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FSW焊接:万洲焊接成功实现镁合金电池托盘的搅拌摩擦焊

2022-08-03 10:28:02

  
  由于环保节能减排、碳达峰、碳中和等压力日益凸显,轻量化将是汽车制造的必然趋势。轻量化概念最早起源于赛车运动,它的优势是保持安全性能前提下,减重能够带来更好的操控性和加速度等;而实现汽车轻量化制造主要通过:结构设计、新材料运用和新加工工艺等途径来实现,其中新材料主要是铝、镁等有色金属。
  在汽车制造中,铝合金以及铝钢复合结构等材料已经在关键零部件中取代传统的钢铁材质,而镁合金作为一种新型的结构材料,在汽车制造中占比还是比较少。目前,欧洲和美国汽车每辆汽车使用镁合金零件5.8-23.6kg,我国汽车单车用量不到10kg,究其原因,镁合金难焊接是限制镁合金汽车零部件大量应用的关键技术难题。
  采用熔焊方法实现镁合金的高质量焊接难度很大,原因如下:
  1、由于镁的氧化性极强,在焊接过程中易形成氧化膜(MgO),易在焊缝中形成夹杂,降低焊缝性能。在高温下,镁还容易和空气中的氮发生化学反应生成镁的氮化物,弱化接头的性能。
  2、镁的沸点不高,这将导致在电弧高温下很容易蒸发。
  3、由于热导率大,故焊接镁合金时要用大功率热源、高速焊接,易造成焊缝和近焊缝区金属过热和晶粒长大。
  4、镁合金热膨胀系数较大,约为铝的1~2倍,在焊接过程中易产生大的焊接变形,引起较大的残余应力。
  5、由于镁的表面张力比铝小,焊接时很容易产生焊缝金属下塌,影响焊缝成形质量。
  6、与焊接铝合金相似,镁合金焊接时易产生氢气孔。氢在镁中的溶解度随温度的降低而减小,而且镁的密度比铝小,气体不易逸出,在焊缝凝固过程中会形成气孔。
  7、镁合金易与其他金属形成低熔点共晶组织,在焊接接头中易形成结晶裂纹。当接头处温度过高时,接头组织中的低熔点化合物在晶界处会熔化出现空穴,或产生晶界氧化等,即所谓的“过烧”现象。
  搅拌摩擦焊作为一种新型的固相焊接技术,具有热能输入小、焊接变形小、焊缝牢固度高、无气孔裂纹以及不产生烟尘、火花等,是一种绿色环保的焊接技术,尤其是在铝、镁等有色金属的焊接上具有无可比拟的优势。万洲焊接采用搅拌摩擦焊机器人和静轴肩技术,通过多次技术攻关,完美解决镁合金焊接问题,并成功应用于镁合金电池托盘的焊接,焊缝表面无飞边、接头强度高、产品变形小,为镁合金电池托盘批量制造打下坚实基础,为新能源汽车轻量化制造提供更多的解决方案。
  2021年国内新能源汽车销量接近300万台,即将全面迎来新能源汽车时代。有研究表明,纯电动汽车重量每降低10千克,续航里程可增加2.5千米。为了汽车轻量化,越来越多的镁合金产品将用于新能源汽车制造中,必将对镁合金焊接技术提出更多和更广泛的需求。
  万洲焊接致力于成为全球领先的特种焊接研究与产业化平台,依托万洲焊接研究院,以搅拌摩擦焊为核心技术,为客户提供智能装备、先进制造、焊接耗材以及技术咨询等一站式解决方案,并通过技术普及,产业赋能,助力镁合金在新能源汽车制造中的广泛应用,让连接更可靠。