Современные автомобили представляют собой сложные конструкции из различных металлов. Для обеспечения безопасности и экономичности инженеры используют гибридные решения: жесткую стальную «клетку» для защиты пассажиров и легкие алюминиевые элементы (двери, капот, крылья), что позволяет снизить общий вес машины.
Однако при соединении этих материалов возникают трудности. Когда необходимо прикрепить легкую алюминиевую дверь к стальной стойке или приварить стальной лонжерон к алюминиевому подрамнику, металлы начинают взаимодействовать не лучшим образом. При традиционной сварке на стыке образуется твердый, но хрупкий интерметаллический слой, который, как цемент между двумя кусками резины, выглядит надежным, но при малейшей вибрации или попадании в яму может разрушиться, приводя к отсоединению детали.
Ученые из Южно-Уральского государственного университета совместно с коллегами из Китая предложили эффективное решение этой проблемы. В новой технологии точечной сварки они использовали ультразвуковые волны мощностью около 1200 Вт. Эти волны, похожие на те, что применяются стоматологами для удаления зубного камня, но значительно более мощные, проникают сквозь раскаленный металл в момент сварки. В результате кристаллы внутри шва становятся мельче и ровнее, почти в пять раз, а хрупкие прослойки уменьшаются вдвое. Ультразвук буквально выбивает из металла пузырьки воздуха, делая шов плотным и прочным.
Благодаря этому прочность соединений увеличивается вдвое, а срок службы деталей возрастает почти в два раза, в 1,9 раза. Теперь детали могут выдерживать постоянные вибрации без образования трещин в течение длительного времени.
Это открытие дает перспективы для создания новых изделий. Для электромобилей кузова станут легче, что позволит увеличить дальность поездки на одном заряде. В авиации это приведет к созданию более легких лайнеров, способных перевозить больше пассажиров или багажа при меньшем расходе топлива. В строительстве также будут преимущества: появятся мосты и высотные здания с более прочными металлическими узлами, чем монолитные бетонные конструкции.
Источник: наука.рф
распечатать статью
