لحام وتوصيل سبائك المغنيسيوم

سبائك الماغنيسيوم

بحث العلماء والمهندسين على مدى عقود الاستفادة من الماغنيسيوم، والمعروف من كثافته المنخفضة، لتقليص الوزن ، في ضوء العديد من القطاعات الصناعية.

ويقدم هذا التقرير مراجعة واسعة من التطورات العالمية الأخيرة في النظرية والممارسة من سبائك الماغنيسيوم الحديثة. وهو يغطي الجوانب الأساسية للحام وتوصيل سبائك المغنسيوم ، واللحام يعتبر فرصة لخلق خليط من المعدن على أساس مصفوفة المغنيسيوم جنبا إلى جنب مع أنابيب الكربون النانوية باعتبارها تعزيز التاثير.

وهناك اهتمام في صناعه الطائرات والسيارات لتقليل وزن المواد خاصه الماغنسيوم ذات الاصلابة العاليه وعلى مدار العقدين الاخيرين تم تزايد في استخدام سبائك الماغنسيوم وعديد سبائك الماغنسيوم اخذ في تطويرها واختبارها لتلائم الحياة الصناعيه.

لحام وتوصيل سبائك اللحام

يعتبر اللحام و التوصيل لسبائك المغنيسيوم ذات أهمية كبيرة في توسيع نطاق تطبيقات الماغنيسيوم، وخاصة في النقل البري والجوي حيت يتطلب الحجم الكبير والمكونات المعقدة وهذا يتجلى في الوصلات بين سبائك الماغنسيوم المختلفة (الزهر و المطاوع) وبين سبائك الماغنسيوم وبقيه المواد المختلفة و في معظم الأحيان تكون مع الألومنيوم والصلب. وبسبب بعض الخصائص الفيزيائية المحددة لسبائك الماغنسيوم فان عمليه اللحام لها تتطلب تحكم جيد في مدخلات الطاقة وعلاوه على ذلك يجب استخدام لحام الغازات الواقيه بسبب تاثرسبائك الماغنسيوم بغاز الأكسجين والتى تحمى اللحام من الأكسدة والذى يشكل طبقه حراريه من الاوكسيد على الماغنسيوم والذى يسبب في تاكل اللحام ويتم تكييف كل من تقنيات اللحام التقليدية، والجديدة لتلبية هذه الاحتياجات، بما في ذلك لحام القوس الكهربى، و لحام البقعة ولحام الكهرومغناطيسي ولحام الاحتكاك الخطى و لحام شعاع الإلكترون واللحام بالليزر.ويتم تنفيذ العديد من الممارسات البديلة وتشمل هذه، اللحام بالقصدير واللحام بالنحاس والتثبيت الميكانيكى. وعلى الرغم من ذلك فان اللتقنيات الأخيرة لها عيوب على سبيل المثال الاجهاد الناتج من عمليه التثقيب خلال عمليه التثبيت الميكانيكى ولذلك فالتجارب مستمره بافكار جديده

أحد أشهر تطبيقات المغنيسيوم وهو في المواد متعددة الهياكل، والتي تتطلب وصلات مختلفه، تشمل سبائك المغنيسيوم في جانب واحد حيث في النهاية الآخرى هناك سبائك ذات خصائص مختلفة بشكل جذري. كيف تسطيع لحام المواد المختلفة ......هي واحدة من أصعب المشاكل في عمليات اللحام. إن الاختلاف في الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمكونات المختلفة لوصله اللحام تصنع تحديات في عمليه التوصيل ونظرا لانخفاض السالبيه الكهربيه لها فان الماغنسيوم عرضه للتاكل مما يؤثر على أداء الوصلات الميكانيكيه لكل أسلوب يوجد خصائص نموذجيه للوصلات والعيوب المحتملة تحدد باهتمام خاص للحام المعادن بلاضافه لعلاقته بقوة الحام والمرونة ومقاومه التاكل فعلى الرغم من أنه يتم توفير الأساسيات لكل تقنية، ينصب التركيز الأولي بشأن الأنشطة العالمية الأخيرة

لحام القوس الكهربى

هناك طريقتان أساسيتان للحام بالقوس الكهربى. في اللحام بقوس غاز التنغستن( تيج)، يتم توليد قوس كهربى بين قطب التنغستن الغير قابل للاستهلاك والمعادن الملحومة وفيها يتم حمايه القطب والمعدن بواسطه الغاز الخامل(ويستخدم فيها عاده غاز الارجون) وبشكل عام يمكن أن تتم عمليه اللحام سواء مع أو بدون المعدن الحشو وفى حاله استخدامم المعدن الحشو يكون على هيئه اسلاك وفى حاله سبائك الماغنسيوم تكون قضبان الحشو اما لها نفس كيميائية الجزء الملحوم أو اقل منها في معدل الذوبان و هذا الأخير يسمح للحام أن يبقى سائلا حتى تصبح الأجزاء الأخرى من اللحام صلبة مما يقلل من احتمال التصدع للحام القوس الكهربائي باستخدام المعدن والغاز (ميغ) ويتكون القوس الكهربائي بين إلكترود قابل للاستهلاك والجزءالذى يتم لحمه ويتم إنتاج الإلكترود من البكرة وينم حمايه منطقه اللحام ومنطقه القوس الكهربى عن طريق الغازات الخاملة الحرارة النوعية من المغنيسيوم حوالي 1 JG-1oC-1 ولكن نظرا لانخفاض كثافة المغنيسيوم فحرارته النوعية اقل من الألمنيوم أو الفولاذ )الجدول 1) وبسبب تشابه متوسط ذوبان سبائك الماغنسيوم والالومنيوم والحرارة الكامنة للانصهار المنخفضة لسبائك الماغنسيوم فان الحرارة اللازمة لصهر المغنيسيوم هو الثلثين بالنسبة لتلك المطلوبة لذوبان نفس الحجم من سبائك الالومنيوم فان معامل التمدد الحراري لسبائك المغنيسيوم مرتفعه نسبيا من 26 ميكرومتر M-1oC-1 والموصلية الحرارية العالية من 51 WM-1K-1 جعله عرضة للتشويه خلال لحام. وللسبائك المعدنية التي تمر بمرحلة انتقالية تستخدم إحدى تقنيات والموجودة في مساعدات الصهر و التي تساعد اللحام بقوس غاز التنغستن (FA-TIG) عندما يتم طلاء مسار اللحام بمساعدات صهر كيميائية. بشكل عام، تسمحلمساعدات الصهر بالتغلغل الكامل داخل اللحام في أكبر المعدلات باستخدام مكلف نسبيا لقوس غاز التنغستين كمصدر للحرارة. وعن طريق استخدام غاز الارجون كحمايه والكلوريد كمساعدات للصهر، أظهرت الاختبارات داخل اللحام لسبائك المغنيسيوم زيادة في معدل التغلغل اللحام بقدر مئة في المئة (Marya and Edwards, 2002) ورافق التغلغل أعمق داخل اللحام من قبل مدخلات ارتفاع الحرارة. بعض المركبات من الكلوريدات ، بما في ذلك LiCl، CaCl2، CdCl2، PbCl2 وCeCl3، ويعتبر كلوريد الكادميوم الأكثر فعالية. وكشفت الصور في منطقة لقوس أثناء اللحام إلى أن مساعدات الصهر بالحرارة من لقوس يبدو أكثر تركيزا نحو مركز التجمع مع اضافات الكلوريد.

