Friction stir svejseteknologi af magnesiumlegering batteribakker til nye energikøretøjer

På grund af det stadig mere fremtrædende pres som miljøbeskyttelse, energibesparelse og emissionsreduktion, kulstoftop og kulstofneutralitet, vil letvægt være en uundgåelig trend i bilproduktion. Konceptet med letvægt stammer fra motorsport, dens fordel er, at under forudsætningen om at opretholde sikkerhedsydelsen, kan vægtreduktion give bedre håndtering og acceleration; og realiseringen af ​​letvægtsfremstilling af biler er hovedsageligt gennem: strukturelt design, nyt materialeanvendelse og De nye materialer er hovedsageligt ikke-jernholdige metaller såsom aluminium og magnesium.

Inden for bilfremstilling har materialer som aluminiumlegeringer og aluminium-stål-kompositstrukturer erstattet traditionelle stålmaterialer i nøglekomponenter, mens magnesiumlegeringer, som en ny type strukturmateriale, tegner sig for en relativt lille del af bilproduktionen. På nuværende tidspunkt bruger hver bil i Europa og USA 5,8-23,6 kg magnesiumlegeringsdele, og forbruget af en enkelt bil i mit land er mindre end 10 kg. Årsagen er, at den vanskelige svejsning af magnesiumlegeringer er et centralt teknisk problem, der begrænser anvendelsen af ​​magnesiumlegeringer i stor skala.

Det er meget vanskeligt at opnå højkvalitetssvejsning af magnesiumlegeringer ved smeltesvejsning af følgende årsager:

1. På grund af magnesiums stærke oxiderende egenskaber er det let at danne en oxidfilm (MgO) under svejseprocessen, og det er let at danne indeslutninger i svejsningen, hvilket reducerer svejsningens ydeevne. Ved høj temperatur er magnesium også let at reagere kemisk med nitrogen i luften for at danne magnesiumnitrid, som svækker fugens ydeevne. 

 2. Magnesiums kogepunkt er ikke højt, hvilket vil få det til at fordampe let under lysbuens høje temperatur. 

 3. På grund af den høje termiske ledningsevne bruges højeffekt varmekilde og højhastighedssvejsning ved svejsning af magnesiumlegeringer, hvilket er let at forårsage overophedning og kornvækst af metallet i svejse- og nærsvejseområderne. 

 4. Den termiske udvidelseskoefficient for magnesiumlegering er stor, hvilket er omkring 1 til 2 gange aluminiums. Det er let at frembringe store svejsedeformationer under svejseprocessen, hvilket forårsager stor restspænding. 

 5. Da magnesiums overfladespænding er mindre end aluminiums, er det let at få svejsemetallet til at kollapse under svejsning, hvilket påvirker kvaliteten af ​​svejsedannelsen. 

 6. I lighed med svejsning af aluminiumslegeringer dannes der let brinthuller, når magnesiumlegeringer svejses. Opløseligheden af ​​brint i magnesium falder med faldet i temperaturen, og densiteten af ​​magnesium er mindre end aluminiums, så gassen er ikke let at undslippe, og der vil dannes porer under størkningen af ​​svejsningen. 

 7. Magnesiumlegeringer er nemme at danne en eutektisk struktur med lavt smeltepunkt med andre metaller, og krystallinske revner er nemme at danne i svejsede samlinger. Når temperaturen ved fugen er for høj, vil den lavtsmeltende forbindelse i fugestrukturen smelte ved korngrænsen og danne hulrum, eller producere korngrænseoxidation, som er det såkaldte 'overbrænding'-fænomen.