Friction stir svetsteknik av magnesiumlegering batteribrickor för nya energifordon

På grund av de allt mer framträdande påtryckningarna som miljöskydd, energibesparing och utsläppsminskningar, koldioxidutsläpp och koldioxidneutralitet kommer lättvikt att vara en oundviklig trend inom biltillverkning. Konceptet med lättvikt har sitt ursprung i motorsport, dess fördel är att under förutsättningen att bibehålla säkerhetsprestanda kan viktminskning ge bättre hantering och acceleration; och förverkligandet av lättviktstillverkning av bilar är främst genom: strukturell design, ny materialapplikation och De nya materialen är huvudsakligen icke-järnmetaller som aluminium och magnesium.

Inom biltillverkning har material som aluminiumlegeringar och aluminium-stålkompositstrukturer ersatt traditionella stålmaterial i nyckelkomponenter, medan magnesiumlegeringar, som en ny typ av strukturmaterial, står för en relativt liten andel av biltillverkningen. För närvarande använder varje bil i Europa och USA 5,8-23,6 kg magnesiumlegeringar, och förbrukningen för en enskild bil i mitt land är mindre än 10 kg. Anledningen är att den svåra svetsningen av magnesiumlegeringar är ett viktigt tekniskt problem som begränsar den storskaliga tillämpningen av bildelar av magnesiumlegering.

Det är mycket svårt att uppnå högkvalitativ svetsning av magnesiumlegeringar genom smältsvetsning av följande skäl:

1. På grund av den starka oxiderande egenskapen hos magnesium är det lätt att bilda en oxidfilm (MgO) under svetsprocessen, och det är lätt att bilda inneslutningar i svetsen, vilket minskar svetsens prestanda. Vid hög temperatur är magnesium också lätt att kemiskt reagera med kväve i luften för att bilda magnesiumnitrid, vilket försvagar fogens prestanda. 

 2. Magnesiums kokpunkt är inte hög, vilket gör att det lätt avdunstar under ljusbågens höga temperatur. 

 3. På grund av den höga värmeledningsförmågan används högeffektsvärmekälla och höghastighetssvetsning vid svetsning av magnesiumlegeringar, vilket är lätt att orsaka överhettning och korntillväxt av metallen i svets- och närasvetsningsområdena. 

 4. Den termiska expansionskoefficienten för magnesiumlegering är stor, vilket är ungefär 1 till 2 gånger den för aluminium. Det är lätt att producera stora svetsdeformationer under svetsprocessen, vilket orsakar stor restspänning. 

 5. Eftersom ytspänningen för magnesium är mindre än aluminiums, är det lätt att få svetsmetallen att kollapsa under svetsning, vilket påverkar kvaliteten på svetsbildningen. 

 6. I likhet med svetsning av aluminiumlegeringar bildas vätehål lätt när magnesiumlegeringar svetsas. Lösligheten av väte i magnesium minskar med minskningen av temperaturen, och densiteten av magnesium är mindre än den för aluminium, så gasen är inte lätt att fly, och porer kommer att bildas under stelningen av svetsen. 

 7. Magnesiumlegeringar är lätta att bilda en eutektisk struktur med låg smältpunkt med andra metaller, och kristallina sprickor är lätta att bilda i svetsfogar. När temperaturen vid skarven är för hög kommer den lågsmältande föreningen i fogstrukturen att smälta vid korngränsen för att bilda hålrum, eller producera korngränsoxidation, vilket är det så kallade 'överbrännings'-fenomenet.