Friction stir sveiseteknologi av magnesiumlegering batteribrett for nye energikjøretøyer

På grunn av det stadig mer fremtredende presset som miljøvern, energisparing og utslippsreduksjon, karbontopp og karbonnøytralitet, vil lettvekt være en uunngåelig trend i bilproduksjon. Konseptet med lettvekt har sin opprinnelse i motorsport, dens fordel er at under forutsetningen om å opprettholde sikkerhetsytelsen, kan vektreduksjon gi bedre håndtering og akselerasjon; og realiseringen av lettvektsproduksjon av biler er hovedsakelig gjennom: strukturell design, ny materialapplikasjon og De nye materialene er hovedsakelig ikke-jernholdige metaller som aluminium og magnesium.

I bilproduksjon har materialer som aluminiumslegeringer og aluminium-stål komposittstrukturer erstattet tradisjonelle stålmaterialer i nøkkelkomponenter, mens magnesiumlegeringer, som en ny type strukturmateriale, står for en relativt liten andel av bilproduksjonen. For tiden bruker hver bil i Europa og USA 5,8-23,6 kg magnesiumlegeringsdeler, og forbruket av en enkelt bil i mitt land er mindre enn 10 kg. Årsaken er at den vanskelige sveisingen av magnesiumlegeringer er et sentralt teknisk problem som begrenser bruken av magnesiumlegeringer i stor skala.

Det er svært vanskelig å oppnå høykvalitets sveising av magnesiumlegeringer ved smeltesveising av følgende grunner:

1. På grunn av den sterke oksiderende egenskapen til magnesium er det lett å danne en oksidfilm (MgO) under sveiseprosessen, og det er lett å danne inneslutninger i sveisen, noe som reduserer sveisens ytelse. Ved høy temperatur er magnesium også lett å reagere kjemisk med nitrogen i luften for å danne magnesiumnitrid, som svekker leddets ytelse. 

 2. Kokepunktet til magnesium er ikke høyt, noe som vil føre til at det lett fordamper under den høye temperaturen i lysbuen. 

 3. På grunn av den høye termiske ledningsevnen, brukes høyeffekts varmekilde og høyhastighetssveising ved sveising av magnesiumlegeringer, som lett kan forårsake overoppheting og kornvekst av metallet i sveise- og nærsveisede områder. 

 4. Den termiske ekspansjonskoeffisienten til magnesiumlegering er stor, som er omtrent 1 til 2 ganger den for aluminium. Det er lett å produsere store sveisedeformasjoner under sveiseprosessen, noe som forårsaker stor restspenning. 

 5. Siden overflatespenningen til magnesium er mindre enn for aluminium, er det lett å få sveisemetallet til å kollapse under sveising, noe som påvirker kvaliteten på sveiseformasjonen. 

 6. I likhet med sveising av aluminiumslegeringer, dannes det lett hydrogenhull når magnesiumlegeringer sveises. Løseligheten av hydrogen i magnesium avtar med temperaturnedgangen, og tettheten til magnesium er mindre enn for aluminium, så gassen er ikke lett å unnslippe, og porer vil dannes under størkningen av sveisen. 

 7. Magnesiumlegeringer er enkle å danne en eutektisk struktur med lavt smeltepunkt med andre metaller, og krystallinske sprekker er lett å danne i sveisede skjøter. Når temperaturen ved fugen er for høy, vil den lavtsmeltende forbindelsen i fugestrukturen smelte ved korngrensen for å danne hulrom, eller gi korngrenseoksidasjon, som er det såkalte «overbrenning»-fenomenet.