攪拌摩擦焊接焊縫區的溫度分布

發布日期:2012-11-01    蘭生客服中心    瀏覽:5655

  攪拌摩擦焊的溫度分布的測定是不容易的。因為,在采用熱電偶測量焊接接頭溫度分布時,焊縫中金屬的強塑性流動,使得熱電偶端頭易產生損壞。目前多是在焊縫區附近或熱影響區進行測量。

  圖2-15為Backland等學者在板厚為4mm的A6063T6鋁合金、攪拌頭直徑為15mm的情況測得的焊接接頭的熱循環曲線。從圖中可以看到,離焊縫中心線2mm處的溫度大于500ºC。日本有人經過試驗得到純鋁焊縫區的溫度最高為450ºC。由于鋁的熔化溫度為660ºC,可以認為是在熔點以下的溫度發生塑性流動。英國焊接研究所試驗結果表明焊縫區的最高溫度為熔點的70%,純鋁最高溫度不超過550ºC?傊,純鋁攪拌摩擦焊接時焊縫區的最高溫度在500ºC左右。熱傳導計算結果與以上的實測值基本一致。

圖2-15A6063-T6合金攪拌摩擦焊的熱循環曲線

  攪拌指棒的溫度是一個很重要的問題,至今還沒有實測數據。因為攪拌指棒要在焊縫金屬內旋轉,測量十分困難。有人在被焊金屬固定的情況下,將旋轉的攪拌指棒壓入到板厚為12.7mm的6061-T6鋁中,測量距攪拌指棒的端部0.2mm處的溫度,并根據這個溫度,用計算機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,長為5.5mm的條件下,其仿真結果如圖2-16所示。

  根據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約580ºC,即達到6061合金固相線溫度。在攪拌摩擦焊時攪拌指棒的溫度不能高于以上溫度,因為攪拌指棒的高溫剪切強度或高溫抗疲勞強度就處于這個溫度范圍。也可以看到,攪拌指棒外圍區的溫度比上述的焊縫金屬的溫度高出幾十攝氏度。

圖2-16攪拌指棒外圍溫度的仿真計算結果

  焊接速度:0.5mm/min板厚:4mm攪拌頭直徑:15mm

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