اللحام المجهري

يتحدد تجمد التركيب الداخلى للحام عن طريق تحت التبريد الأساسىو يتوقف التركيب المجهري المتصلب للحام على التدرج الحراري ومعدل النمو و يتألف التركيب المجهري من سبيكة من طراز ميغ AZ91D ملحومة مع AZ61 وأسلاك اللحام من صلب α-MG ومركب من السبائك Mg17Al12 و يتضمن اللحام تقريبا 7٪ من الالومنيوم. في HAZ بالقرب من خط الانصهار، وتعرض لدرجات حرارة تتراوح بين خط الصلابة وخط السيولة، وهي جزء من α-MG محلول صلب عند نقطه التصلد الحرج وهكذا، بعد انتهاء التصلب شكلت المناطق الحدودية جزر من محلول صلب سهل الانصهار من α-MG محاطة برواسب Mg17Al12.

أثرت مساعدات الصهر (الكلوريد) خلال اللحام باستخدام تقنية FA-TIG على البنية المجهرية للحام. ويبدو أنه صناعة السبائك من مساعدات الصهر لم يؤثر بشكل كبير من خلال تجزئة المذاب أثناء عمليه التصلب . منطقة الانصهار ل AZ21 ، والتى تم الحصول عليها مع مساعدات الانصهار من ماده كلوريد الكادميوم، أكثر بشكل كبير من المعدل في منطقة الشجيرية من سبائك اللحام متطابقة بدون مساعدات الانصهار , ويعتقد أن الخلافات في التركيب المجهري بين اللحامات مع وبدون مساعدات الانصهار من ماده الكلوريد تنتج بواسطة التدرج الحراري. خلال اللحام مع ماده كلوريد الكادميوم تكون درجة الحرارة للقوس مرتفعه بشكل ملحوظ

لحام الانشقاق

بالإضافة إلى النفاذية الكبيرة جدا، ولكن يعتبر التصدع على الساخن المشكلة الرئيسة في لحام المغنيسيوم. هذا ينطبق بشكل خاص على ممارسة الإصلاح حيث يتم لحام صفائح سميكة باستخدام تقنية لحام القوس الكهربائي باستخدام المعدن والغاز (ميغ) . خلال لحام من طراز ميغ 10 مم للوحات السميكة AZ91D يحدث نوعين من التصدع الساخن: تشقق عند تجمد اللحام و تشققوهو سائل في HAZ وبصفة عامة، تشقق التصلب يحدث داخل نطاق درجات حرارة معينة عندما فيلم السائل يظهر بين التشعبات.و يحدث تشقق التصلب عندما يتكون حفرة في نهاية لحام، وويكون سببها العزل بين المواد الثلاث الماغنسيوم والالومنيوم والزنك يرافقه إجهاد الشد الاقصى.

تردد كلا النوعين من الشقوق يزداد في سرعات اللحام منخفضة ويكون مرتبطا مع إدخال الحرارة العالية والضغط الشد. هذه الملاحظات التجريبية تشير إلى أن لحام ميغ من سبائك المغنيسيوم يحدث انخفاض في مدخلات الحرارة يخفض من تردد الشقوق في اللحام وHAZ.

شعاع الليزر لحام

ليزر المدى هو "تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المستحث للإشعاع". يتم تحفيز وسائل الإعلام صلبة أو غازية لتنبعث منها أحادي اللون، مصدر تماسك الضوء الذي يركز بعد ذلك على نقطة المصدر وتسليمها إلى مكان العمل. يتم توصيلها بقوه المرايا والعدسات لانحراف الليزر والتركيز. وجود قيود على البصريات الصلبة هي المسافة قصيرة بين مصدر الليزر والجزء الملحوم .

استخدام كابل الألياف البصرية يسمح لفترة أطول فصل من مصدر الليزر. وهذا الأخير هو أيضا أكثر ملاءمة للتلاعب من قبل الروبوتات. هناك نوعان رئيسيان من أشعة الليزر، ويشيع استخدامها في التطبيقات الصناعيه

Nd:YAD – Neodymium-doped Yttrium-Aluminum-Garnet.

