大型宽幅铝合金散热片是高速列车、城轨等轨道车辆的重要部件。现有进口产品采用铝合金板粘接工艺,成本高、散热效率较低,且技术受制于人。国内为实现引进吸收再创新,正在开发挤压型材加焊接的工艺。焊接是该工艺的一个主要难题,现有的铝合金熔化焊接方法存在连接强度低、焊接气孔多、焊接变形大以及焊接效率低等诸多问题。为提高焊接质量和生产率,本文选用搅拌摩擦焊拼焊窄幅挤压型材的技术路线。由于焊件所特有的高效散热结构、厚板焊接固有的上高下低大温度梯度,再加上焊接顶锻压力对翅片式散热结构支撑稳定性的要求,都需要提出合理的焊接工艺与工装方法。本文根据搅拌摩擦焊产热过程与流体动力学理论,分别构建散热片铝合金搅拌摩擦焊温度场和流场模型,通过分析模拟焊接温度场分布、热塑性金属流动情况,探索出焊接最佳条件与工艺参数。在数值模拟基础上进行了散热片搅拌摩擦焊对接试验。散热片铝合金6063-T5属于Al-Mg-Si系可热处理强化的锻造类铝合金,在空气中极易生成氧化膜,这层氧化膜虽然具备较强的表面防护作用,但通过微观金相分析、扫描电镜、能谱分析与X射线检查,发现这层氧化膜容易跟随焊具被搅入接头中影响金属的冶金结合而产生S形曲线弱连结缺陷,使散热片的强度与抗疲劳性能变差而降低产品的使用性能。针对6063铝合金易氧化的特点,除了焊前对接头相关区域进行严格的化学清洗与机械打磨外,对焊接过程提出全方位惰性气体保护方案,设计了气体保护搅拌摩擦焊接工装,在焊接过程中通入惰性气体Ar为焊接区营造一个与空气隔绝的封闭空间,阻止合金的氧化,从根源上避免接头出现S曲线弱连结缺陷。对焊缝的表面形貌、微观组织与力学性能进行分析,结果表明,在搅拌头转速为1200r/min,焊接速度为50mm/min时,可获得表面平整、内部无缺陷和变形小的对接接头,焊缝平均拉伸强度为148.83MPa,达到母材的87.3%,延伸率为17.9%,也达到了母材的62%。在试验探索的基础上,制定了相应的焊接工艺,成功焊接了成品散热片。