Технология сварки трением с перемешиванием аккумуляторных лотков из магниевого сплава для транспортных средств на новых источниках энергии

Из-за растущих требований, таких как защита окружающей среды, энергосбережение и сокращение выбросов, пик выбросов углерода и углеродная нейтральность, легкий вес станет неизбежной тенденцией в производстве автомобилей. Концепция легкого веса зародилась в автоспорте. Ее преимущество заключается в том, что при сохранении показателей безопасности снижение веса может улучшить управляемость и ускорение; а реализация облегченного производства автомобилей осуществляется в основном за счет: структурного проектирования, применения новых материалов и новых материалов, в основном цветных металлов, таких как алюминий и магний.

В автомобилестроении такие материалы, как алюминиевые сплавы и композитные конструкции из алюминия и стали, заменили традиционные стальные материалы в ключевых компонентах, в то время как магниевые сплавы, как новый тип конструкционного материала, составляют относительно небольшую долю в производстве автомобилей. В настоящее время в каждой машине в Европе и США используется 5,8-23,6 кг деталей из магниевого сплава, а потребление одной машины в моей стране составляет менее 10 кг. Причина в том, что сложная сварка магниевых сплавов является ключевой технической проблемой, ограничивающей широкомасштабное применение автодеталей из магниевых сплавов.

Добиться качественной сварки магниевых сплавов сваркой плавлением очень сложно по следующим причинам:

1. Из-за сильных окислительных свойств магния в процессе сварки легко образуется оксидная пленка (MgO), а в сварном шве легко образуются включения, снижающие характеристики сварного шва. При высокой температуре магний также легко вступает в химическую реакцию с азотом воздуха с образованием нитрида магния, что снижает работоспособность соединения. 

 2. Температура кипения магния невысока, что приводит к его легкому испарению под воздействием высокой температуры дуги. 

 3. Из-за высокой теплопроводности при сварке магниевых сплавов применяют мощные источники тепла и высокоскоростную сварку, что легко вызывает перегрев и рост зерен металла в шовных и околошовных зонах. 

 4. Коэффициент теплового расширения магниевого сплава велик и примерно в 1-2 раза выше, чем у алюминия. В процессе сварки легко вызвать большую сварочную деформацию, вызывающую большое остаточное напряжение. 

 5. Поскольку поверхностное натяжение магния меньше, чем у алюминия, во время сварки легко вызвать разрушение металла шва, что влияет на качество формирования сварного шва. 

 6. Подобно сварке алюминиевых сплавов, при сварке магниевых сплавов легко образуются водородные дыры. Растворимость водорода в магнии уменьшается с понижением температуры, а плотность магния меньше, чем у алюминия, поэтому газу нелегко выйти, и при затвердевании сварного шва образуются поры. 

 7. Сплавы магния легко образуют с другими металлами легкоплавкую эвтектическую структуру, а в сварных соединениях легко образуются кристаллические трещины. Когда температура в соединении слишком высока, легкоплавкое соединение в структуре соединения будет плавиться на границе зерен, образуя полости или вызывая окисление по границам зерен, что является так называемым явлением «пережога».