[实用新型]一种镁合金搅拌摩擦焊温度场测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及摩擦焊的温度场测量技术，属于焊接技术应用领域。

背景技术

镁合金具有密度小、熔点低、导热率高等特点。若采用TIG、MIG等常规熔焊方法焊接镁合金，则非常容易引起金属过烧、焊后出现残余变形和热裂纹、焊缝内出现夹杂和脆性相等问题，从而降低焊接接头的力学性能。采用搅拌摩擦焊接方法焊接镁合金能够避免上述缺陷的产生。

搅拌摩擦焊接（FrictionStirWelding,FSW）自英国焊接研究所（TWI）于1991年发明以来，经过短短二十多年的发展，已在航空航天、交通运输、核工业等领域获得广泛的应用，被认为是制造领域的一项革命性成果，已成为目前最引人注目和最具开发潜力的焊接技术之一。搅拌摩擦焊接过程中的温度场分布对焊接接头的组织形貌和力学性能产生直接影响，同时，研究搅拌摩擦焊接过程的温度场分布对于研究摩擦表面高温粘塑性金属的形成、流动扩展和分布，焊接接头力学冶金和焊接应力应变弹塑性动态过程等都具有非常重要的意义。

焊接过程中，焊件上各点的温度分布是空间和时间的函数，即T=f（x,y,z,t），焊接温度场用来表示某一瞬间焊件上各点的温度分布。S.Lu等人的研究（ThermalCycleCharacteristicsofAM50MagnesiumAlloyWeldedbyFSW[J].KeyEngineeringMaterials,2010,419-420:533-536）表明：搅拌摩擦焊接的温度场分布在工件纵向、横向和厚度三维方向上是不对称梯度分布的。因此，研究搅拌摩擦焊接过程的温度场分布对于开展后续理论研究十分必要。在实际的生产应用中，一般都是通过测量焊接热循环曲线来描绘焊接温度场分布特征。

目前，测量焊接热循环曲线的方式主要是通过红外线和普通K型热电偶来进行。红外线测温技术在一般情况下只能测得工件上表面的温度，无法获得工件内部和底部的温度，同时，红外线测温还非常容易受到环境因素影响。热电偶因为具备装配简单、测量精度高、测量范围广和响应时间快等优点，是目前测量焊接热循环曲线的主要方法。徐韦锋、刘合金等人（厚板铝合金搅拌摩擦焊温度场的检查与分析[J]，机械科学与计算，2008,27（9）：1159-1162）通过在搅拌针外侧位置埋入普通K型热电偶，并使用氧化镁粉末和水玻璃对插入的热电偶进行绝缘和填充压实，测量了铝合金在搅拌摩擦焊接过程中搅拌头周围的温度场分布特征，但该方法中的热电偶十分容易受到搅拌头的影响而出现松动，偏离原来位置，造成测量结果存在一定误差。目前，最常用的方法就是在试板上表面打盲孔，然后利用专用点焊机或者粘着剂将普通K型热电偶固定在待测温位置上。此方法虽在测量钢的温度循环曲线时，其焊点能保持固定，但在测量镁合金搅拌摩擦焊接的温度循环曲线时，因普通的K型镍铬-镍硅型热电偶与镁合金点焊时非常容易产生硬脆性的金属间化合物，焊点十分容易出现松动，造成普通K型热电偶与镁合金接触不充分甚至分离，测量结果误差较大。

目前，关于镁合金搅拌摩擦焊接时工件底部温度的测量方法鲜有报道。

由此可知，限于搅拌摩擦焊接设备、热电偶测温、镁合金与普通K型热电偶固定等特点，现有测量焊接时温度循环曲线的方法用在测量镁合金搅拌摩擦焊接过程的温度循环曲线时都十分容易出现普通K型热电偶接触镁合金不充分甚至分离、测量结果不准确等问题。螺钉式热电偶因自身具有装配固定、响应时间快等优点，若采用螺钉式热电偶测量镁合金搅拌摩擦焊接过程的温度循环曲线，则可以充分保证测量点的位置精度，从而获得全面、准确的焊接温度场数据。

发明内容

本实用新型的目的是提供镁合金搅拌摩擦焊接温度场测量装置，采用动态采集、实时分析模式，提高测量精度，解决无法准确、方便、可靠的测量镁合金搅拌摩擦焊接过程的温度场的问题，从而有效获取镁合金在搅拌摩擦焊接过程中的温度场的全面信息。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：