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第 33卷 第 5期 航 空 材 料 学 报 Vo1．33．NO．5 2O13年 10月 JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALS October 20l3 6082铝合金双轴肩搅拌摩擦焊试板温度场研究 李敬勇 ， 周小平 ， 董春林 ， 董继红 (1．江苏科技大学 先进焊接技术省级重点实验室，江苏 镇江 212003；2．北京航空制造工程研究所 巾国搅拌摩擦焊 中心，北 京 100024) 摘要 ：采用热 电偶测温技术系统测定了6mm6082铝合金双轴肩搅拌摩擦焊试板各特征点的温度变化 曲线，分析了 双轴肩搅拌摩擦焊过程 中焊接试板不同区域 的温度场分布特征 。双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头上 、下轴肩 同时产热 ， 比传统搅拌摩擦焊产热量大，且热输入方式及试板接触散热条件也有很大不 同，因此 ，其稳定焊接速度较大，从而 导致双轴肩搅拌摩擦焊试板温度场分布特征与传 统搅拌摩擦焊明显不 同。双轴肩搅拌摩擦焊过程分为加速焊接 和稳定焊接两个阶段 ，起始 阶段 ，随着焊接速度 的增加 ，靠近起始端测温点的温度逐渐升高 ，而远离起始端各测温 点的温度升温则非常缓慢 ，当焊接速度达到较高的稳定焊接速度 ，搅拌头接近后续各测温点时，其温度值瞬问急剧 升高，然后随着搅拌头的远离，温度值逐渐下降。不同区域测温点温度测试结果显示 ，靠近下轴肩试板测温点的温 度高于靠近上轴肩试板 、后退侧 的温度 明显高于前进侧 ；与单轴肩搅拌摩擦焊接试板相 同，距离焊缝越近的位置温 度上升和下降的越剧烈，峰值温度越高；焊接速度提高，各测温点的峰值温度依次降低 ，随着测温点远离焊缝 中心， 焊接速度对其温度分布 的影响作用逐渐减弱 。 关键词 ：双轴肩搅拌摩擦焊 ；温度场 ；6082铝合金 doi：10．3969／j．issn．1005—5053．2013．5．006 中图分类号 ：TG455 文献标识码 ：A 文章编号 ：1005—5053(2013)050·036—05 搅拌摩擦焊从一出现就备受关注 ，双轴肩 自 较大 ，且热输入方式也有很大不同。Hilgert提 出了 支撑搅拌摩擦焊技术 (BTFSW)是搅拌摩擦焊领域 针对双轴肩搅拌摩擦焊的 3D热模型 ；刘雪梅等 的拓展技术 ，焊接过程中，上 、下双轴肩与搅拌针共 建立 了双轴肩搅拌摩擦焊的热一力数值模 型，模拟了 同旋转并与被焊材料表面相互作用。由于在搅拌头 6mm厚2014铝合金板材双轴肩搅拌摩擦焊 的温度 内部对工件上 、下表面形成闭合的内力 ，大大降低 了 场分布 ；Sato等通过有限元数值模拟和焊接试验 焊接过程 中工件厚度方向承受的载荷 ，同时，下轴肩 研究了焊接夹具对 6系铝合金双轴肩搅拌摩擦焊试 代替常规搅拌摩擦焊 的背部垫板 ，增加 了零件装配 板温度场的影响，主要考虑了焊接夹具材料 、宽度和 及施焊的灵活性，因而 ，在焊接薄壁 、中空结构及其 其之间距离对试板温度场的影 响 。本工作研究 他复杂形状和特殊位置 的工件 ，如曲线或双曲率结 设计了一系列针对双轴肩搅拌摩擦焊 6082铝合金 构件的搅拌摩擦焊接等方面显示出明显的优势 。 板材对接焊接试验 ，应用热电偶测温技术 ，实验测定 国内外学者在双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头机 了不同工艺条件下焊接试板温度分布曲线 ，探讨 了 构 、焊接接头宏观形貌与微观组织 、接头力 双轴肩搅拌摩擦焊试板温度场分布规律。 学性能H 等方面业 已开展 了一定 的研究。搅拌 摩擦焊接过程 中，焊缝区材料剧烈的塑性变形和搅 1 试