攪拌摩擦焊接焊縫區(qū)的溫度分布

　　攪拌摩擦焊的溫度分布的測(cè)定是不容易的。因?yàn)�，在采用熱電偶測(cè)量焊接接頭溫度分布時(shí)，焊縫中金屬的強(qiáng)塑性流動(dòng)，使得熱電偶端頭易產(chǎn)生損壞。目前多是在焊縫區(qū)附近或熱影響區(qū)進(jìn)行測(cè)量。

　　圖2-15為Backland等學(xué)者在板厚為4mm的A6063T6鋁合金、攪拌頭直徑為15mm的情況測(cè)得的焊接接頭的熱循環(huán)曲線。從圖中可以看到，離焊縫中心線2mm處的溫度大于500ºC。日本有人經(jīng)過試驗(yàn)得到純鋁焊縫區(qū)的溫度最高為450ºC。由于鋁的熔化溫度為660ºC，可以認(rèn)為是在熔點(diǎn)以下的溫度發(fā)生塑性流動(dòng)。英國焊接研究所試驗(yàn)結(jié)果表明焊縫區(qū)的最高溫度為熔點(diǎn)的70%，純鋁最高溫度不超過550ºC�？傊�，純鋁攪拌摩擦焊接時(shí)焊縫區(qū)的最高溫度在500ºC左右。熱傳導(dǎo)計(jì)算結(jié)果與以上的實(shí)測(cè)值基本一致。

圖2-15A6063-T6合金攪拌摩擦焊的熱循環(huán)曲線

　　攪拌指棒的溫度是一個(gè)很重要的問題，至今還沒有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。因?yàn)閿嚢柚赴粢�在焊縫金屬內(nèi)旋轉(zhuǎn)，測(cè)量十分困難。有人在被焊金屬固定的情況下，將旋轉(zhuǎn)的攪拌指棒壓入到板厚為12.7mm的6061-T6鋁中，測(cè)量距攪拌指棒的端部0.2mm處的溫度，并根據(jù)這個(gè)溫度，用計(jì)算機(jī)仿真的方法仿真出攪拌指棒外圍的溫度。在攪拌指棒的直徑為5mm，長(zhǎng)為5.5mm的條件下，其仿真結(jié)果如圖2-16所示。

　　根據(jù)攪拌指棒壓入的速度可以推定，約24秒攪拌指棒全部壓入到被焊金屬中。從圖2-16可以看出，從15秒后到24秒，攪拌指棒外圍溫度為一常數(shù)約580ºC，即達(dá)到6061合金固相線溫度。在攪拌摩擦焊時(shí)攪拌指棒的溫度不能高于以上溫度，因?yàn)閿嚢柚赴舻母邷丶羟袕?qiáng)度或高溫抗疲勞強(qiáng)度就處于這個(gè)溫度范圍。也可以看到，攪拌指棒外圍區(qū)的溫度比上述的焊縫金屬的溫度高出幾十?dāng)z氏度。

圖2-16攪拌指棒外圍溫度的仿真計(jì)算結(jié)果

　　焊接速度：0.5mm/min板厚：4mm攪拌頭直徑：15mm