فناوری جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی سینی های باتری آلیاژ منیزیم برای وسایل نقلیه با انرژی جدید

با توجه به فشارهای برجسته فزاینده ای مانند حفاظت از محیط زیست، صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار، اوج گیری کربن و خنثی بودن کربن، سبک وزن یک روند اجتناب ناپذیر در تولید خودرو خواهد بود. مفهوم سبک وزن در موتور اسپورت نشات گرفته است، مزیت آن این است که تحت فرض حفظ عملکرد ایمنی، کاهش وزن می تواند هندلینگ و شتاب بهتری را به همراه داشته باشد. و تحقق ساخت خودروهای سبک وزن عمدتاً از طریق: طراحی ساختاری، کاربرد مواد جدید و مواد جدید عمدتاً فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم و منیزیم است.

در خودروسازی، موادی مانند آلیاژهای آلومینیوم و سازه‌های کامپوزیت آلومینیوم-فولاد جایگزین مواد فولادی سنتی در اجزای کلیدی شده‌اند، در حالی که آلیاژهای منیزیم، به‌عنوان نوع جدیدی از مواد ساختاری، سهم نسبتاً کمی از ساخت خودرو را تشکیل می‌دهند. در حال حاضر هر خودرو در اروپا و آمریکا از 5.8 تا 23.6 کیلوگرم قطعات آلیاژی منیزیم استفاده می کند و مصرف یک خودرو در کشور من کمتر از 10 کیلوگرم است. دلیل آن این است که جوشکاری سخت آلیاژهای منیزیم یک مشکل فنی کلیدی است که کاربرد قطعات خودرو در مقیاس بزرگ را محدود می کند.

دستیابی به جوشکاری با کیفیت بالای آلیاژهای منیزیم با جوشکاری ذوبی به دلایل زیر بسیار دشوار است:

1. با توجه به خاصیت اکسید کننده قوی منیزیم، تشکیل یک فیلم اکسید (MgO) در طول فرآیند جوشکاری آسان است و به راحتی ایجاد آخال در جوش می شود و عملکرد جوش را کاهش می دهد. در دمای بالا، منیزیم به راحتی با نیتروژن موجود در هوا واکنش شیمیایی می دهد و نیترید منیزیم را تشکیل می دهد که عملکرد مفصل را ضعیف می کند. 

 2. نقطه جوش منیزیم بالا نیست که باعث می شود زیر دمای بالای قوس به راحتی تبخیر شود. 

 3. با توجه به رسانایی حرارتی بالا، منبع حرارتی با قدرت بالا و جوشکاری با سرعت بالا در هنگام جوشکاری آلیاژهای منیزیم استفاده می شود که به راحتی باعث گرم شدن بیش از حد و رشد دانه فلز در نواحی جوش و نزدیک به جوش می شود. 

 4. ضریب انبساط حرارتی آلیاژ منیزیم زیاد است که حدود 1 تا 2 برابر آلومینیوم است. ایجاد تغییر شکل جوش بزرگ در طول فرآیند جوشکاری آسان است و باعث ایجاد تنش پسماند بزرگ می شود. 

 5. از آنجایی که کشش سطحی منیزیم از آلومینیوم کوچکتر است، به راحتی می توان باعث فروپاشی فلز جوش در حین جوشکاری شد که بر کیفیت تشکیل جوش تأثیر می گذارد. 

 6. مشابه جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم، حفره های هیدروژنی به راحتی هنگام جوشکاری آلیاژهای منیزیم ایجاد می شوند. حلالیت هیدروژن در منیزیم با کاهش دما کاهش می یابد و چگالی منیزیم کمتر از آلومینیوم است، بنابراین خروج گاز آسان نیست و در حین انجماد جوش منافذ ایجاد می شود. 

 7. آلیاژهای منیزیم به راحتی می توانند ساختار یوتکتیک با نقطه ذوب پایین را با فلزات دیگر تشکیل دهند و ترک های کریستالی به راحتی در اتصالات جوش داده شده ایجاد می شوند. هنگامی که درجه حرارت در محل اتصال بیش از حد بالا باشد، ترکیب کم ذوب در ساختار اتصال در مرز دانه ذوب می‌شود و حفره‌هایی ایجاد می‌کند یا اکسیداسیون مرز دانه‌ای ایجاد می‌کند که به اصطلاح پدیده «سوختن بیش از حد» است.