العمليه ومميزاتها

خلال لحام ليزر تطلق نبضات كثيرة في الثانية الواحدة. ويتم امتصاص الضوء بواسطة المعدن، مما تسبب في "ثقب المفتاح" ساري المفعول منذ التدريبات شعاع، تذوب وتتبخر بعض حجم المعدن. عندما نبض تنتهي، المعدن المنصهر حول "ثقب المفتاح" تدفقات الظهر، وبعد ترسيخ يشكل لحام البقعة. ويستخدم الغاز التدريع لحماية المعدن المنصهر. قد يتم إنشاء اللحامات مع معدن حشو أو بدونها. كما الفوائد الرئيسية لحام شعاع الليزر هناك ونقلت: سرعات عالية، والحد الأدنى من الحرارة واضاف خلال لحام، مما أدى إلى حرارة صغير المنطقة المتضررة، وانخفاض تشويه جزء، لا خبث أو ترشيش وعظيم المرونة في تصميم الأدوات.

شكل العمليه وعيوبها ونموذع العمل

تشكل سبيكه AM60 بواسطه لحام ثاني أكسيد الكربون المستمر.اللحام المشكل بمنطقه تاثير صغيره ولا وجود للحبيبات الخشنة منطقه انصهار المصاحبة بكثافه عاليه لرواسب Mg17Al12 . إعادة توزيع العناصر تحدث خلال لحام مع المغنيسيوم المنخفض ومحتوى الالومنيوم المرتفع في اللحام أكثر من قاعده السبيكه.صلابة منطقه الانصهار تصل أعلى من منطقه قاعده السبيكة. وكشفت آلية تشكيل المسامية خلال استمرار الموجة ND-YAG لحام شعاع الليزر من سبائك الزهر AM60B زيادة كبيرة في الاندماج في منطقة المسامية بالنسبة لمعظم من الشروط لحام.وشوهدت المسام الموجودة من قبل، التحام وتوسع هو سبب زيادة المسامية. تم العثور على ثقب المفتاح أكثر استقرارا من خلال لحام من سبائك القاعدة لكن استقراره لم تؤثر بشكل كبير على المسامية الكلية. خلال لحام ليزر CO2 من AZ31 سبيكة المطاوع، تم العثور على المسام في اللحامات ولا سيما حول حدود الاندماج.منذ ذلك الحين في سبيكة المطاوع مستوى المسامية الأولية ويعزى الانخفاض النسبي، وتشكيل لحام خلال مسام إلى تلوث المياه السطحية ورفض الهيدروجين من الطور الصلب أثناء التصلب. يبدو أن يتم إنشاء المسامية نتيجة لانهيار تدفق ثقب المفتاح والمضطرب في لحام. نموذج تحليلي الحرارية للحام وضعت WE43 سبائك المغنيسيوم (عبد الرزاق وآخرون، 2008). حيث يتم التحكم اللحام بالليزر من قبل العديد من المتغيرات بما في ذلك الطاقة، وخصائص شعاع، وسرعة لحام، وموقف التنسيق، وتدفق الغاز وخصائص المواد، وإيجاد الأمثل هو مهمة معقدة. هذا النموذج يسمح تحديد عمق الاختراق وعرض حبة بوصفها وظيفة من وقوع الحادث على حد سواء قوة الليزروسرعة لحام. نمذجة جنبا إلى جنب مع التحقق التجريبي واستخدمت أيضا لدراسة تشكيل ثقب المفتاح وهندسة ملامح لحام خلال لحام من سبيكة-T5 ZE41A مع ND-YAG ليزر .عرض لحام ومنطقة الانصهار تنخفض مع زيادة السرعة لحام. وحيث تبين ان خفض المفرطة في قوة الليزر أدى إلى انخفاض سطح كثافة الطاقة، وتغير من طريقة لحام من خلال ثقب المفتاح توغلت جزئيا إلى وضع التوصيل. لم يكن هناك تأثير كبير للتغذية معدل حشو السلك على توصيل وكفاءة ذوبان.

لحام بحزمة ليزرية

وتعرف تقنيات لحام بحزمة ليزرية ومزيج من ليزر شعاع مصدر مع مصدر شعاع الثانوية إضافية أو أسلوب آخر الانضمام. حقق هجين ليزر لحام تيج (LATIG) من AZ31 سبيكة، سرعة أعلى مما كان عليه في لحام ليزر أو لحام تيج (ليو وآخرون، 2004). وكان على عمق تغلغل مرتين من أن لأوقات TIG وأربعة من أن لحام الليزر. تم استخدام نفس تركيبة من شعاع الليزر وTIG لحام AZ31B سبائك المغنيسيوم مع الفولاذ الطري، وتطبيق البينية النيكل. ونتيجة لذلك، تم تحقيق شبه المعدنية الترابط. على طول ملغ - ني البينية المرحلة Mg2Ni مع حل متين من النيكل في تشكيل الحديد. ومع ذلك، في واجهة من تجمع والصلب المنصهر، فإن منطقة الانصهار لا تتفاعل مع حل متين، مما يشير إلى الربط الميكانيكي. وهناك طريقة جديدة للانضمام الهجين، ودعا ليزر لحام الربط المستمر، وضعت كبديل لحام ليزر، وارتباط لاصقة.وهناك طريقة جديدة للانضمام الهجين، ودعا ليزر لحام الربط المستمر، وضعت كبديل لحام ليزر، وارتباط لاصقة (ليو وآخرون، 2007a). وكان هذا الأسلوب ناجح في الانضمام من المغنيسيوم AZ31B وخلائطه A6061 عن طريق الحد من حجم التداول مركبات السبائك هش من Al3Mg2 وMg17Al12 المراحل التي تتشكل في منطقة الانصهار، والحد من قوة مشتركة. تم تخفيض مرحلة تشكيل السبائك بسبب السوائل الناتجة عن تغويز من المواد اللاصقة. يبدو أن ارتفاع بخار لاصق يبطئ الحركة الهبوطية من المغنيسيوم السائل، وبالتالي تقليل محتواها في لحام. وبالتالي، يتكون لحام من مرحلتين مع مزيج مركب أقل السبائك وحل أكثر صلابة.

