Tehnologija zavarivanja trenjem i miješanjem baterijskih polica od legure magnezija za nova energetska vozila

Zbog sve izraženijih pritisaka kao što su zaštita okoliša, očuvanje energije i smanjenje emisija, vrhunac ugljika i ugljična neutralnost, lagana će težina biti neizbježan trend u proizvodnji automobila. Koncept lagane težine nastao je u motosportu, njegova je prednost što pod premisom održavanja sigurnosnih performansi, smanjenje težine može donijeti bolje upravljanje i ubrzanje; a realizacija lake proizvodnje automobila uglavnom se odvija kroz: strukturni dizajn, primjenu novih materijala i novi materijali su uglavnom obojeni metali kao što su aluminij i magnezij.

U proizvodnji automobila, materijali kao što su aluminijske legure i kompozitne strukture aluminij-čelik zamijenili su tradicionalne čelične materijale u ključnim komponentama, dok legure magnezija, kao nova vrsta konstrukcijskog materijala, čine relativno mali udio u proizvodnji automobila. Trenutačno svaki automobil u Europi i Sjedinjenim Državama koristi 5,8-23,6 kg dijelova od legure magnezija, a potrošnja jednog automobila u mojoj zemlji manja je od 10 kg. Razlog je taj što je teško zavarivanje legura magnezija ključni tehnički problem koji ograničava široku primjenu autodijelova od legura magnezija.

Vrlo je teško postići kvalitetno zavarivanje magnezijevih legura zavarivanjem topljenjem iz sljedećih razloga:

1. Zbog jakog oksidacijskog svojstva magnezija, lako je formirati oksidni film (MgO) tijekom procesa zavarivanja, a lako je formirati inkluzije u zavaru, smanjujući učinkovitost zavara. Na visokoj temperaturi, magnezij također lako kemijski reagira s dušikom u zraku kako bi se stvorio magnezijev nitrid, što slabi performanse zgloba. 

 2. Vrelište magnezija nije visoko, što će uzrokovati njegovo lako isparavanje pod visokom temperaturom luka. 

 3. Zbog visoke toplinske vodljivosti, kod zavarivanja magnezijevih legura koristi se izvor topline velike snage i zavarivanje velikom brzinom, što lako uzrokuje pregrijavanje i rast zrna metala u zavarenim i blizu zavarenim područjima. 

 4. Koeficijent toplinskog širenja legure magnezija je velik, što je oko 1 do 2 puta više od aluminija. Lako je proizvesti velike deformacije zavarivanjem tijekom procesa zavarivanja, uzrokujući veliko zaostalo naprezanje. 

 5. Budući da je površinska napetost magnezija manja nego kod aluminija, lako je uzrokovati kolaps metala zavara tijekom zavarivanja, što utječe na kvalitetu oblikovanja zavara. 

 6. Slično kao kod zavarivanja aluminijskih legura, vodikove rupe se lako stvaraju kada se zavaruju magnezijeve legure. Topljivost vodika u magneziju opada s padom temperature, a gustoća magnezija je manja od gustoće aluminija, tako da plin nije lako izaći, a pore će se formirati tijekom skrućivanja zavara. 

 7. Magnezijeve legure lako tvore eutektičku strukturu niske točke taljenja s drugim metalima, a kristalne pukotine lako se stvaraju u zavarenim spojevima. Kada je temperatura na spoju previsoka, spoj s niskim talištem u strukturi spoja će se rastopiti na granici zrna stvarajući šupljine ili proizvesti oksidaciju na granicama zrna, što je takozvani fenomen 'pregorjevanja'.