МОСКВА, Россия / EuroWire.IO / – Российские и китайские исследователи разработали метод ультразвуковой сварки, который эффективно удваивает прочность металлических соединений. Этот инновационный подход также продлевает срок службы сварных деталей в 1,9 раза. Проект был реализован учеными Южно-Уральского государственного университета в Челябинске в сотрудничестве с китайскими коллегами. Результаты, о которых сообщило телевидение BRICS и которые основаны на университетских исследованиях, касаются соединений между разнородными металлами, такими как сталь и алюминий.
Трудности соединения различных металлов годами ставили инженеров в тупик, поскольку на границах раздела образуются хрупкие интерметаллические слои, что может привести к трещинам и ослаблению конструкции. Новая технология направлена на решение этой проблемы при точечной сварке, распространенном процессе при производстве кузовов автомобилей и других узлов. Университет подтвердил публикацию результатов в журналеEngineering Fracture Mechanics .
Введение ультразвуковых волн мощностью около 1200 ватт в процесс сварки позволяет улучшить внутреннюю кристаллическую структуру металла в зоне сварки. Университет отмечает, что размеры кристаллов уменьшаются почти в пять раз, становясь более мелкими и однородными. Кроме того, толщина хрупких интерметаллических слоев в месте соединения уменьшается на 50%.
Ультразвук устраняет пузырьки воздуха из сварных швов.
Ультразвуковая обработка также удаляет пузырьки воздуха, застрявшие во время сварки, что приводит к получению более плотных соединений с меньшим количеством внутренних дефектов. Испытания показали, что прочность соединения при использовании этого метода удваивается, а срок службы увеличивается на 90%, или в 1,9 раза. Команда отметила, что такие сварные швы со временем становятся более устойчивыми к вибрации и механическим нагрузкам, что делает их пригодными для использования в движущихся компонентах транспортных средств.
Хотя исследователи не раскрыли конкретные измерения прочности или подробные параметры испытаний, они подчеркнули относительные улучшения. Этот подход направлен на повышение надежности конструкций, сочетающих различные металлы, такие как сталь и алюминий, которые часто используются для снижения веса при сохранении прочности. Ранее ограничения в качестве соединений препятствовали созданию таких гибридных конструкций, но эта работа, выполненная совместно с китайскими партнерами, может изменить ситуацию.
Возможные области применения в секторах мобильности и строительства.
Ученые прогнозируют внедрение этой технологии в автомобильную , аэрокосмическую и инфраструктурную отрасли. В транспортных средствах она может обеспечить более прочные соединения между стальными каркасами безопасности и алюминиевыми дверями, капотами и крыльями. Более легкие гибридные конструкции могут увеличить запас хода электромобилей. В аэрокосмической отрасли более легкие рамы самолетов смогут перевозить больше грузов или пассажиров с меньшим расходом топлива, что является важной целью для обеих отраслей.
В строительстве этот метод может усилить металлические соединения, используемые в мостах и высотных зданиях, потенциально превосходя по долговечности монолитный бетон. Университет пока не уточнил, когда эта технология может стать коммерчески доступной. В Южно-Уральском государственном университете ведется несколько прикладных исследовательских проектов, в которых утверждается, что такой подход может привести к созданию более легких, но при этом более прочных конструктивных элементов.
Статья «Россия и Китай сотрудничают для повышения прочности сварных швов с помощью ультразвуковой технологии» впервые появилась на сайте Irish Monitor .