لحام المقاومه النقطى

المقاومة لحام البقعة يمثل انضمام محل من قطع معدنية اثنين أو أكثر معا بواسطة تطبيق من الحرارة والضغط. يتم تشكيل لحام بسبب الحرارة المتولدة من جانب المقاومة لمرور التيار الكهربائي بين الأقطاب الكهربائية والنحاس، وكونه أيضا مصدرا للضغط. ونتيجة لذلك، في واجهة من مواد اللحام وتشكيل تجمع السائل (لحام الكتلة). لالموصلية الكهربائية عالية من المغنيسيوم وتوليد حرارة منخفضة في لحام، يطلب من التيارات لحام عالية. وتستخدم هذه العملية بشكل رئيسي في خطوط التجميع لحام المنتجات المصنوعة من المعادن قياس رقيقة ولها إمكانات للانضمام إلى ورقة من المغنيسيوم سبائك.

اللحام المجهري

وصله اللحام بنحصل عليها بواسطه تقنيات خاصه وذالك عن طريق مقاومه بقعة اللحام والتي تتكون من كتله صلبه ومنطقه التأثير الحراري .علي سبيل المثال السبيكة az31 تحتوي علي الهيكل الشجيري الخلوي عند حافه الكتلة الصلبة بالإضافة الي الهيكل الشجيري الخلوي عند المركذ.حدود درجات الانصهار والتخشين لوحظت أيضا في منطقه تأثير درجه الحرارة .وايضا اكتشف ان لحام الكتل الصلبة اظهرت تقنيه جديده وهي التكسير الحراري.قوه وصله اللحام وقابليتها للشروخ تتاثر بتيار اللحام.حيت كلما زاد التيار تزداد قوه اللحام وتزاد أيضا تقنيه الكتلة الصلبة لحدوث الشروخ

تاثير انواع اللحام علي خواص وصلات اللحام

تأثير أنواع اللحام علي خواص وصلات اللحام يتضح في الشكل رقم (5). فمثلا لقوه القطب الكهربائي الثابت زياده التيار يقلل من سلامه وصله اللحام بينما زياده قوه العمود الكهربي تعمل علي زياده دور التياروعندما تصبح كفائه القوه عاليه تاثير التيار بيختفي.ولكي يتم تحسين التحول الحراري في الوصلة يجب أن يجب أن تكون الألواح مغطاه بالصلب المدرفل والتي تم تبريده من قبل.الألواح المسموحة تحتوي علي كتل لحام صلبه كبيرة الحجم وقوه عاليه ناتجه من تقليل تيار اللحام وفي حاله عدم وجود ألواح صلبه فان الانخفاض في المسام ينتج من زياده قوه القطب الكهربي ومد الوقت المعلق بعد قفل التيار. الأهمية النسبيه لتعليق الوقت بعد قفل التيار تعتمد علي تيار اللحام

الحام عن طريق اثاره الاحتكاك

هذه الطريقة هي احدي الطرق الحديثة في وصلات اللحام وتم التعرف علي هذه الطريقة من قبل معهد اللحام العالمي بإنجلترا (twi) عام 1991 . ومن أدوات القطع المستخدمة في هذه الطريقة أدوات القطع الدوراينة وادوات القطع الغير قابله للاستهلاك وادوات القطع الاسطوانيه وذالك لكي يتم تشكيل المحيط بدون انصهار .وهكذا وصلات اللحام في الأساس تتشكل في قالب من الصلب .وهذا المفهوم يتضح في الشكل رقم (6). بسبب الاحتكاك بين سطح اداه اللحام وأجزاء الشغلة التي يتم لحامها تتولد حراره عاليه للمعدن.عندما تتحرك اداه اللحام للامام تتحرك القوه الشخصيه للماده بتتحرك للخلف هذه العمليه تكون مصحوبه بواسطه استطاله حاده تشمل تبلور ديناميكا للمعدن الأصلي الذي يتم لحام قطعه الشغل عليه وفي الشكل رقم (6) يتضح اللحام عن طريق الاحتكاك ويوضح أيضا تركيب اداه اللحام.وفي الشكل رقم 7 يوضح تاثير سرعه اللحام وايضا يوضح السرعة الدورانيه لقوه الشد في طريقه اللحام بالاحتكاك في سبيكه الماغنسيومAz31والتي سمكها 4 ميلليميتر وقطر اداه القطع 4 ملليميتر وقطر الكتف 12 ملليميتر. الطاقة الكليه المتحولة لوحده الأطول أثناء عمليه اللحام بين اداه قطعه اللحام حيث ال s هي معامل ميل الشكل المقدم لكي تتحكم في تاثير الطاقة الناتجة بسبب تشكل المادة واستطالتها وحيث انا معامل الاحتكاك Ef فانه يتضح في المعادلة الاتيه حيث أن ال ro هي هي نصف قطر الكتف وال r هينصف قطر البين وال M هي معامل الاحتكاك الناتج من احتكاك الاداه والشغلة وال F هي القوه المؤثرة والمضغوطة والعنصر Ep يعرف علي انه معامل الاستطالة الناتجة للماده ويعرف في المعادلة الاتيه حيث أن الk معامل القوه والn هي معامل الانفعال والm هي حساسيه معدل الانفعال وال Q هي طاقه التنشيط الواضحة وال R هي ثابت وتساوي 8.33 وال T هي درجه الحرارة الموجودة في المكان . والحرارة أثناء عمليه التشكيل لها تاثير هام جدا وهذا التاثير يتضح في درجه الحرارة النهائية وهذا يتضح خصيصا في مستويات الطاقة الخاصة . ومن هه المعلومات السابقة يتضحك لنا انا عمليه اللحام بواسطه الاحتكاك لها اهميات كبيرة جدا . والحرارة الداحلة لعمليه اللحام وايضا بالإضافة لذالك نقطه الانصهار تنتج خواص عاليه جدا لوصلات اللحام المستخدمة بهذه العمليه والتحطم منخفض لهذا اللحام في هذه العمليه . عمليه التشكيل المشددة والتي تعرض بواطه أدوات العمل التي يتم استخدمها تقوم بعمليه تحويل للشكل البلوري للممعدن . وهذه العمليه لابد ان تتوفار فيها بعض الشروط الا وهي ان تكونكفائه الطاقة عاليه وان تكون غير مضره للبيئه وان لا تكونملوثه بيها أي انها صديقه للبيئه بدون أي دخان ولا يوجد لحام إطلاقا عكس اتجاه الجاذبيه الأرضية حيث أن العديد من اوضاع اللحام المستخدمة ممكن ان تكون مسار دائري اوفي اتجاه افقي ومن العيوب الموجودة والتي تم استنتاجها من عمليه اللحام بالاحتكاك هي انه تنتج من هذه العمليه قوه كبيرة جدا وايضا من ضمن العيوب ان صلابه هذا النظام تكون قليله وهناك أيضا عيبا آخر الا وهو ان هناك بين مثبت قادر علي مناوله ماده واحده فقط وعلي الرغم من هذا العيب إلا أن هناك حلول حديثه لهذا العيب وهو انه تم صناعه انوا أخرى تعمل علي مناوله أكثر من ماده في نفس الوقت وبهذا بتسمح بلحام لحام أكثر من ماده بسمك مختلف عن الآخر .

