张玉存 崔 妍 付献斌 孙世烜

1.燕山大学电气工程学院，秦皇岛，066004 2.河北环境工程学院信息工程系，秦皇岛，066102 3.首都航天机械公司，北京，100071

0 引言

搅拌摩擦焊(friction stir welding，FSW)[1]工艺最初主要用于铝合金等低熔点材料的焊接[2]。在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌针受到下压力的作用而被压入被焊材料的接缝中，伴随着搅拌头的高速旋转，位于搅拌头轴肩与焊材接触表面之间的搅拌摩擦焊核心区温度升高，产生强烈的温度梯度，焊接材料发生强烈塑性变形，在锻造挤压作用下完成焊材的焊接。

FSW温度场是影响焊缝质量的重要因素，对研究焊缝金属流动、分析焊接应力及变形、深入了解FSW机理、制定合理焊接工艺具有十分重要的意义。搅拌头的旋转和平移引起的强烈塑性变形、轴肩的遮挡使得FSW核心区的温度测量非常困难。现阶段，获得FSW温度场的方法主要有热电偶法、数值模拟法、红外热成像法。LAMBRAKOS等[3]使用热电偶测量了FSW的温度场，并且给出了温度等值线分布图。研究结果表明，焊接过程中的热循环与温度场联系紧密，搅拌头热量输入的体积分布影响焊核区域的形状。苏晓莉等[4]通过对FSW过程中各个特征点温度的检测，得到了铝合金FSW过程中试板温度场变化的基本规律。李敬勇等[5]考虑搅拌头开孔对其散热条件及强度的影响，将热电偶插入搅拌头不同横截面、不同深度的孔中，通过自行研制的无线测温系统和接收装置，获取了搅拌头温度分布曲线。SHIBAYANAGI等[6]在研究FSW变形机理时，将热电偶埋入搅拌头顶端，测量焊接纯铝时该位置处的温度变化。……