随着我国航空航天事业的飞速发展,以焊代铆是铝合金薄壁结构的发展趋势。作为固相焊接技术,搅拌摩擦焊技术已成为铝合金材料焊接的首先工艺,可以有效避免材料在焊接过程中的烧穿和焊缝成型不良等问题,但是焊接变形问题依然十分严重,是在工程应用中急需解决的一大难题。搅拌摩擦焊(FSW)中常见的焊接变形包括错边变形、失稳变形和挠曲变形。分析认为：焊缝及其附近区域的纵向残余拉应力沿厚度方向的不对称分布是引起挠曲变形的本质原因,远离焊缝区域的纵向残余压应力超过失稳临界值则是引起失稳变形的本质原因。焊接过程中不规则温度场和焊接力以及流变抗力是焊接变形的诱发机制。变形是表象,残余应力是本质,诱发机制是根源。应该从根源上出发,扼制热致变形诱发机制和力致变形诱发机制,控制焊接变形。本文采用在常规搅拌摩擦焊的基础上加入随焊水冷装置,调节焊接过程中的温度场的方法,减小焊接过程中的残余应力和焊接变形,来达到控制焊接变形的目的。论文中COMSOL软件对焊接温度场做了数值模拟,分析了不同的冷却强度对接头温度场和焊接变形的影响。数值模拟结果与试验结果基本吻合。在数值模拟的基础上,对2024薄板进行了焊接试验。在冷却水压强为0.4MPa时,接头上下表面残余应力差值低于36MPa,失稳挠曲变形量最小,挠度小于1mm,扭曲度约1mm。然后,以此为基础,分布使用不锈钢工作台、超声搅拌复合焊的方法,对2524薄板进行了焊接试验,试验结果表明不锈钢焊台有利于抑制热致变形诱发机制,超声搅拌复合焊有利与抑制力致变形诱发机制。最后以2024长板为试验材料完成了铝合金薄板搅拌摩擦焊焊接变形工艺对策验证试验,验证其工艺可行性。在焊接变形小的前提下,对不同工艺参数下的接头做了强度对比,发现当冷却水压强为0.4MPa、搅拌头转速为2100r/min、焊接速度为120mm/min时,长板接头的焊接变形最小,变形量小于2mm；焊缝成形与力学强度最佳,其拉伸强度超过母材的80%。本文认为,在搅拌摩擦焊过程中,使用随焊水冷等工艺可以得到焊接变形小、接头强度高的薄板接头,该方法特别适合于铝合金薄壁结构的连接。