로봇을 이용한 마그네슘 용접 자동화

용접 마그네슘은 1차 제조 또는 수리를 위해 수행됩니다.

속성

밀도가 입방 센티미터당 약 1.74g(0.063lb. per cu in.)인 마그네슘 합금은 알루미늄, 망간, 희토류, 토륨, 아연 또는 지르코늄과 합금된 주조 형태일 때 중량 대비 강도 비율이 높아 재료가 됩니다. 중량 감소가 중요하거나 관성력을 줄이는 것이 필수적일 때 선택합니다(빠르게 움직이는 기계 부품의 경우). 마그네슘은 강철 중량의 약 20%, 알루미늄 중량의 67%입니다. 마그네슘 주물은 놀라운 감쇠 능력을 보여줍니다.

• 순수 마그네슘은 섭씨 650도(화씨 1202도)에서 녹습니다.
• 액체에서 고체로의 수축은 3.9~4.2%이며 녹는 온도에서 액체에서 실온에서 고체로의 수축은 9.7%입니다.
• 마그네슘은 특정 알루미늄 합금 생산 시 합금 원소로 사용됩니다.
• 구상흑연주철을 생산하는 주철 주물 공장에서는 흑연 입자를 구상화하기 위해 마그네슘을 사용합니다. 부식으로부터 다른 금속의 음극 보호에도 사용됩니다.

안전

안전 예방 조치를 이해하고 따라야 합니다. 마그네슘은 쉽게 산화됩니다. 기계로 가공한 가루나 가루 형태일 때 점화하면 격렬하게 연소한다. 기계 가공은 통제된 조건에서 수행되어야 하며 소화제를 소지하고 있어야 합니다.

사양

• 주조 합금은 ASTM B80, B94 및 B199 사양에 따릅니다.
• ASTM B90, B107 및 B217에 따른 단조 합금.
• 용접 마그네슘 합금용 용가재는
에 명시되어 있습니다.
• 마그네슘 합금 용접 전극 및 막대에 대한 AWS A5.19 사양
• 마그네슘 합금 용접봉 및 베어 전극에 대한 ASTM B 448 사양
• SAE AMS 4397 마그네슘 와이어, 용접.

특성

용접 마그네슘 합금은 다른 재료보다 용융에 필요한 열량이 적습니다. 그러나 열전도율과 열팽창 계수가 높기 때문에 뒤틀림에 취약합니다. 적절한 예방 조치를 취해야 합니다.

합금 요소

마그네슘은 그대로 사용하기에는 기계적으로 너무 약하기 때문에 개선된 특성을 부여하는 다른 원소와 합금해야 합니다. Mg-Al-Zn 합금 그룹에는 실온 응용 분야에서 가장 일반적인 합금 원소인 알루미늄, 망간 및 아연이 포함됩니다. 합금 원소 토륨, 세륨 및 지르코늄(알루미늄 제외)은 고온에 사용되어 Mg-Zn-Zr 그룹을 형성합니다.

합금 함량의 증가는 융점을 낮추고 융점 범위를 확대하며 용접 균열 경향을 증가시킵니다. 합금 함량이 높으면 용융에 필요한 열이 적고 입자 성장이 제한되어 용접 마그네슘 효율이 더 높습니다.

• 알루미늄은 개선된 결과를 제공하는 가장 효과적인 성분입니다. 2~10%의 비율로 아연과 망간을 약간 첨가하면 연성이 떨어지는 대신 강도와 경도가 증가합니다. 1.5% 이상의 Al을 함유한 마그네슘 합금은 응력 부식에 취약하므로 용접 후 응력을 제거해야 합니다.
• 알루미늄과 결합된 아연은 마그네슘 합금에 존재할 수 있는 철 및 니켈 불순물의 유해한 부식 효과를 극복하는 데 도움이 됩니다. Zn 함량이 높을수록(1% 이상) Hot Shortness가 높아져 용접 균열이 발생합니다.
• 망간은 마그네슘 합금의 항복 강도(약간)와 내염수성을 향상시킵니다. 녹는점이 높을수록 녹기 위해 더 많은 열이 필요합니다. 용접부에 인접한 입자 성장은 강도를 감소시킵니다.
• 토륨 또는 세륨을 첨가하여 섭씨 260도에서 370도(화씨 500도에서 700도)의 온도에서 강도를 향상시킬 수 있습니다. 소량의 지르코늄은 용접성을 향상시키는 입자 미세화제입니다.
• 녹는 동안 마그네슘이 타는 경향을 줄이기 위해 때때로 베릴륨이 첨가됩니다. 용접에 대한 악영향은 관찰되지 않았습니다. 브레이징 합금에서 용광로에서 브레이징하는 동안 발화 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 칼슘은 산화를 줄이기 위해 소량 첨가되지만 용접 균열의 위험을 증가시킬 수 있습니다.

프로세스

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

가스 금속 아크 용접 마그네슘(GMAW) 또는 금속 불활성 가스(MIG)를 위한 금속 전달 모드

• 단락 모드 - 필러가 초당 여러 번 공작물에 닿아 아크를 소멸시키면 금속이 일련의 방울로 공급됩니다.
• 펄스 아크 모드 - 전원 공급 장치가 변조된 전류를 제공합니다. 아크가 중단되지 않고 금속이 중간에 전송됩니다.
• 스프레이 전송 모드 - 금속이 물방울 스프레이로 전송됩니다.
• 가장 많이 사용되는 차폐 가스는 일반적으로 아르곤이며 헬륨과의 혼합물도 허용됩니다.

텅스텐 불활성 가스(TIG)라고도 하는 용접 마그네슘(GTAW)용 가스 텅스텐 아크

• 고주파 전류가 중첩된 교류 기계 또는 직류 역극성(양극) 전원 공급 장치가 사용됩니다.
• 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.