MOSKWA, Rosja / EuroWire.IO / – Nowatorska metoda spawania ultradźwiękowego, opracowana przez naukowców z Rosji i Chin, wydłuża żywotność elementów metalowych o 1,9 raza. Metoda ta nie tylko wydłuża trwałość, ale także podwaja wytrzymałość połączeń spawanych, jak podaje Uniwersytet Państwowy Południowego Uralu. Naukowcy z uniwersytetu współpracowali z chińskimi kolegami, aby opracować tę metodę, która jest ukierunkowana na metale o różnych właściwościach, o czym poinformowała stacja telewizyjna BRICS 19 października, powołując się na tę instytucję.
Na przykład stal i aluminium są często spawane. Po połączeniu, na styku tworzą się kruche warstwy, co grozi pęknięciami pod wpływem wibracji lub powtarzających się naprężeń. Nowa technika łagodzi ten problem poprzez udoskonalenie wewnętrznej struktury spoiny podczas spawania punktowego. Uniwersytet wyjaśnił, że ich badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Engineering Fracture Mechanics” i nie wymienił konkretnych autorów.
Proces ten polega na zastosowaniu fal ultradźwiękowych o mocy około 1200 watów podczas formowania zgrzeiny punktowej. „Rossijskaja Gazieta” zauważa, że fale te są przenoszone przez elektrody grzejne, które rozrywają sieć krystaliczną metalu. Rozmiar kryształów w zgrzewie zmniejsza się prawie pięciokrotnie, a kruche warstwy w złączu stają się o połowę grubsze. Te modyfikacje skutkują bardziej równomiernymi zgrzeinami, które są mniej podatne na pękanie, poinformował uniwersytet.
Gęstsze spoiny lepiej opierają się drganiom
Ultradźwięki eliminują również uwięzione pęcherzyki powietrza, co prowadzi do gęstszego i mocniejszego spoiny. Testy wykazały, że wytrzymałość połączeń wzrosła dwukrotnie, a żywotność komponentów wzrosła o 90%. Naukowcy podkreślili, że części te mogą wytrzymać długotrwałe wibracje i naprężenia mechaniczne bez pękania, co jest kluczowe w przypadku pojazdów, samolotów i konstrukcji nośnych. Zmęczenie spoin pozostaje częstą przyczyną awarii komponentów.
W oświadczeniu uniwersytetu skupiono się na względnej poprawie, nie podając bezwzględnych wartości wytrzymałości, rodzajów stopów ani wielkości próbek. Kilka rosyjskich instytucji zgłosiło w tym roku projekty badawcze dotyczące materiałów, w tym powłoki na implanty tytanowe, jak odnotowano w publikacji „Material Research” . Uniwersytet Państwowy Południowego Uralu opracował również ser wzbogacony berberyną, mający na celu wzmocnienie odporności. Nie podano harmonogramu wprowadzenia na rynek.
Potencjalne zastosowania w transporcie i budownictwie
Naukowcy dostrzegają obiecujące zastosowania w sektorze motoryzacyjnym, lotniczym i budowlanym. Na przykład, producenci samochodów mogliby stworzyć nadwozie pojazdu hybrydowego, spawając stalowe kabiny pasażerskie z aluminiowymi drzwiami, maskami i skrzydłami. Lżejsze konstrukcje umożliwiłyby pojazdom elektrycznym dłuższe podróże na jednym ładowaniu. W przemyśle lotniczym lżejsze samoloty pasażerskie mogłyby przewozić więcej pasażerów lub ładunków, zmniejszając zużycie paliwa w trakcie lotu.
W budownictwie technika ta mogłaby znaleźć zastosowanie w mostach i konstrukcjach wysokościowych, gdzie połączenia spawane potencjalnie przewyższają wytrzymałość betonu monolitycznego. Inne zastosowania obejmują spawanie stalowego słupa do panelu aluminiowego lub mocowanie stalowej podłużnicy do aluminiowej ramy pomocniczej. Badania te przeprowadzono w ramach wspólnego projektu rosyjsko-chińskiego. Uniwersytet wskazał, że metoda ta toruje drogę do lżejszych i trwalszych konstrukcji w różnych branżach.
Artykuł Rosyjscy i chińscy naukowcy opracowali technikę spawania ultradźwiękowego zwiększającą trwałość metali 1,9 raza ukazał się jako pierwszy w UK Roundup .