تطبيقات لوصلات اللحام

اللحام عن طريق عمليه الاحتكاك تتم علي جميع سبائك الماغنسيوم وايضا تتم علي وصلات لحام الماغنسيوم الغير متشابهه مع بعضها البعض ويظهر هذا واضحا في شكل رقم 7. التطور في الشكل البللوري لعمليه اللحام السابقة يتم التحكم فيه بواسطه عمليه التشكيل بالقص وايضا يتم التحكم عليها بواسطه التاثيرالحراري في لحام سبيكه الماغنسيوم رقم AZ61 نسيج البلورات المكون لهذه السبيكة بيتطور علي شكل اقوي من الأول (0001) واقترح انه يتم زياده وتنميه الشكل البللوري للمعدن وذالك عن طريق دوران البين في مسار دائري .عمليه تشكيل الماغنسيوم في المعادن ذات الشكل البللوري السادس عن طريق تزحلق الجزيئات في المستوي (1000)ولذالك فان التكوين في الشكل البللوري للمعدن في هذه العمليه يكون له تاثري علي الخواص الميكانيكة لعمليه اللحام . أثناء عمليه اللحام بواسطه الاحتكاك للوحين سمككل منهما 6.3 فان عمليه الانتقال ومنطقه اللحام بتكون متشابها في كلا منهما وتكون أكثر دقه في قاعده السبيكة . وهذه الطريقة التي تسمي باللحام عن طريق الاحتكاك تستخدم للحام وعمل وصلات بين الماغنسيوم والاصلب. وأثناء اللحام بطريقه الاحتكاك لكلا من سبيكه الله az31 والستانلسلتيل 400فان سرعه الدورنومحيط محور البين المستخدم يؤثر تاثيرا فاعلا علي الشكل البللوري وايضا يؤثر علي قوه وصلات اللحام القوه العظمي لوصله اللحام التي تتكونمن لوحينفوق بعض تتحق بواسطه 70 في المائة تقريبا من القوه المقاسة من الماغنسيوم النقي . تاثير تركيب وشكل أدوات القطع علي Mg-steel كان أيضا درس .وبالنبسة لوصلات اللحام الخاصة بالصلب تعمل علي زياده طول المسبار بشكل ملخوظ . أيضا الشكل البللوري اكتشف ليكون مضدر حساس لطول المسبار.

زيادة قوة بشكل كبير مع طول التحقيق. كما تم العثور على المجهرية أن تكون حساسة لطول التحقيق. أسفر التحقيق في الرابطة يعد نشر في حين أن قدمت أقصر التحقيق فقط للسندات الميكانيكية. وسجلت الملاحظات المختلفة لالصلب المطلي بالزنك حيث لم طول المسبار ليس تحسين قوة مشتركة. في هذه الحالة، وساهمت لجنة التحقيق قصيرة إلى مشترك خالية من العيوب. الجدول 2. مقارنة بين خصائص الشد من سبائك المغنيسيوم المحدد بعد احتكاك إثارة لحام مع خصائص السبائك الأصل. المراجع: (1) (جونسون وThreadgill، 2003)؛ (2) (Avedesian، 1999)؛ (3) (بارك، وآخرون، 2003a)؛ (4) (. Skar وآخرون، 2004)

الكهرومغناطيسية لحام

لحام الكهرومغناطيسية يستكشف وهي الظاهرة التي تحمل الموصلات الحالية تمارس إجبار كل منهما على الآخر (الشكل 8). قوة يعتمد على الاتجاه الحالي هو مثير للاشمئزاز ولل عكس اتجاه تدفق وجذابة لاتجاه تدفق نفسه. في الممارسة العملية، والكهربائية الراهنة في لفائف يخلق دوامة الحالية داخل قطعة العمل الذي يولد قوى بين لفائف والمواد وضعت في داخلها. أثناء عملية لحام، وهذه القوى يتسبب في قطعة العمل الخارجي لتشويه اللدن بعد أن يسرع نحو العمل الداخلية قطعة، وبالتالي خلق لحام الحالة الصلبة. هناك تعديلات عدة من لحام المغناطيسي طبقت بنجاح والتي لالمغنيسيوم. مماثل مفهوم الكهرومغناطيسية وقد استخدم تشكيل ضغط لتجهيز لمحات أجوف من سبائك المغنيسيوم (Psyk وآخرون، 2006). المغناطيسي لحام نبض هو الحالة الصلبة انضمام عملية، ولها تعديل دعا الضغط التماس لحام (لي وآخرون، 2007). تتولد تيارات عالية جدا من خلال تفريغ مجموعة من اتهم المكثفات بسرعة من خلال الملف الذي يحيط عنصر تلحم. و التيارات الدوامية معارضة المجال المغناطيسي في الملف، ويتم إنشاء قوة طاردة التي يحرك أجزاء معا بسرعة قوة عالية جدا ويخلق نوع المتفجرة أو أثر حام. الدوامة الحالية وأعرب لي المعادلة التالية (أيزاوا وآخرون، 2007):

