تقنية اللحام بالتحريك الاحتكاكي لصواني بطاريات سبائك المغنيسيوم لمركبات الطاقة الجديدة

نظرًا للضغوط المتزايدة البروز مثل حماية البيئة، والحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات، وذروة الكربون، وحياد الكربون، فإن الوزن الخفيف سيكون اتجاهًا حتميًا في صناعة السيارات. نشأ مفهوم الوزن الخفيف في رياضة السيارات، وتتمثل ميزته في أنه في ظل فرضية الحفاظ على أداء السلامة، يمكن أن يؤدي تقليل الوزن إلى تحسين التعامل والتسارع؛ ويتم تحقيق تصنيع السيارات خفيفة الوزن بشكل أساسي من خلال: التصميم الهيكلي، وتطبيق المواد الجديدة، والمواد الجديدة هي بشكل أساسي معادن غير حديدية مثل الألومنيوم والمغنيسيوم.

وفي صناعة السيارات، حلت مواد مثل سبائك الألومنيوم والهياكل المركبة من الألومنيوم والصلب محل المواد الفولاذية التقليدية في المكونات الرئيسية، في حين تمثل سبائك المغنيسيوم، كنوع جديد من المواد الهيكلية، نسبة صغيرة نسبيا من صناعة السيارات. في الوقت الحاضر، تستخدم كل سيارة في أوروبا والولايات المتحدة 5.8-23.6 كجم من أجزاء سبائك المغنيسيوم، واستهلاك سيارة واحدة في بلدي أقل من 10 كجم. والسبب هو أن اللحام الصعب لسبائك المغنيسيوم يمثل مشكلة فنية رئيسية تحد من التطبيق واسع النطاق لقطع غيار السيارات المصنوعة من سبائك المغنيسيوم.

من الصعب جدًا تحقيق لحام عالي الجودة لسبائك المغنيسيوم عن طريق اللحام بالانصهار للأسباب التالية:

1. نظرًا لخاصية الأكسدة القوية للمغنيسيوم، فمن السهل تشكيل طبقة أكسيد (MgO) أثناء عملية اللحام، ومن السهل تشكيل شوائب في اللحام، مما يقلل من أداء اللحام. عند درجة الحرارة المرتفعة، من السهل أيضًا أن يتفاعل المغنيسيوم كيميائيًا مع النيتروجين الموجود في الهواء لتكوين نيتريد المغنيسيوم، مما يضعف أداء المفصل. 

 2. درجة غليان المغنسيوم ليست عالية مما يؤدي إلى تبخره بسهولة تحت درجة حرارة القوس المرتفعة. 

 3. بسبب الموصلية الحرارية العالية، يتم استخدام مصدر الحرارة عالي الطاقة واللحام عالي السرعة عند لحام سبائك المغنيسيوم، وهو أمر من السهل أن يسبب ارتفاع درجة الحرارة ونمو حبيبات المعدن في مناطق اللحام والقريبة من اللحام. 

 4. معامل التمدد الحراري لسبائك المغنيسيوم كبير، وهو حوالي 1 إلى 2 مرات من الألومنيوم. من السهل إنتاج تشوه لحام كبير أثناء عملية اللحام، مما يسبب إجهادًا متبقيًا كبيرًا. 

 5. بما أن التوتر السطحي للمغنيسيوم أصغر من التوتر السطحي للألمنيوم، فمن السهل أن يتسبب في انهيار معدن اللحام أثناء اللحام، مما يؤثر على جودة تشكيل اللحام. 

 6. على غرار لحام سبائك الألومنيوم، يتم إنشاء ثقوب الهيدروجين بسهولة عند لحام سبائك المغنيسيوم. تتناقص ذوبان الهيدروجين في المغنيسيوم مع انخفاض درجة الحرارة، وتكون كثافة المغنيسيوم أصغر من كثافة الألومنيوم، لذلك ليس من السهل الهروب من الغاز، وسوف تتشكل المسام أثناء تصلب اللحام. 

 7. من السهل أن تشكل سبائك المغنيسيوم بنية سهلة الانصهار ذات نقطة انصهار منخفضة مع معادن أخرى، ومن السهل أن تتشكل الشقوق البلورية في الوصلات الملحومة. عندما تكون درجة الحرارة عند المفصل مرتفعة للغاية، فإن المركب منخفض الذوبان في هيكل المفصل سوف يذوب عند حدود الحبوب لتكوين تجاويف، أو إنتاج أكسدة حدود الحبوب، وهو ما يسمى بظاهرة 'الاحتراق الزائد'.