随着经济发展对能源需求持续增加,核能由于具有良好的清洁性、可持续性,得到了世界各国的关注。AP1000核电站作为第三代核电站的代表,具有较高的安全性和可靠性,已经成为21世纪主要的核电站发展方向之一。核主泵屏蔽套作为其中的关键部件,由Hastelloy C-276薄板经卷板后焊接制造。屏蔽套需要具备较高制造精度以满足后续装配、安装与使役要求,因此对屏蔽套的焊接变形控制要求极高。本文使用激光填丝焊接技术实现Hastelloy C-276薄板的焊接成形,研究焊接参数对样件纵向挠曲变形的影响规律,分析填丝焊接过程挠曲变形的产生机理与变化规律,提出基于随焊超声的焊接变形控制方法,以实现对填丝焊接挠曲变形的有效调控,为提高核主泵屏蔽套制造精度提供理论指导,主要研究内容及结论如下:(1)开展激光填丝焊接实验,建立Hastelloy C-276脉冲激光焊接的数值模型。模型充分考虑了实际焊接过程中保护气和夹具对工件的冷却和拘束作用,通过实验获得了焊接温度场与变形场分布规律,验证了模拟结果的准确性。(2)研究工艺参数对样件纵向挠曲变形的影响规律,结合挠曲变形产生机理分析相应原因。研究发现:随着线能量密度增大,焊接产生的等效载荷增大,样件弯曲刚度以减小-增大-减小的趋势变化,样件纵向挠曲变形整体呈增大趋势,在焊缝处于完全焊透状态下其增长率减缓32%。相对送丝随着相对送丝量增加,样件的弯曲刚度增大,纵向挠曲变形逐渐减小。相对送丝量从0.48增至0.99,样件的纵向挠曲变形从1.87 mm减至0.49 mm,减小了73.8%。离焦量变化对样件整体刚度影响较小,故对纵向挠曲变形的大小影响较小,但会改变挠曲变形的方向。(3)提出采用随焊超声对焊接纵向变形进行调控的方法,分析随焊超声参数对焊接变形的影响规律。研究发现:随着预置塑性变形与超声功率的增加,纵向挠曲变形先增大后减小,使用0.25 mm的预置塑性变形与1400 W的超声功率可以使样件纵向挠曲变形减小55.0%。(4)研究随焊超声对焊缝微观组织的影响,并通过微观组织的变化验证随焊超声抑制变形机理。研究表明:焊缝中心处的主要织构向{100}<130>织构转变,织构强度降至4.92,平均晶粒尺寸降至78.5μm,小角度晶界占比减小,焊缝组织向轧制组织转变,说明随焊超声可以通过对焊缝施加压力产生塑性变形,并以此抵消焊接样件的纵向挠曲变形。