劳载荷为52%σ_b时,振动工艺参数为789Hz、36.1m/s~2和1186Hz、195.3m/s~2的情况下,疲劳源的数目为2和3个,疲劳源位置在试样断口的边角或焊缝中气孔处;在无振动情况下当疲劳载荷为52%σ_b时,疲劳源位于试样边缘;大部分试样的扩展区中“贝纹线”清晰可见,在振动工艺参数为1186Hz、195.3m/s~2的情况下,疲劳外载荷为52%σ_b和54%σ_b时,断口扩展区中“贝纹线”不可见;在疲劳断口的扩展区中存在未形成疲劳源的气孔;瞬断区面积较小,并且在存在凸脊、紧缩、山丘、韧窝、穿晶断裂等形貌。结合焊接接头组织与疲劳性能测试结果分析可得,在较高的疲劳加载应力下激光焊接中施加的高频微振对疲劳寿命起促进作用,但对疲劳极限无显著影响;当振动频率与母材自身阻尼振动频率接近时,降低其疲劳寿命值。