Reibrührschweißtechnologie von Batterieträgern aus Magnesiumlegierung für Fahrzeuge mit neuer Energie

Aufgrund der immer wichtigeren Anforderungen wie Umweltschutz, Energieeinsparung und Emissionsreduzierung, CO2-Peaking und CO2-Neutralität wird Leichtbau ein unvermeidlicher Trend im Automobilbau sein.Das Konzept des Leichtbaus hat seinen Ursprung im Motorsport. Sein Vorteil besteht darin, dass unter der Voraussetzung der Aufrechterhaltung der Sicherheitsleistung eine Gewichtsreduzierung zu einem besseren Handling und einer besseren Beschleunigung führen kann.und die Verwirklichung der Leichtbaufertigung von Automobilen erfolgt hauptsächlich durch: Strukturdesign, Anwendung neuer Materialien und Bei den neuen Materialien handelt es sich hauptsächlich um Nichteisenmetalle wie Aluminium und Magnesium.

Im Automobilbau haben Materialien wie Aluminiumlegierungen und Aluminium-Stahl-Verbundstrukturen traditionelle Stahlwerkstoffe in Schlüsselkomponenten ersetzt, während Magnesiumlegierungen als neuartige Strukturmaterialien einen relativ geringen Anteil am Automobilbau ausmachen.Derzeit werden in jedem Auto in Europa und den USA 5,8 bis 23,6 kg Magnesiumlegierungsteile verwendet, und der Verbrauch eines einzelnen Autos in meinem Land beträgt weniger als 10 kg.Der Grund dafür ist, dass das schwierige Schweißen von Magnesiumlegierungen ein zentrales technisches Problem darstellt, das den großtechnischen Einsatz von Autoteilen aus Magnesiumlegierungen einschränkt.

Aus folgenden Gründen ist es sehr schwierig, eine qualitativ hochwertige Schweißung von Magnesiumlegierungen durch Schmelzschweißen zu erreichen:

1. Aufgrund der starken oxidierenden Eigenschaft von Magnesium kann es während des Schweißvorgangs leicht zur Bildung eines Oxidfilms (MgO) und zur Bildung von Einschlüssen in der Schweißnaht kommen, wodurch die Leistung der Schweißnaht beeinträchtigt wird.Bei hohen Temperaturen reagiert Magnesium außerdem leicht chemisch mit Stickstoff in der Luft unter Bildung von Magnesiumnitrid, was die Leistung der Verbindung schwächt. 

 2. Der Siedepunkt von Magnesium ist nicht hoch, was dazu führt, dass es unter der hohen Temperatur des Lichtbogens leicht verdampft. 

 3. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit werden beim Schweißen von Magnesiumlegierungen Hochleistungswärmequellen und Hochgeschwindigkeitsschweißen verwendet, was leicht zu Überhitzung und Kornwachstum des Metalls in den Schweiß- und Schweißnahtbereichen führen kann. 

 4. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Magnesiumlegierung ist groß und beträgt etwa das 1- bis 2-fache des von Aluminium.Während des Schweißvorgangs kann es leicht zu großen Schweißverformungen kommen, die zu großen Eigenspannungen führen. 

 5. Da die Oberflächenspannung von Magnesium geringer ist als die von Aluminium, kann es beim Schweißen leicht zum Zusammenbruch des Schweißguts kommen, was sich auf die Qualität der Schweißnahtbildung auswirkt. 

 6. Ähnlich wie beim Schweißen von Aluminiumlegierungen entstehen beim Schweißen von Magnesiumlegierungen leicht Wasserstofflöcher.Die Löslichkeit von Wasserstoff in Magnesium nimmt mit sinkender Temperatur ab und die Dichte von Magnesium ist geringer als die von Aluminium, sodass das Gas nicht leicht entweichen kann und sich während der Erstarrung der Schweißnaht Poren bilden. 

 7. Magnesiumlegierungen bilden mit anderen Metallen leicht eine eutektische Struktur mit niedrigem Schmelzpunkt, und in Schweißverbindungen können sich leicht kristalline Risse bilden.Wenn die Temperatur an der Verbindungsstelle zu hoch ist, schmilzt die niedrig schmelzende Verbindung in der Verbindungsstruktur an der Korngrenze und bildet Hohlräume oder es kommt zu einer Korngrenzenoxidation, dem sogenannten „Überbrennungs“-Phänomen.