搅拌摩擦焊接焊缝区的温度分布

　　搅拌摩擦焊的温度分布的测定是不容易的。因为，在采用热电偶测量焊接接头温度分布时，焊缝中金属的强塑性流动，使得热电偶端头易产生损坏。目前多是在焊缝区附近或热影响区进行测量。

　　图2-15为Backland等学者在板厚为4mm的A6063T6铝合金、搅拌头直径为15mm的情况测得的焊接接头的热循环曲线。从图中可以看到，离焊缝中心线2mm处的温度大于500ºC。日本有人经过试验得到纯铝焊缝区的温度最高为450ºC。由于铝的熔化温度为660ºC，可以认为是在熔点以下的温度发生塑性流动。英国焊接研究所试验结果表明焊缝区的最高温度为熔点的70%，纯铝最高温度不超过550ºC。总之，纯铝搅拌摩擦焊接时焊缝区的最高温度在500ºC左右。热传导计算结果与以上的实测值基本一致。

图2-15A6063-T6合金搅拌摩擦焊的热循环曲线

　　搅拌指棒的温度是一个很重要的问题，至今还没有实测数据。因为搅拌指棒要在焊缝金属内旋转，测量十分困难。有人在被焊金属固定的情况下，将旋转的搅拌指棒压入到板厚为12.7mm的6061-T6铝中，测量距搅拌指棒的端部0.2mm处的温度，并根据这个温度，用计算机仿真的方法仿真出搅拌指棒外围的温度。在搅拌指棒的直径为5mm，长为5.5mm的条件下，其仿真结果如图2-16所示。

　　根据搅拌指棒压入的速度可以推定，约24秒搅拌指棒全部压入到被焊金属中。从图2-16可以看出，从15秒后到24秒，搅拌指棒外围温度为一常数约580ºC，即达到6061合金固相线温度。在搅拌摩擦焊时搅拌指棒的温度不能高于以上温度，因为搅拌指棒的高温剪切强度或高温抗疲劳强度就处于这个温度范围。也可以看到，搅拌指棒外围区的温度比上述的焊缝金属的温度高出几十摄氏度。

图2-16搅拌指棒外围温度的仿真计算结果

　　焊接速度：0.5mm/min板厚：4mm搅拌头直径：15mm