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Elektronisches Schweißen und Laserschweißen mit Magnesiumlegierung

Elektronisches Schweißen und Laserschweißen mit Magnesiumlegierung

Elektronenstrahlschweißen

Magnesiumlegierungen mit einem Zn-Gehalt ≤1% werden selten mit Elektronenstrahl geschweißt. Grundsätzlich können lichtbogenschweißbare Magnesiumlegierungen auch elektronenstrahlschweißen und ihre Vor- und Nachbehandlungsprozesse sind gleich. Beim Elektronenstrahlschweißen entsteht unter dem Elektronenstrahl sofort Magnesiumdampf und das geschmolzene Magnesium fließt in die entstehenden kleinen Löcher. Aufgrund des hohen Dampfdrucks von Magnesiumlegierungen sind die erzeugten kleinen Löcher oft größer als bei anderen Metallen, die sich leicht in die Schweißnaht einbringen lassen. An den Wurzeln werden Stomata gebildet. Daher sollten die Prozessparameter sorgfältig bedient und kontrolliert werden, um zu verhindern, dass eine Überhitzung Poren verursacht. Um eine qualitativ hochwertige Schweißnaht zu erhalten, kann der Elektronenstrahl leicht kreisförmig schwingen und einen leicht defokussierten Elektronenstrahl verwenden. Es ist am besten, eine angemessene Menge Füllmetall außerhalb der Verbindung hinzuzufügen, und die Verwendung der gleichen Art von integraler oder eng anliegender Dichtung aus Magnesiumlegierung kann die Poren reduzieren. AZ91C-T6 und AZ80A-T5 sind zum Elektronenstrahlschweißen geeignet.

Laserschweißen

Laserschweißen ist eine fortschrittliche Fügetechnologie für Werkstücke aus Magnesiumlegierungen. Seine Vorteile sind: hohe Geschwindigkeit, geringer Wärmeeintrag, geringe Verformung des Werkstücks und hohe Fügefestigkeit. Im Vergleich zu einer Aluminiumlegierung hat eine Magnesiumlegierung eine bessere Laserabsorptionsleistung.

Der Laserstrahl kann die Dichteenergie auf einen kleinen Punkt konzentrieren und Wärme in die Schmelzzone einbringen, wodurch die Wärmeeinflusszone minimiert werden kann. Aufgrund des großen Längenausdehnungskoeffizienten der Magnesiumlegierung ist es besser zum Laserschweißen geeignet. Der Laserstrahl ist einfach zu steuern, sehr gut zum Schweißen komplexer dreidimensionaler Werkstücke geeignet und leicht zu automatisieren. Die Festigkeit der Laserschweißnaht aus Magnesiumknetlegierung entspricht nahezu der des Grundwerkstoffs. Wenn die Parameter des Schweißprozesses gut kontrolliert werden, sind die Poren und Hinterschneidungen gering.

Wenn der 400-W-Puls-YAG-Laser zum Schweißen der Magnesiumlegierung AZ31B verwendet wird, ist nicht nur die Schweißverformung gering, die Form ist rund, es gibt keine Risse und die Rückseite wird gleichmäßig durchdrungen. Die thermische Wirkung des Laserschweißens mit Magnesiumlegierung ist gering und unbedeutend, die Kornstruktur ist fein und gleichmäßig und die Härte der Verbindungen ändert sich nicht viel, aber die Pulsbreite hat einen großen Einfluss auf die Leistung der Schweißverbindung. Wenn die Impulsbreite 4.5 ms beträgt, können gute Schweißergebnisse erzielt werden. Die Zugfestigkeit Rm der Verbindung kann 95% des Grundmaterials erreichen.

Laser-Argon-Hybridschweißen

Laser-Argon-Lichtbogenschweißen mit kombinierter Wärmequelle wurde von Eboo et al. im Jahr 1978 und hat die Aufmerksamkeit der weltweiten Schweißergemeinschaft auf sich gezogen. Das Prinzip des Niederleistungs-YAG-Laser-Argon-Lichtbogen-Verbundwärmequellenschweißens von Magnesiumlegierungsblechen (siehe Bild). Bei Verwendung von Laser-WIG (Wolfram-Inertgas)-Verbundwärmequellen zum Schweißen von verformten Magnesiumlegierungen können gute Schweißnähte ohne Poren und Risse usw. Fehler erzielt werden.

Unter den gleichen Schweißbedingungen beträgt die Eindringtiefe beim Verbundwärmequellenschweißen das 4-fache des Laserschweißens und das 2-fache des Argon-Lichtbogenschweißens. Die Zugfestigkeit Rm der Verbindung beträgt 95 % des Grundmetalls und die Schlagzähigkeit beträgt 113% des Grundmetalls. Die Dauerfestigkeit entspricht der des Grundmetalls und die Schweißgeschwindigkeit ist hoch, bis zu 2000 mm/min. Das Laser-Argon-Hybridschweißen mit geringer Leistung überwindet nicht nur die jeweiligen Nachteile des Laserschweißens und des Schildschweißens, sondern erhöht auch die Eindringtiefe erheblich. Es ist eine ausgezeichnete Fügetechnologie für Werkstücke aus Magnesiumlegierungen.

Derzeit wird beim Laserschweißen in der Regel eine Leistung von 2kW-10kW verwendet, es gibt aber auch solche mit einer Leistung von 20kW. Die Hochleistungs-Verbundwärmequelle verwendet normalerweise einen Laserstrahl von etwa 2 kW. Da die Magnesiumlegierung jedoch einen starken Reflexionseffekt auf den Laser hat, wird die Energie beim Schweißen verschwendet. . Studien haben gezeigt, dass der Einsatz einer 400W YAG-Laser- und Argonlichtbogen-Kombiwärmequelle nicht nur eine qualitativ hochwertige Schweißung erreicht, sondern auch Energie spart und die Ausrüstungskosten senkt.

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