เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยแรงเสียดทานแบบกวนของถาดแบตเตอรี่แมกนีเซียมอัลลอยด์สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่

เนื่องจากแรงกดดันที่โดดเด่นมากขึ้น เช่น การปกป้องสิ่งแวดล้อม การอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนสูงสุด และความเป็นกลางของคาร์บอน น้ำหนักเบาจะเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการผลิตรถยนต์ แนวคิดของน้ำหนักเบามีต้นกำเนิดในมอเตอร์สปอร์ต ข้อดีของมันคือภายใต้สมมติฐานของการรักษาประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย การลดน้ำหนักสามารถนำมาซึ่งการควบคุมและการเร่งความเร็วที่ดีขึ้น และการตระหนักถึงการผลิตรถยนต์น้ำหนักเบานั้นส่วนใหญ่ผ่าน: การออกแบบโครงสร้าง การใช้วัสดุใหม่ และวัสดุใหม่ส่วนใหญ่เป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น อลูมิเนียมและแมกนีเซียม

ในการผลิตรถยนต์ วัสดุต่างๆ เช่น โลหะผสมอลูมิเนียมและโครงสร้างคอมโพสิตอลูมิเนียม-เหล็ก ได้เข้ามาแทนที่วัสดุเหล็กแบบดั้งเดิมในส่วนประกอบหลัก ในขณะที่โลหะผสมแมกนีเซียมซึ่งเป็นวัสดุโครงสร้างประเภทใหม่ มีสัดส่วนการผลิตรถยนต์ค่อนข้างน้อย ปัจจุบัน รถยนต์แต่ละคันในยุโรปและสหรัฐอเมริกาใช้ชิ้นส่วนโลหะผสมแมกนีเซียม 5.8-23.6 กก. และการบริโภครถยนต์หนึ่งคันในประเทศของฉันน้อยกว่า 10 กก. เหตุผลก็คือการเชื่อมโลหะผสมแมกนีเซียมที่ยากลำบากเป็นปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญซึ่งจำกัดการใช้งานชิ้นส่วนรถยนต์โลหะผสมแมกนีเซียมในวงกว้าง

การเชื่อมโลหะผสมแมกนีเซียมคุณภาพสูงด้วยการเชื่อมฟิวชันเป็นเรื่องยากมากด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

1. เนื่องจากคุณสมบัติออกซิไดซ์อย่างแรงของแมกนีเซียม จึงง่ายต่อการสร้างฟิล์มออกไซด์ (MgO) ในระหว่างกระบวนการเชื่อม และง่ายต่อการก่อตัวเป็นการรวมตัวในแนวเชื่อม ส่งผลให้ประสิทธิภาพของการเชื่อมลดลง ที่อุณหภูมิสูง แมกนีเซียมยังทำปฏิกิริยาทางเคมีกับไนโตรเจนในอากาศได้ง่ายจนเกิดเป็นแมกนีเซียมไนไตรด์ ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของข้อต่อลดลง 

 2. จุดเดือดของแมกนีเซียมไม่สูงซึ่งจะทำให้ระเหยได้ง่ายภายใต้อุณหภูมิสูงของส่วนโค้ง 

 3. เนื่องจากการนำความร้อนสูง แหล่งความร้อนกำลังสูงและการเชื่อมความเร็วสูงจึงถูกใช้เมื่อเชื่อมโลหะผสมแมกนีเซียม ซึ่งง่ายต่อการทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและการเติบโตของเกรนของโลหะในบริเวณแนวเชื่อมและใกล้แนวเชื่อม 

 4. ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของแมกนีเซียมอัลลอยด์มีค่าประมาณ 1 ถึง 2 เท่าของอลูมิเนียม ง่ายต่อการทำให้เกิดการเสียรูปการเชื่อมขนาดใหญ่ในระหว่างกระบวนการเชื่อม ทำให้เกิดความเค้นตกค้างขนาดใหญ่ 

 5. เนื่องจากแรงตึงผิวของแมกนีเซียมมีขนาดเล็กกว่าอลูมิเนียม จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะทำให้โลหะเชื่อมยุบระหว่างการเชื่อม ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของการก่อตัวของการเชื่อม 

 6. เช่นเดียวกับการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียม รูไฮโดรเจนจะถูกสร้างขึ้นได้ง่ายเมื่อเชื่อมโลหะผสมแมกนีเซียม ความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนในแมกนีเซียมจะลดลงตามอุณหภูมิที่ลดลง และความหนาแน่นของแมกนีเซียมมีขนาดเล็กกว่าอลูมิเนียม ดังนั้นก๊าซจึงไม่หลุดออกมาได้ง่าย และรูขุมขนจะถูกสร้างขึ้นในระหว่างการแข็งตัวของรอยเชื่อม 

 7. โลหะผสมแมกนีเซียมสร้างโครงสร้างยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำร่วมกับโลหะอื่นๆ ได้ง่าย และรอยแตกร้าวแบบผลึกนั้นเกิดได้ง่ายในรอยต่อแบบเชื่อม เมื่ออุณหภูมิสูงที่ข้อต่อสูงเกินไป สารประกอบที่ละลายต่ำในโครงสร้างข้อต่อจะละลายที่ขอบเขตของเมล็ดพืชจนเกิดเป็นโพรง หรือทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของขอบเขตของเมล็ดพืช ซึ่งเรียกว่าปรากฏการณ์ 'การเผาไหม้มากเกินไป'