حيث: κ و B الموصلية الكهربائية والمغناطيسية كثافة الدفق، على التوالي. التين. 8. الرسم التخطيطي لحام من النبض الكهرومغناطيسي

ونظرا للضغط ف المغناطيسي ولدت على النحو التالي

حيث: Bo2 وBi2 هي كثافة التدفق المغناطيسي في الأسطح السفلي والعلوي من ورقة الملحومة، μ هي نفاذية مغناطيسية، δ هو تأثير عمق الجلد، وبالنظر بما يلي:

δ = 2 / ωκμ

حيث: ω هو التردد الزاوي من تغيير المجال. تقدم هذه التقنية نتائج مرضية للسبائك المغنيسيوم آل AZ91. الأوراق مع كانت سماكة من 0.5 إلى 1 ملم التماس الملحومة، مما ينتج عنه لحام وجود عرض من 5 ملم. وكان سمك لحام 10٪ أقل من سمك الورقة الأصلية (أيزاوا والكاشاني، 2010). ويعتقد أن يتم تشكيل منطقة اللحام كأثر الجمع بين التدفئة بواسطة الدوامة التيارات والكهرومغناطيسية دفعة قوية القوة (الضغط المغناطيسي). لا انصهار واضح تم الكشف مجهريا الحدود في واجهة مشتركة. كان للطبقة التي تمر بمرحلة انتقالية في مائج شكل مميز من دون أي حرارة كبيرة تتأثر المنطقة. تم استخدام نفس المفهوم، ودعا لحام تأثير الكهرومغناطيسية، ورقة عن 0،6 ملم من AZ31 سبائك المغنيسيوم والألومنيوم 1 ملم A3003 سميكة سبائك (كور وآخرون، 2009). و أدى الاختلاف في التوصيلات الكهربائية للشركة والمغنيسيوم إلى عمق الجلد من 0.7 ملم في القاعدة و 0.6 ملم في سبائك المغنيسيوم. كشف الفحص المجهري لحام واجهة مائج والمعادن كاملة الاستمرارية من دون عيوب اللحام. فعلت كل من حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني لا كشف مرحلة السبائك في واجهة، مما يشير إلى عدم وجود ذوبان. عندما لحام وقد أجريت في ظروف مثلى، فشل أثناء اختبار الشد وقعت خارج لحام، في قاعدة معدنية. ضغط الكهرومغناطيسية لمحات أنبوبي مع التوصيل الكهربائي عالية هي مبتكرة لعملية الانضمام مواد خفيفة الوزن. وانضم إلى المكونات باستخدام المجالات المغناطيسية نابض التي تطبق الضغوط شعاعي لتصل إلى 200 ميغا باسكال لهذه المادة مما تسبب في انخفاض متماثل من القطر مع سلالة نموذجية من حوالي 10-4 S-1 (باريرو وآخرون، 2008). لأنه ليس هناك أي اتصال بين العناصر التي انضمت وانضم لل آلة، وليس هناك ضرر ممكن من الأجزاء الملحومة. تم اختبار طريقة لل سبائك الألومنيوم ولها إمكانات المغنيسيوم.

شعاع الالكترون لحام

شعاع الإلكترون لحام (EBW) هو لحام الانصهار الذي يستخدم تيار كثيفة من ارتفاع الإلكترونات سرعة إلى قصف والحرارة وذوبان يجري انضم المواد. شعاع الإلكترون تم إنشاؤها بواسطة بندقية الإلكترون يتألف من الكاثود المصنوعة من التنغستين ووضع أنود في فراغ عالية. عندما شعاع الإلكترون يتحرك إلى الأمام، وسبائك ذابت وتبخرت التدفقات من الجبهة إلى الجزء الخلفي من ثقب المفتاح. تم تطويره في عام 1950، وطبقت لأول مرة في الصناعة النووية. انها مناسبة لحام الصعبة التي تتطلب repeatibility عالية. بالمقارنة مع قوس اللحام، EBW يخلق أضيق اللحام والمنطقة التي تعرضت للحرارة. و السلبيات الحالية وتشمل ارتفاع تكلفة المعدات، والقيود عمل حجم قطعة، أو الأشعة السينية جيل خلال القصف الإلكترون. خلال 3 الابعاد ووضع نماذج لتأثير حراري خلال لحام من AZ61 سبيكة كان وجدت أن مصدر الحرارة لحام من شعاع الإلكترون تنتج اثنين من الآثار الحرارية الخاصة: تغلغل في أعماق الحراري تأثير وتأثير سطح الحراري للبخار المعادن (لو وآخرون، 2010a). وأظهرت البيانات التجريبية للAZ61 سبيكة ان البارامترات الرئيسية التي تؤثر على ثقب المفتاح تأثير الحراري هي المدخلات الحرارة لحام والتركيز في الوقت الراهن لفائف، والتي لها أيضا تأثير على وشكل لحام. وقد تم تحليل مجموعة من المعلمات لحام لحام شعاع الإلكترون لتقييم لها أهمية عن جودة لحام من الألف إلى الياء سلسلة من سبائك المغنيسيوم (تشي وآخرون، 2008). ما يلي الترتيب، في المرتبة الثانية من حيث النفوذ، وقد تم تأسيسها: التذبذب شعاع، موقف التنسيق، تخفيف الإجهاد، واختلاف المواد، شعاع الحالية، وسرعة لحام، والجهد المتسارع. و وكانت أفضل الخيارات شعاع غير متذبذب، والتركيز في الجزء السفلي وليس تخفيف التوتر. من عدد من السبائك اختبارها، وقابلية اللحام، وفقا لما يحدده العيوب ويترسب التوزيع، ويلي ترتيب AZ91، AZ61، وAZ31 AZ61 مع كونه أفضل. خلال لحام شعاع الإلكترون من 11 ملم لوحات AZ31B كثيف مع قوة من 3000 إلى 5000 واط تم فحص W تأثير المعلمات عملية مختلفة (تشي وتشاو، 2007). العوامل الحد من قوة لحام هي: الانحرافات للهندسة لحام، المسامية والحبوب التخشين. بشكل عام، وصلت قوة لحام أكثر من 90٪ من أن لسبيكة قاعدة.

