搅拌摩擦焊接技术于1991年在英国剑桥焊接研究协会的诞生使得工业制造领域迎来了继激光焊以来又一场焊接革命,这一发明一经发现立刻受到了国内外学者的广泛关注,并在航空、航天、船舶、核工业、交通运输等工业制造领域表现出了巨大的应用前景。同时,焊接过程也是一个极其繁琐的工艺生产过程,焊接温度会直接影响熔池内金属晶粒的生长过程,进而会对焊材的相变造成一定的影响,如果焊接温度过高,会造成焊缝和热影响区晶粒的粗大,过低则会使熔池凝结过快,影响焊缝质量,易出现残次品。因此,得到搅拌摩擦焊接温度分布是十分必要的。现阶段,搅拌摩擦焊接温度场的研究主要集中于对搅拌摩擦焊接过程中搅拌头与焊材接触区域以外的搅拌摩擦焊焊材表面温度分布的研究,缺少对搅拌摩擦焊接过程中尤其是对轴肩下方焊材表面即搅拌摩擦焊核心区温度场的研究,这势必会影响焊接参数的选取,进而影响焊接质量,降低焊接产品的可靠性与合格率。本文针对以上问题,对搅拌摩擦焊核心区温度场进行了深入研究,具体研究内容如下:首先,在深入学习金属焊接传热学理论的基础上,运用傅里叶定律,对搅拌摩擦焊核心区热源传热方式进行分析和假设,提出了一种搅拌摩擦焊接热源传热模型。其次,引入光滑平面与名义平坦粗糙表面的接触模型(GW模型)确定搅拌摩擦焊核心区热源传热边界条件,建立核心区热源传热模型,并运用高斯积分算法,得到热机影响区焊材表面温度梯度的表达式;结合斯特藩-玻尔兹曼定律(Stefan-Boltzmann),针对铝合金焊材表面发射率进行重新标定,根据辐射热交换理论,确定搅拌摩擦焊核心区焊材表面温度与热机影响焊材表面温度的关系,并在此基础上,基于红外热像仪测温原理求解得到核心区温度梯度的数值解。最后,根据所建立的模型,通过Matlab仿真软件对所得数值解进行仿真实验分析,得到搅拌摩擦焊核心区温度梯度的变化特征。同时本文将所得到的数值解与其他相关学者的实验测量值进行对比分析,验证本文所建计算模型的正确性与可行性。