Yeni enerji araçlarına yönelik magnezyum alaşımlı akü tepsilerinin sürtünme karıştırma kaynağı teknolojisi

Çevrenin korunması, enerji tasarrufu ve emisyonun azaltılması, karbonun zirveye ulaşması ve karbon nötrlüğü gibi giderek öne çıkan baskılar nedeniyle hafiflik, otomobil üretiminde kaçınılmaz bir trend olacak. Hafif ağırlık kavramının kökeni motor sporlarından kaynaklanmaktadır; avantajı, güvenlik performansının korunması öncülüğünde ağırlığın azaltılmasının daha iyi yol tutuşu ve hızlanma sağlayabilmesidir; ve otomobillerin hafif imalatının gerçekleştirilmesi temel olarak yapısal tasarım, yeni malzeme uygulaması ve Yeni malzemeler esas olarak alüminyum ve magnezyum gibi demir dışı metallerdir.

Otomobil imalatında, alüminyum alaşımları ve alüminyum-çelik kompozit yapılar gibi malzemeler, temel bileşenlerde geleneksel çelik malzemelerin yerini alırken, yeni bir yapısal malzeme türü olarak magnezyum alaşımları, otomobil imalatının nispeten küçük bir kısmını oluşturmaktadır. Şu anda Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki her araba 5,8-23,6 kg magnezyum alaşımlı parça kullanıyor ve ülkemde tek bir arabanın tüketimi 10 kg'ın altında. Bunun nedeni, magnezyum alaşımlarının zor kaynaklanmasının, magnezyum alaşımlı otomobil parçalarının büyük ölçekli uygulamasını kısıtlayan önemli bir teknik sorun olmasıdır.

Magnezyum alaşımlarının ergitme kaynağıyla yüksek kalitede kaynaklanması aşağıdaki nedenlerden dolayı çok zordur:

1. Magnezyumun güçlü oksitleyici özelliği nedeniyle, kaynak işlemi sırasında bir oksit filmi (MgO) oluşturmak kolaydır ve kaynakta, kaynağın performansını düşüren kalıntılar oluşturmak kolaydır. Yüksek sıcaklıkta, magnezyumun havadaki nitrojenle kimyasal olarak reaksiyona girerek eklemin performansını zayıflatan magnezyum nitrür oluşturması da kolaydır. 

 2. Magnezyumun kaynama noktası yüksek değildir, bu da arkın yüksek sıcaklığı altında kolayca buharlaşmasına neden olur. 

 3. Yüksek ısı iletkenliği nedeniyle, magnezyum alaşımlarının kaynaklanması sırasında yüksek güçlü ısı kaynağı ve yüksek hızlı kaynak kullanılır; bu, kaynak ve kaynağa yakın alanlarda metalin aşırı ısınmasına ve tanecik büyümesine neden olması kolaydır. 

 4. Magnezyum alaşımının termal genleşme katsayısı büyüktür, bu da alüminyumun yaklaşık 1 ila 2 katıdır. Kaynak işlemi sırasında büyük kaynak deformasyonu oluşturmak kolaydır ve bu da büyük artık gerilime neden olur. 

 5. Magnezyumun yüzey gerilimi alüminyumunkinden daha küçük olduğundan kaynak sırasında kaynak metalinin çökmesine neden olmak kolaydır, bu da kaynak oluşumunun kalitesini etkiler. 

 6. Alüminyum alaşımlarının kaynağına benzer şekilde, magnezyum alaşımları kaynaklandığında hidrojen delikleri kolaylıkla oluşturulur. Hidrojenin magnezyumdaki çözünürlüğü sıcaklığın azalmasıyla azalır ve magnezyumun yoğunluğu alüminyumunkinden daha küçüktür, bu nedenle gazın kaçması kolay değildir ve kaynağın katılaşması sırasında gözenekler oluşacaktır. 

 7. Magnezyum alaşımlarının diğer metallerle birlikte düşük erime noktalı ötektik bir yapı oluşturması kolaydır ve kaynaklı bağlantılarda kristal çatlakların oluşması kolaydır. Bağlantı yerindeki sıcaklık çok yüksek olduğunda, bağlantı yapısındaki düşük erime noktalı bileşik tane sınırında eriyerek boşluklar oluşturur veya 'aşırı yanma' olgusu olarak adlandırılan tane sınırı oksidasyonunu üretir.