对于摩擦焊焊接温度场测量研究现状

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1、学兔兔www.xuetutu.com悸掳专题综述摩擦焊焊接温度场测量研究现状机械科学研究院哈尔滨焊接研究所(150028)张磊赵玉珊张春波周军山东大学现代焊接技术研究所(济南市250061)秦国梁摘要文中总结了国内外摩擦焊焊接温度场的测量方法，介绍了热电偶法(包括标准热电偶法、自然热电偶法、半自然热电偶法)、红外热成像法、微观组织分析法的测温原理以及国内外相关学者应用这些方法实现摩擦焊焊接接头温度场分布测量的具体应用成果，对各种测量方法的优缺点进行了综合对比分析，并展望了采用计算机数值模拟技术来预测摩擦焊焊接接头三维温度场的分布。关键词：摩擦焊温度场热电偶红外热成像组织分析中图分类号：TG45

2、3热电偶测温法是一种接触式测温法，其基本原理0前言是热电偶两端由于温差产生热电势，因而在闭合回路摩擦焊是焊接技术的重要分支，是在外力作用下，中形成电流，这种现象称为热电效应，热电偶就是利用利用焊接接触面之间的相对摩擦运动和塑性流动产生这一效应来工作的。的热量，使接触面金属间相互扩散、流动和动态再结晶对于摩擦焊焊接接头温度场的测量，很多学者采从而完成固态连接的方法⋯。连续驱动摩擦焊、惯性用了热电偶测温法。按照所用热电偶的类型不同，分摩擦焊、线性摩擦焊、径向摩擦焊、搅拌摩擦焊是其主为标准热电偶法，自然热电偶法以及半自然热电偶法。要分支。摩擦焊以优质、高效、节能、环保的技术特点1．1．1标准热电偶法

3、受到制造业的重视，在航空航天、海洋开发等技术领域用标准热电偶测量摩擦焊焊接接头温度场是应用以及石油化工、机械和汽车制造等产业部门得到了广最为广泛的方法。很多学者采用标准热电偶测温法对泛的应用。连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、搅拌摩擦焊焊接接头的摩擦焊焊接接头的温度分布对于焊接质量有着重温度分布进行了测量。相关学者将热电偶埋入非要的影响，准确地测量或数值模拟出摩擦焊焊接接头的旋转工件内部或表面不同位置进行温度测量。其中比温度分布，对提高焊接质量，优化焊接工艺，改善摩擦焊较有代表性的如WangKK等在对直径为9．5mm的机设计制造具有重要意义。在摩擦焊这种特殊的工况条AISI1020冷轧钢进行惯性摩擦

4、焊试验时测量的焊接接头温度变化曲线。该学者事先在非旋转工件上与轴向件下，由于旋转工件的高速旋转，摩擦界面的不可见性，成45。方向打直径1mm的孔，然后将热电偶埋人工件以及热塑性金属在摩擦扭矩和压力的作用下被挤出而形内部，如图1所示位置。通过储能焊的方法将热电偶成飞边等，为摩擦焊焊接接头温度场的实时检测带来了与孔洞底部牢固地焊在一起。其中A热电偶的位置距很大的困难。作者在查阅大量文献的基础上，分析了现界面最近，为0．8mm。通过这种热电偶的埋放方法，阶段摩擦焊焊接接头温度场测量的方法，概括地描述了可以测量摩擦焊焊接时工件内部温度沿轴向的分布国内外相关学者应用该方法如何实现温度场特征点的温(A，B

5、热电偶)以及沿径向的分布(B，C，D热电偶)。度测量。认为热电偶法和红外热成像法是当前摩擦焊焊并能估测当单边轴向缩短量为0．8mm时，即A处热电接接头温度场测量的主要方法。偶即将被破坏时的界面温度。在该文献中，并未对所1摩擦焊焊接接头温度场测量现状采用的热电偶尺寸、型号作描述。大连理工大学刘承东等人在对GH4169高温合1．1热电偶测温法金进行惯性摩擦焊焊接试验时，应用自行开发的摩擦焊焊接温度数据采集系统对非旋转工件外表面温度进收稿日期：2012—08—08基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075174)。行实时测量。所用热电偶为直径1．0mm的K型铠装302012年第1O期学兔兔www

6、.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com专题综述r蜉搭场的分布。接头的温度场。Rhodes等人研究6．35mm厚7075A1一T651搅2摩擦焊焊接接头测温方法的对比分析拌摩擦焊时，对焊缝微观结构观察发现，在焊缝中心出现沉淀相的溶解和再沉淀，据此认为7075A1一T651在标准热电偶法是应用最为广泛的方法，其优势在搅拌摩擦焊焊接时的最高温度介于400～480℃。于既可以测量工件表面温度分布，又可以通过在工件上打孔的方式测量工件内部特征点的温度。其不足之处在于不能对摩擦界面温度进行实时测量。自然热电偶法的提出，解决了摩擦焊界面温度测量的问题

7、，但该方法测得的温度为界面的平均温度。并且该方法只适用于少数异种材料组成的摩擦界面。半自然热电偶法是标准热电偶法和自然热电偶法的综合。其特点在于一方面保持了自然热电偶测温法测量位置明确、动态响应快的长处，保证测量点位于摩擦界面上，另一方面吸取了标准热电偶测量点小的优点，使得能够测量摩擦界面上沿径向的特征点温度变化情况。同时由于热电偶的一极选用标准偶丝，可针对不同的自然热电偶电极选择不同与之相匹配的