Το μαγνήσιο, αποτελεί το όγδοο σε ποσότητα μεταλλικό στοιχείο το οποίο βρίσκεται στην γη αποτελεί και είναι στην τρίτη θέση ως κατά σειρά κατασκευαστικό υλικό στον χώρο της μεταλλικής κατασκευής μετά τον σίδηρο και το αλουμίνιο.

Τόσο οι χημικές όσο και οι φυσικές ιδιότητές του, το καθιστούν ένα υλικό το οποίο κερδίζει συνεχῶς έδαφος στον χώρο των μεταλλικών κατασκευών. Από την κατασκευή αεροδιαστημικών κατασκευών μέχρι μικρά εργαλεία χειρός μπορεί να είναι κατασκευασμένα από μαγνήσιο. Καθημερινά βρίσκεται στο χέρι μας, χωρίς να το γνωρίζουμε, στο κινητό μας τηλέφωνο, στο αυτοκίνητό μας με την μορφή μιας ζάντας ή άλλου εξαρτήματος αλλά ακόμη και με την μορφή ενός αναπτήρα, κάποιου αθλητικού μας είδους ή μιας ξύστρας μολυβιού.

Μεγάλη είναι η εφαρμογή του και στον τομέα του πολεμικού εξοπλισμού. Το 1942 στις ΗΠΑ κατασκευάστηκε και το πρώτο αεροσκάφος εξ ολοκλήρου από μαγνήσιο, το North Bull XR-56 Black, στο οποίο, για να συγκολληθεί, αναπτύχθηκε μια πρωτοποριακή μέθοδος συγκόλλησης, η Heliarc, η σημερινή TIG.

Η διαδικασία αυτή είχε ανακαλυφθεί το 1920 αλλά δεν υπήρχε ακόμη η κατάλληλη τεχνολογία για την κατασκευή του ανάλογου εξοπλισμού.

Κάποια κύρια χαρακτηριστικά του μαγνησίου είναι το πολύ χαμηλό βάρος του, σίδηρος 7,850 Kgr/m3, αλουμίνιο 2,712 Kgr/m3, μαγνήσιο 1,738 Kgr/m3. Έχει υψηλή αντοχή, καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, χυτεύεται πολύ εύκολα και χαρακτηρίζεται για την πολύ καλή ικανότητά του να απορροφά κραδασμούς. Θεωρείται ένα υλικό πολύ φιλικό προς το περιβάλλον αφού μπορεί να ανακυκλωθεί εύκολα. Το σημείο τήξης του είναι περίπου το ίδιο με του αλουμινίου. Μαγνήσιο 650 οC, αλουμίνιο 660 οC. Κατά την συγκόλληση, για την τήξη του μαγνησίου, λόγω της χαμηλής σχετικά λανθάνουσας θερμότητας, απαιτείται χαμηλότερη θερμοκρασία η οποία είναι περίπου τα δύο τρίτα της αντίστοιχης του αλουμινίου και το ένα πέμπτο αυτής του χάλυβα.

Ένα βασικό του μειονέκτημα είναι η μικρή του αντοχή έναντι της φθοράς από την οξείδωση.

Η τεχνολογία όμως τρέχει και έτσι σήμερα το πρόβλημα έχει ξεπεραστεί με ένα κράμα μαγνησίου λιθίου, το οποίο θεωρείται ανοξείδωτο υλικό, και το βάρος του είναι μικρότερο κατά 30% περίπου του μαγνησίου.

Όπως συμβαίνει με όλα τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία των μετάλλων έτσι και στο μαγνήσιο υπάρχει μεγάλος αριθμός κραμάτων τα οποία μπορούν να επιλεγούν και να χρησιμοποιηθούν ανάλογα με τις εκάστοτε απαιτήσεις.

Σύμφωνα με την κατά ASTM κωδικοποίηση, τα γράμματα που προτάσσονται στα κράματα του μαγνησίου και σημαίνουν το κύριο κραματικό στοιχείο είναι:

Α-Αλουμίνιο , B-Βισμούθιο , C-Χαλκός , D-Κάδμιο , Ε–Σπάνιες γαίες , H-Θόριο , F-Σίδερο , J-Στρόντιο , Κ-Ζιρκόνιο , L-Λίθιο , M- Μαγγάνιο , Ν-Νικέλιο , Ρ-Μόλυβδος , Q-Άργυρος , R-Χρώμιο , S-Πυρίτιο , Τ-Κασσίτερος , V-Γαδολίνιο , W-Ύττριο , Y-Αντιμόνιο , Ζ – Ψευδάργυρος

Ενδεικτικά αναφέρονται

Αλουμίνιο:

H προσθήκη του αλουμινίου αυξάνει την σκληρότητα, και την ολκιμότητα. Κράματα με περιεκτικότητα αλουμινίου περισσότερο από 1,5% απαιτούν θερμική επεξεργασία μετά την συγκόλληση για να αποφευχθεί ο κίνδυνος διαβρωτικής ρηγμάτωσης.

Σπάνιες γαίες:

Μειώνουν τον κίνδυνο των ρηγματώσεων και τους πόρους στο χυτό. Αυξάνουν την αντοχή στην διάβρωση σε υψηλές θερμοκρασίες καθώς και την αντοχή στον ερπυσμό.

Θόριο:

Το θόριο βελτιώνει την συγκολλησιμότητα των κραμάτων που περιέχουν ψευδάργυρο και αυξάνει την αντοχή του υλικού σε θερμοκρασίες μέχρι 370 οC.

Άργυρος:

Αυξάνει τις μηχανικές ιδιότητες. Κράμα αργύρου-θορίου θερμικά επεξεργασμένο και τεχνικά γηρασμένο, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, παρουσιάζει την υψηλότερη αντοχή αντοχή από τα συνηθισμένα κράματα. Συγκολλείται σχετικά εύκολα.

Ζιρκόνιο:

Ενισχύει την δομή του μετάλλου και διευκολύνει την συγκόλληση του μετάλλου

Ύττριο:

Αυξάνει την αντοχή και βελτιώνει τον ερπυσμό σε θερμοκρασίες έως 300 οC

Ψευδάργυρος:

Ο ψευδάργυρος είναι ένα στοιχείο που σαν πρόσθετο στοιχείο στο μαγνήσιο συνδυάζεται κυρίως με το αλουμίνιο όταν αυτό βρίσκεται στο κράμα από 7%-10%. Συμβάλει στην αύξηση της σκληρότητας αλλά σε ποσότητες μεγαλύτερες από 2% μπορεί να προκαλέσει ρωγμές στην συγκόλληση.

Κράματα μαγνησίου/αλουμινίου/ψευδαργύρου τα οποία περιέχουν σπάνιες γαίες ή θόριο είναι τα πλέον εύκολα για συγκόλληση. Κράματα με κύριο κραματικό στοιχείο τον ψευδάργυρο είναι αρκετά δύσκολα να συγκολληθούν, επειδή λόγω των διαφορετικών σημείων τήξης των κραματικών στοιχείων είναι πολύ εύκολο να παρουσιάσουν θερμές ρηγματώσεις.

Η συγκόλληση του μαγνησίου γίνεται με διαδικασία TIG και απαιτείται μεγάλη εμπειρία και γνώση. Μεγάλη προσοχή θα πρέπει να δίνεται τόσο στην προετοιμασία του υλικού, λοξοτομή, καθαρότητα, περιβάλλον, όσο και για την αυστηρή τήρηση των καταλλήλων διαδικασιών συγκόλλησης.