نشر الروابط

الرابطة نشر يمثل الحالة الصلبة انضمام، حيث حققت 2 المواد جلبت إلى اتصال وثيق في درجات حرارة مرتفعة من أقل من 0.7 تيم تحت معتدل الضغط، وبالتالي لم يتم رافقت الهجرة الذري بواسطة تشوه الكلي. منذ درجة الحرارة لا تتجاوز ذوبان، لأنها تتيح للقضاء على العديد من المشاكل المرتبطة انصهار لحام. تتم عادة عملية في الصحافة، يسخن بواسطة التقليدية طرق أو وحدات الاستقراء. كما يتم استكشاف مصادر الميكروويف لهذا الغرض. للحصول على الترابط عالية، ويجب أن تكون نظيفة وسطح مستو. هناك ثلاث مراحل رئيسية لل تقدم الرابطة. الأول، وهو الاتصال بين المواد تحدث من خلال السطوح التزاوج (بودار، 2009). خلال المرحلة الثانية، ونشرها ضمن حدود الحبوب هو الغالب، وبالتالي القضاء على المسام وضمان وجود ترتيبات للحدود الحبوب. خلال الثلث المرحلة، وحجم انتشار ويهيمن على الانتهاء من العملية.

المفاصل بين سبائك المغنيسيوم

تم العثور على الترابط نشر ينطبق على المغنيسيوم النقي وسبائك التيتانيوم. لنقي والمغنيسيوم ورقة تدحرجت، اجراء اختبارات على نطاق الضغط من 2-20 ميغاباسكال، نطاق درجة الحرارة من 300 درجة مئوية إلى 400 درجة مئوية وفترات زمنية تصل إلى 72 ساعة

الحام والوصلات في سبائك الماغنسيوم

اقصى قوه قص كانت 0.888 عند ضغد الروابط 20 ميجا بسكال ودرجه حراره 400 درجه سيلزيوس وقت ساعة . وقد ظهر كسر مرن بعد اختبار ضغط القص . خلال تصنيع هياكل الألواح ,وكثيرا ما يتم الجمع بين انتشار الروابط مع تكوين معادن فائقه اللدونة. الخليط يسمح لخفض الوزن وتكلفه التصنيع , كا بالمقارنة مع هياكل مثبته ميكانيكيا (جيلمور واخرون 1991 ) وهذه التكنولوجيا نفذت بنجاح لسبيكه الماغنسيوم فائقه اللدونة مع حجم حبيبات ما يقارب 17 ميكرومتر. اقصى قوه قص كانت 0.85 عند ضغط الروابط 3 ميجابسكال ودرجه حراره 400 درجه سيلزيوس وقت 3 ساعات. كما تم تحقيق انتشار الروابط الناجح للحصول عل سبائك الفائقة اللدونة عند السحب الساخن عند درجه حراره 250 درجه سيلزيوس . لها حجم الحبيبات قدرها 8.5 ميكرون ,والسبائك التي يحدث بطريقه فائقه اللدونة ضمن نطاق درجه حراره مئويه 250_300 كل من الظواهر وانتشار الروابط وتكون حجم الحبيبات التابعة , وبالتالى الهياكل مع الحبيبات الدقيقة سوف تصبح روابط منخفضه درجه الحرارة . ويرتبط التاثير على إليه الروابط حيث الانتشار يتحكم في الوصلة المشتركة . الفرغات العديدة سوف يقدم في البدايه في مجال التفاعل بين وصله المعدن حيث تختفى نتيجة لتدفق مواد بلاستيكيه وانتشارها نحو فرغات السطح .

الوصلات الغير متشابهه وتشكيلها بواسطه انتشار الحبيبات.

