Magneesiumsulamist akualuste hõõrdkeevitustehnoloogia uutele energiasõidukitele

Üha silmapaistvamaks muutuva surve tõttu, nagu keskkonnakaitse, energiasääst ja heitkoguste vähendamine, süsinikdioksiidi maksimumväärtus ja süsinikuneutraalsus, on kerge kaal autotööstuses vältimatu trend. Kergekaalu kontseptsioon sai alguse autospordist, selle eeliseks on see, et turvalisuse säilitamise eeldusel võib kaalu vähendamine tuua kaasa parema juhitavuse ja kiirenduse; ja autode kergtootmise realiseerimine toimub peamiselt järgmistel viisidel: konstruktsiooniprojekt, uute materjalide kasutamine ja uuteks materjalideks on peamiselt värvilised metallid, nagu alumiinium ja magneesium.

Autotootmises on sellised materjalid nagu alumiiniumisulamid ja alumiinium-terasest komposiitkonstruktsioonid asendanud põhikomponentides traditsioonilised terasmaterjalid, samas kui magneesiumsulamid kui uut tüüpi konstruktsioonimaterjalid moodustavad autotootmises suhteliselt väikese osa. Praegu kasutab iga auto Euroopas ja Ameerika Ühendriikides 5,8–23,6 kg magneesiumisulamist osi ja ühe auto tarbimine minu riigis on alla 10 kg. Põhjus on selles, et magneesiumisulamite keeruline keevitamine on peamine tehniline probleem, mis piirab magneesiumisulamist autoosade laiaulatuslikku kasutamist.

Magneesiumisulamite kvaliteetset keevitamist on sulakeevitusmeetodil väga raske saavutada järgmistel põhjustel:

1. Magneesiumi tugeva oksüdeeriva omaduse tõttu on keevitusprotsessi ajal lihtne moodustada oksiidkilet (MgO) ja keevisõmblusesse on lihtne moodustada lisandeid, mis vähendavad keevisõmbluse jõudlust. Kõrgel temperatuuril on magneesiumil kerge keemiliselt reageerida ka õhus oleva lämmastikuga, moodustades magneesiumnitriidi, mis nõrgendab liigese jõudlust. 

 2. Magneesiumi keemistemperatuur ei ole kõrge, mistõttu see kaare kõrgel temperatuuril kergesti aurustub. 

 3. Kõrge soojusjuhtivuse tõttu kasutatakse magneesiumisulamite keevitamisel suure võimsusega soojusallikat ja kiirkeevitust, mis põhjustab kergesti metalli ülekuumenemist ja tera kasvu keevisõmbluses ja keevisõmbluse lähedal. 

 4. Magneesiumisulami soojuspaisumistegur on suur, mis on umbes 1–2 korda suurem kui alumiiniumil. Keevitusprotsessi ajal on lihtne tekitada suuri keevitusdeformatsioone, mis põhjustavad suurt jääkpinget. 

 5. Kuna magneesiumi pindpinevus on väiksem kui alumiiniumil, on keevismetalli kokkuvarisemine keevitamise ajal lihtne, mis mõjutab keevisõmbluse moodustumise kvaliteeti. 

 6. Sarnaselt alumiiniumisulamite keevitamisel tekivad magneesiumisulamite keevitamisel kergesti vesinikuavad. Vesiniku lahustuvus magneesiumis väheneb temperatuuri langedes ja magneesiumi tihedus on väiksem kui alumiiniumil, mistõttu gaas ei pääse kergesti välja ja keevisõmbluse tahkumisel tekivad poorid. 

 7. Magneesiumisulamitest on teiste metallidega lihtne moodustada madala sulamistemperatuuriga eutektilist struktuuri ning keevisliidetesse on kerge tekkida kristalseid pragusid. Kui ühenduskoha temperatuur on liiga kõrge, sulab vuugi struktuuris olev madala sulamistemperatuuriga ühend tera piiril, moodustades õõnsusi või tekitab tera piiri oksüdatsiooni, mis on nn 'ülepõlemise' nähtus.