마그네슘 용접 로봇 자동화: 정밀성과 효율성

마그네슘 용접은 1차 제조 또는 수리를 위해 수행됩니다.

특성

알루미늄, 망간, 희토류, 토륨, 아연 또는 지르코늄과 합금된 주조 형태에서 약 1.74g/cm³(0.063lb/in³)의 밀도를 가진 마그네슘 합금은 높은 강도-중량비를 보여주어 중량 감소가 중요하거나 관성 힘 감소가 필수적인 곳(빠르게 움직이는 기계 부품)에서 선택되는 소재입니다. 마그네슘은 강철의 약 20%, 알루미늄의 67% 무게입니다. 마그네슘 주물은 놀라운 댐핑 용량을 보입니다.

• 순수 마그네슘은 650°C(1202°F)에서 녹습니다.
• 액체에서 고체로 수축은 3.9~4.2%, 용융 온도에서 실온 고체까지는 9.7%입니다.
• 마그네슘은 특정 알루미늄 합금 생산에서 합금 원소로 사용됩니다.
• 구상 주철을 생산하는 주철 주조소에서 마그네슘은 흑연 입자를 구상으로 만드는 데 사용됩니다. 또한 다른 금속의 양극 보호를 위해 부식 방지용으로 사용됩니다.

안전

안전 예방 조치를 이해하고 따라야 합니다. 마그네슘은 쉽게 산화됩니다. 기계 가공 칩이나 분말 형태에서 점화되면 강렬하게 탑니다. 가공은 소화제를 준비한 통제된 조건에서 수행해야 합니다.

사양

• 주조 합금은 ASTM B80, B94, B199 사양 적용
• 단조 합금은 ASTM B90, B107, B217 적용
• 마그네슘 합금 용접용 충전 금속은 다음 사양 적용:
  • AWS A5.19 마그네슘 합금 용접 전극 및 봉 사양
  • ASTM B 448 마그네슘 합금 용접 봉 및 베어 전극 사양
  • SAE AMS 4397 마그네슘 와이어, 용접

특성

마그네슘 합금 용접은 다른 소재보다 낮은 열량으로 녹습니다. 그러나 높은 열전도도와 열팽창 계수로 인해 변형되기 쉽습니다. 적절한 예방 조치를 취해야 합니다.

합금 원소

마그네슘은 있는 그대로 사용하기엔 기계적으로 너무 약하므로 향상된 특성을 부여하는 다른 원소와 합금해야 합니다. Mg-Al-Zn 그룹 합금은 알루미늄, 망간, 아연을 포함하며 실온 애플리케이션에서 가장 일반적인 합금 원소입니다. 알루미늄 없이 토륨, 세륨, 지르코늄 합금 원소는 고온용으로 Mg-Zn-Zr 그룹을 형성합니다.

합금 함량 증가는 녹는점을 낮추고, 녹는 범위를 확대하며, 용접 균열 경향을 증가시킵니다. 높은 합금 함량은 용융에 더 적은 열이 필요하고 결정립 성장을 제한하여 더 높은 마그네슘 용접 효율을 보입니다.

• 알루미늄은 개선된 결과를 제공하는 가장 효과적인 성분입니다. 2~10% 비율에 아연과 망간 소량 첨가로 강도와 경도를 높이나 연성은 감소시킵니다. 1.5% 이상 Al 함유 마그네슘 합금은 응력 부식에 취약하여 용접 후 응력 완화가 필요합니다.
• 아연은 알루미늄과 결합하여 마그네슘 합금에 존재할 수 있는 철과 니켈 불순물의 유해한 부식 효과를 극복하는 데 도움을 줍니다. Zn 함량이 높을수록(1% 초과) 핫 쇼트니스가 높아져 용접 균열을 유발합니다.
• 망간은 마그네슘 합금의 항복 강도(약간)와 내염수성을 개선합니다. 더 높은 녹는점으로 더 높은 열 입력이 필요합니다. 용접 인접 결정립 성장은 강도를 감소시킵니다.
• 토륨 또는 세륨은 260~370°C(500~700°F) 온도에서 강도 개선을 위해 첨가될 수 있습니다. 소량의 지르코늄은 결정립 미세화제로 용접성을 개선합니다.
• 베릴륨은 용융 시 마그네슘의 연소 경향을 줄이기 위해 첨가되기도 합니다. 용접에 부작용은 관찰되지 않았습니다. 브레이징 합금에서 용광로 브레이징 시 점화 위험을 줄이는 데 유익할 수 있습니다.
• 칼슘은 소량 첨가되어 산화를 줄이지만 용접 균열 위험을 증가시킬 수 있습니다.

공정

마그네슘 용접은 일반적으로 역극성(전극 양극) 직류를 사용하는 아크 공정으로 수행됩니다. 단조 합금은 특정 주조 합금보다 일반적으로 더 용접하기 쉽습니다.

마그네슘 GMAW/MIG 용접의 금속 전이 모드

• 단락 모드 - 필러가 초당 여러 번 공작물에 닿아 아크를 소멸시키고, 금속이 방울 시퀀스로 공급됨
• 펄스 아크 모드 - 전원 공급장치가 변조된 전류 제공. 아크는 중단되지 않고 금속은 중간적으로 전이됨
• 스프레이 전이 모드 - 금속이 방울 스프레이로 전이됨
• 가장 일반적으로 사용되는 차폐 가스는 일반적으로 아르곤이며 헬륨 혼합도 허용됨

마그네슘 GTAW/TIG 용접

• 고주파 전류가 중첩된 교류 기기 또는 역극성(전극 양극) 직류 전원 공급장치 사용
• 얇은 시트에는 둘 다 적합, 두꺼운 시트에는 교류가 선호되어 더 깊은 침투 제공
• 직극성(전극 음극)은 음극 세척 작용이 부족하여 선호되지 않음

전자빔 용접은 1% 미만 아연 함유 합금의 고가 주물 수리에 사용되었습니다. 다양한 마그네슘 합금의 상대적 용접성은 더 일반적인 아크 공정에 표시된 것과 유사합니다.

마그네슘의 낮은 비점과 더 낮은 아연 비점으로 인해 보이드와 기공 발생 위험 때문에 조건을 엄격하게 모니터링해야 합니다. 약간 디포커스된 빔이 건전한 용접을 얻는 데 도움이 될 수 있습니다.

레이저 빔은 낮은 열 입력, 높은 속도, 제한된 변형으로 마그네슘 용접에 선호되는 방법입니다. 그러나 기공 발생 경향이 있습니다.

마그네슘 저항 용접은 시트 및 압출물 같은 단조 합금에 스팟 또는 심 용접으로 수행되며, 본질적으로 알루미늄에 사용되는 장비 및 조건과 유사합니다.

주물 수리: 마그네슘 용접의 가장 일반적인 애플리케이션 중 하나는 주물을 수리하는 것입니다(주조 상태 또는 사용 후). 준비가 중요하며 외부 물질 오염을 배제해야 합니다. 충분한 베벨을 준비하여 완전 관통을 허용해야 합니다.

예열: 마그네슘 용접 시 예열 필요성은 조인트 구속 정도와 금속 두께에 의해 결정됩니다. 두꺼운 벽과 짧은 용접 비드인 경우 필요하지 않을 수 있습니다. 예열은 산화 감소를 위해 보호 분위기 노에서 수행해야 합니다. 용접 균열을 최소화하기 위한 권장 절차 중 하나는 중심에서 양쪽으로 용접하는 것입니다(한쪽 절반 후 다른 쪽). 열충격은 피해야 합니다.