Автоматизация сварки магния с помощью роботов

Сварка магния выполняется для первичного изготовления или ремонта.

Свойства

Магниевые сплавы с плотностью около 1,74 г на кубический сантиметр (0,063 фунта на кубический дюйм) в литой форме, легированные алюминием, марганцем, редкоземельными элементами, торием, цинком или цирконием, демонстрируют высокое отношение прочности к весу, что делает их материалами. выбора, когда важно уменьшить вес или когда необходимо уменьшить силы инерции (для быстро движущихся частей машин). Магний составляет примерно 20% веса стали и 67% веса алюминия. Отливки из магния обладают замечательной демпфирующей способностью.

• Чистый магний плавится при температуре 650 градусов Цельсия (1 202 градуса по Фаренгейту).
• Сжатие от жидкости к твердому составляет от 3,9 до 4,2%, а от жидкости при температуре плавления к твердому состоянию при комнатной температуре составляет 9,7%.
• Магний используется в качестве легирующего элемента при производстве некоторых алюминиевых сплавов.
• В чугунолитейных цехах, производящих чугун с шаровидным графитом, магний используется для придания частицам графита шаровидности. Он также используется для катодной защиты других металлов от коррозии.

Безопасность

Меры предосторожности должны быть поняты и соблюдены. Магний легко окисляется. При воспламенении, когда он находится в виде обработанной стружки или порошка, он интенсивно горит. Механическая обработка должна выполняться в контролируемых условиях с наличием огнетушащих веществ.

Технические характеристики

• Литейные сплавы подпадают под действие спецификаций ASTM B80, B94 и B199.
• Деформируемые сплавы по ASTM B90, B107 и B217.
• Присадочные металлы для сварки магниевых сплавов указаны в
• Спецификация AWS A5.19 для сварочных электродов и стержней из магниевого сплава
• Спецификация ASTM B 448 для сварочных стержней и неизолированных электродов из магниевого сплава
• Магниевая проволока SAE AMS 4397, сварка.

Характеристики

Сварка магниевых сплавов требует меньшего количества тепла для плавления, чем другие материалы. Однако они подвержены деформации из-за высокой теплопроводности и коэффициента теплового расширения. Необходимо принять соответствующие меры предосторожности.

Легирующие элементы

Поскольку магний слишком слаб с механической точки зрения, чтобы его можно было использовать в чистом виде, его необходимо смешивать с другими элементами, которые придают ему улучшенные свойства. Группа сплавов Mg-Al-Zn содержит алюминий, марганец и цинк, которые являются наиболее распространенными легирующими элементами для применения при комнатной температуре. Легирующие элементы Торий, Церий и Цирконий (без алюминия) используются для повышенных температур, образуя группу Mg-Zn-Zr.

Увеличение содержания сплава снижает температуру плавления, увеличивает диапазон плавления и увеличивает склонность к растрескиванию сварного шва. Высокое содержание сплава требует меньшего количества тепла для плавления и ограничивает рост зерна, что свидетельствует о более высокой эффективности сварочного магния.

• Алюминий является наиболее эффективным ингредиентом для улучшения результатов. В процентах от 2 до 10% с небольшими добавками цинка и марганца повышает прочность и твердость за счет меньшей пластичности. Магниевые сплавы, содержащие более 1,5% Al, подвержены коррозии под напряжением, и после сварки необходимо снять напряжение.
• Цинк в сочетании с алюминием помогает преодолеть вредное коррозионное воздействие примесей железа и никеля, которые могут присутствовать в магниевых сплавах. Чем выше содержание Zn (более 1%), тем выше горячая короткое замыкание, вызывающее растрескивание сварного шва.
• Марганец (незначительно) повышает предел текучести и сопротивление соленой воде магниевых сплавов. Более высокая температура плавления требует более высокого подвода тепла для плавления. Рост зерна рядом со сварным швом снижает прочность.
• Торий или церий могут быть добавлены для повышения прочности при температурах от 260 до 370 градусов по Цельсию (от 500 до 700 градусов по Фаренгейту). Цирконий в небольших количествах уменьшает зерно и улучшает свариваемость.
• Иногда добавляют бериллий, чтобы уменьшить склонность магния к горению при плавлении. Неблагоприятного воздействия на сварку не наблюдалось. Это может быть полезно для припоя, поскольку снижает опасность воспламенения во время пайки в печи.
• Кальций добавляется в небольших количествах для уменьшения окисления, но он может увеличить риск растрескивания сварного шва.

Процессы

Сварка магния обычно выполняется дуговыми процессами с использованием постоянного тока с обратной полярностью (положительный электрод). Деформируемые сплавы обычно лучше поддаются сварке, чем некоторые литейные сплавы.

Режимы переноса металла для газовой дуговой сварки металлическим электродом с магнием (GMAW) или металла в среде инертного газа (MIG)

• Режим короткого замыкания - наполнитель касается изделия много раз в секунду и гасит дугу, металл подается в виде последовательности капель.
• Режим импульсной дуги — источник питания обеспечивает модулированный ток. Дуга не прерывается, и металл перемещается промежуточно.
• Режим переноса распылением — перенос металла распылением капель.
• Наиболее часто используемым защитным газом является аргон, хотя допустимы смеси с гелием.

Газовая вольфрамовая дуга для сварки магния (GTAW), также известная как вольфрамовый инертный газ (TIG)

• Alternating current machines or direct current reverse polarity (electrode positive) power supplies, with high frequency current superimposed are used.
• For thin sheets both are suitable, for heavier sheets alternating current is preferred as it provides deeper penetration.
• Direct current straight polarity (electrode negative) is not preferred because it lacks the cathodic cleaning action.

Electron Beam welding magnesium has been used for repairing expensive casting on alloys containing less than 1% Zinc. The relative weldability of the different magnesium alloys is similar to that displayed for the more common arc processes.

The conditions have to be strictly monitored because of the danger of developing voids and porosity due to the low boiling point of Magnesium and the still lower one of Zinc. A slightly defocused beam may help to obtain sound welds.

Laser Beam is a preferred method for welding magnesium because of its low heat input, elevated speed and limited deformation. However this method has a tendency of developing porosity.

Resistance welding magnesium for either spots or seams is performed on wrought alloys like sheets and extrusions, essentially with equipment and conditions similar to those used for aluminum.

Repairing Castings:One of the most common Welding magnesium applications is repairing castings either as cast or after service. Preparation is important and should exclude contamination from extraneous materials. Generous bevels should be prepared to allow for full penetration.

Preheating:The need for preheating when welding magnesium is dictated by the degree of joint restraint and by metal thickness:for thick walls and a short welding bead, it may not be required. Preheating should be performed in a furnace with a protective atmosphere for reducing oxidation. One of the recommended procedures to minimize weld cracking is to weld from the center towards the sides (one half after the other). Thermal shocks should be avoided.