للوصلات الغير المتشابهة من سبائك الماغنسيوم واهميه حاصه مع الالومنيوم ويرجع ذللك إلى احلال من الالومنيوم مع الماغنسيوم في صناعه السيارات , الذي يتطلب وصلات ماغنسيوم_الومنيوم ومن الامثلة على ذللك وصله الالومنيوم والماغنسيوم المصنوعة باستحدام فراغات الروابط عند 460_480 درجه سيلزيوس وعند وقت 40_60 دقيقة وعند ضغط 0.08 _0.10 ميجا بسكال . وبالتالى , منطقه الانتشار تشكل بواسطه اثنين من المناطق الانتقال المختلفة على الجانبين. وعند تداخل الالومنيوم من أنواع سبائك الماغنسيوم يحدث تشكل (Mg-Al &Mg3-Al2 &Mg2Al3) . في حبيبات الماغنسيوم بيتكون (Mg3 AL2) وهذا المركب يكون له وحده بنائية) (FCC, الماغنسيوم له وحده بنائية (HCP) . و Mg3 AL2 له تاثير ايجابى على الماغنسىوم بحيث يجعله مقاوم للكسر في الوصلة . أكبر اعاقه يوجهه لحام الماغنسيوم والالومنيوم يتكون على السطح الفاصل ما بين السبيكاتين مركبات تجعل المادة أكثر قابليه للكسر وللذلك الغاء أو تحسين السطح الفاصل هو أساس نجاح في إنتاج وصلات قويه من لحام الماغنسيوم والالومنيوم. واحد من الحلول المناسبة إضافة طبقه جديده على السطح الفاصل بين الماغنسيوم والالومنيوم (يتكون عليه المركبات التي تجعله ينكسر بسرعه ) . بالنسبة لسبيكه AZ31B ,A6061 وجد أنه عند إضافة طبقه من الزنك لهذه السبائك له تاثير ايجابي وطبقه الزنك سمكها 60 ميكرويتر ويتم ترسيبها على سطح الالومنيوم عن طريق (hot dipping) . ويتكون رابطه قويه مابين سطح الالومنيوم والزنك عند درجه حراره عاليه 360 درجه سيلزيوس . بالنسبة للماغنسيوم يتكون رابطه قويه مع سبائك أخرى تمتللك درجه انصهار عاليه من سبائك النحاس . نصنع وصله ما بين الماغنسيوم وسبائك النحاس وتصنع عند درجه حراره 450 درجه سيلزيوس وضغط 12 ميجا بسكال وزمن قدره 30 دقيقه وعند هذه الوصلة يحدث مقاومه قص قدرها 66 ميجا بسكال وعند قوه ترابط 81 ميجا بسكال .

طرق اخرى في وصلات الماغنسيوم

1_ soldering هي عمليه لحام (وصل ) يتم فيها حشو المعدن يملك درجه انصهار اقل من 450 سيلزيوس , ويملئ المعدن عن طريق الخاصيه الشعريه للمعدن . عموما الماغنسيوم غير قابل ان نطبق عليه هذه العمليه بواسطه طرق تقليديه وتم الوصول إلى عدده طرق للتغلب على هذه المشكلة . في عام 1980 تم استخدام ماده صهاره (indium_tin ) ودرجه انصهاره 120 درجه سيلزيوس وله القدرة على ازابه أكسيد الماغنسيوم. حاليا يتم استخدام اللحام الحثى عالي التردد لنوصل سبائك الماغنسيوم وهذه العمليه تتم عند تردد عالي الحث باستخدا سبيكه (AL 92%),(ZN 80%) كمعدن للحشو وغاز الارجون . في مدى واسع من درجات الحرارة وزمن قدره 120 ثانية ,يتم تطبيق هذه العمليه . كنتيجه لانتقال محلول سبيكه الحشو لمنطقه اللحام فان تركيبها سوف يتغير ويصبح (AL 2.7%_ZN 80.4%) حيث يتكون بمنطقه الحام . محلول الماغنسيوم وخليط يوتيكتيك من Mg Zn ,محلول الزنك ومحلول الالومنيوم سوف يحدث لهم اخفاء تام في سبيكه الحشو الوصلة . هذه الوصلة لها قوه قص 19 ميجا بسكال . ويحدث لها كسر داخلى ينشا من تركيب اليوتيكاتيك , وقد تم تطوير هذه العمليه لإيجاد معدن حشو مناسب للماغنسيوم ,العديد من الأبحاث الكيميائية بالنسبة لسبيكه AL_ZN اقترح لها استخدام درجه حراره لحام من 350 درجه سيلزيوس إلى 450 درجه سيلزيوس فان الزنك المستخدم يترواوح من 25_95% والماغنسيوم من 2_72% . دور الماغنسيوم هو تقليل التاكل مع الزنك حيث انهم متشابهين في التركيب البلورى ,واما الالومنيوم فا دوره تقويه وصله اللحام وزياده معدلات التبريد عن طريق التبريد باستخدام الماء يؤدى إلى وجود رواسب صغيره على شكل فروع الاشجار وتزداد اعدادها بزياده معدلات التبريد.

الخلاصه

خلال العقد الماضي، أحرز تقدم كبير في لحام والانضمام من سبائك المغنيسيوم. بالإضافة إلى التحسن في التقنيات التقليدية لحام الانصهار، وقد وضعت طرق جديده وومبدعه الخاصة بهم. التي تسمح بإنتاج وصلات مجدية تجاريا من مختلف الدرجات من الزهر وسبائك المغنيسيوم المطاوع. على الرغم من أن هناك تقدما كبيرا في لحام الانصهار، لا يزال محدودا تطبيقه على المفاصل متباينة، والتي تنطوي على عدد من مواد ذات خصائص مختلفة جذريا،. أيضا، التكنولوجيات البديلة الانضمام، والتي تتطلب تشوه المحلية، لم تكن ناجحة تماما بسبب القابليه للتشكيل محدود من المغنيسيوم. لتعويض انخفاض القابليه للتشكيل (أ) هو التسخين تصل إلى أكثر من 200 درجة مئوية المطلوب الذي يقلل من عملية الاقتصاد. عمليات درجات الحرارة المنخفضة، مثل لحام عادي ومختلط، تحتاج إلى تحسين في قوة مشتركة من سيطرة أفضل على واجهة الظواهر. أفكار جديدة، تهدف إلى القضاء على تأثير ضار من أكاسيد الطبيعية على سطح المغنيسيوم ويبدو أن تمثل خطوة في الاتجاه الصحيح. فإنها قد تتطلب الحلول الهندسية المعقدة سطح لكن الاختبارات الأولية واعدة و. من الواضح، إذن، أن هناك بحث عن طرق بديلة لانضمام سبائك المغنيسيوم، خصوصا مع سبائك متباينة.

References

Magnesium Alloys - Design, Processing and Properties Frank Czerwinski, ISBN 978-953-307-520-4, Hard cover, 526 pages, Publisher: InTech, Published: January 14, 2011 under CC BY-NC-SA 3.0 license, in subject Metals and Nonmetals DOI: 10.5772/560