Magnesium lasautomatisering met robots

Het lassen van magnesium wordt uitgevoerd voor primaire productie of reparatie.

Eigenschappen

Magnesiumlegeringen met een dichtheid van ongeveer 1,74 g per kubieke centimeter (0,063 lb. per cu in.), in gegoten vorm gelegeerd met aluminium, mangaan, zeldzame aardmetalen, thorium, zink of zirkonium, vertonen een hoge sterkte-gewichtsverhouding waardoor ze materialen worden bij uitstek wanneer gewichtsvermindering belangrijk is of wanneer het absoluut noodzakelijk is om traagheidskrachten te verminderen (voor snel bewegende machineonderdelen). Magnesium is ongeveer 20% van het gewicht van staal en 67% van het gewicht van aluminium. Magnesiumgietstukken vertonen een opmerkelijk dempingsvermogen.

• Puur magnesium smelt bij 650 graden Celsius (1202 graden Fahrenheit).
• Contractie van vloeistof naar vaste stof is 3,9 tot 4,2% en van vloeistof bij smelttemperatuur naar vaste stof bij kamertemperatuur is 9,7%.
• Magnesium wordt gebruikt als legeringselement bij de productie van bepaalde aluminiumlegeringen.
• In gietijzergieterijen die nodulair gietijzer produceren, wordt magnesium gebruikt om de grafietdeeltjes nodulair te maken. Het wordt ook gebruikt voor kathodische bescherming van andere metalen tegen corrosie.

Veiligheid

Veiligheidsmaatregelen moeten worden begrepen en opgevolgd. Magnesium oxideert gemakkelijk. Als het wordt ontstoken in de vorm van machinaal bewerkte krullen of poeders, brandt het intens. De bewerking moet worden uitgevoerd onder gecontroleerde omstandigheden, met blusmiddelen bij de hand.

Specificaties

• Gietlegeringen vallen onder de specificaties ASTM B80, B94 en B199.
• Gesmede legeringen volgens ASTM B90, B107 en B217.
• Toevoegmaterialen voor het lassen van magnesiumlegeringen zijn gespecificeerd in
• AWS A5.19-specificatie voor laselektroden en lasstaven van magnesiumlegering
• ASTM B 448-specificatie voor lasstaven van magnesiumlegering en blanke elektroden
• SAE AMS 4397 magnesiumdraad, lassen.

Kenmerken

Het lassen van magnesiumlegeringen vereist minder warmte om te smelten dan andere materialen. Ze zijn echter gevoelig voor vervorming vanwege de hoge thermische geleidbaarheid en thermische uitzettingscoëfficiënt. Er moeten passende voorzorgsmaatregelen worden genomen.

Legerende elementen

Omdat magnesium mechanisch te zwak is om als zodanig te worden gebruikt, moet het worden gelegeerd met andere elementen die verbeterde eigenschappen verlenen. De Mg-Al-Zn groep legeringen bevat aluminium, mangaan en zink, de meest voorkomende legeringselementen voor toepassingen bij kamertemperatuur. Legeringselementen Thorium, Cerium en Zirkonium (zonder aluminium) worden gebruikt voor verhoogde temperaturen en vormen de Mg-Zn-Zr-groep.

Een toename van het legeringsgehalte verlaagt het smeltpunt, vergroot het smeltbereik en verhoogt de neiging tot lasscheuren. Een hoog legeringsgehalte heeft minder warmte nodig om te smelten en beperkt de korrelgroei, wat resulteert in een hogere lasmagnesiumefficiëntie.

• Aluminium is het meest effectieve ingrediënt voor betere resultaten. In percentages van 2 tot 10%, met kleine toevoegingen van zink en mangaan, verhoogt het de sterkte en hardheid, ten koste van minder ductiliteit. Magnesiumlegeringen die meer dan 1,5% Al bevatten, zijn vatbaar voor spanningscorrosie en moeten na het lassen worden ontlast.
• Zink in combinatie met aluminium helpt de schadelijke corrosieve effecten van ijzer- en nikkelonzuiverheden die in magnesiumlegeringen aanwezig kunnen zijn, te overwinnen. Hoe hoger het Zn-gehalte (meer dan 1%), hoe hoger de hete kortheid, waardoor lasscheuren ontstaan.
• Mangaan verbetert de rekgrens (enigszins) en de zoutwaterbestendigheid van magnesiumlegeringen. Een hoger smeltpunt vereist een hogere warmtetoevoer om te smelten. Korrelgroei naast de las vermindert de sterkte.
• Thorium of Cerium kan worden toegevoegd om de sterkte te verbeteren bij temperaturen van 260 tot 370 graden Celsius (500 tot 700 graden Fahrenheit). Zirkonium in kleine hoeveelheden is een korrelverfijner die de lasbaarheid verbetert.
• Beryllium wordt soms toegevoegd om de neiging van magnesium om te verbranden tijdens het smelten te verminderen. Er is geen nadelig effect op het lassen waargenomen. Het kan gunstig zijn, in een hardsoldeerlegering, om het gevaar van ontbranding tijdens het hardsolderen in een oven te verminderen.
• Calcium wordt in kleine hoeveelheden toegevoegd om oxidatie te verminderen, maar het kan het risico op lasscheuren vergroten.

Processen

Het lassen van magnesium wordt over het algemeen uitgevoerd met boogprocessen waarbij gebruik wordt gemaakt van gelijkstroom met omgekeerde polariteit (positieve elektrode). Smeedlegeringen zijn gewoonlijk beter lasbaar dan bepaalde gietlegeringen.

Metaaloverdrachtsmodi voor Gas Metal Arc Welding magnesium (GMAW) of Metal Inert Gas (MIG)

• Kortsluitingsmodus - vulmiddel raakt het werkstuk vele malen per seconde aan en dooft de boog, het metaal wordt toegevoerd als een opeenvolging van druppels.
• Pulsed arc-modus - een voeding levert een gemoduleerde stroom. De boog is ononderbroken en het metaal wordt tussentijds overgedragen.
• Spray-overdrachtsmodus - metaal wordt overgebracht met een spray van druppeltjes.
• Het meest gebruikte beschermgas is over het algemeen argon, terwijl mengsels met helium acceptabel zijn.

Gas Tungsten Arc for Welding magnesium (GTAW), ook bekend als Tungsten Inert Gas (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.