МОСКВА, 26 авг. Улучшить технологию соединения деталей из алюминиевых и титановых сплавов для аэрокосмической и транспортной промышленности смогли ученые НИУ БелГУ. При ее применении область шва не будет слабым местом конструкции, сообщили в пресс-службе вуза. Результаты исследования защищены патентом на территории Российской Федерации.
Детали из алюминиевых и титановых сплавов в настоящее время используются при строительстве самолетов. Надежное их соединение позволит создавать высокопрочные и при этом легкие конструкции, рассказали специалисты Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ БелГУ).
Сварка деталей из этих двух сплавов представляет собой сложную задачу из-за различия их теплофизических свойств, добавили в вузе. Например, сплавы алюминия плавятся при 650ºС, а титановые сплавы — при 1650ºС. Кроме того, в месте контакта алюминиевой и титановой заготовок образуются химические соединения этих двух металлов — интерметаллиды, объяснил ведущий научный сотрудник лаборатории механических свойств наноструктурных и жаропрочных материалов Сергей Миронов.
«»В силу своей природной хрупкости, интерметаллиды являются одной из основных причин разрушения сварных швов. Полностью их «устранить» нельзя, но можно уменьшить толщину их слоя применением других методов сварки — например, сварки трением с перемешиванием (СТП)», — уточнил он.
Способ улучшения технологии СТП для соединения алюминиевых деталей с титановыми разработали специалисты НИУ БелГУ.
Ученые предложили «исключить» непосредственный контакт рабочего инструмента с титановой заготовкой — именно он приводил к избыточному выделению тепла и способствовал образованию толстого интерметаллидного слоя.
«Технология СТП предполагает механическое перемешивание двух свариваемых деталей специальным инструментом, который вращается с большой скоростью. В ходе сварки материалы деталей разогреваются, и на их контактной поверхности может формироваться интерметаллидный слой», — рассказал специалист.
Вместо такого подхода ученые НИУ БелГУ предложили сваривать детали «внахлест». Алюминиевая заготовка располагается в верхней части соединения, а титановая — в нижней. Вращающийся инструмент внедряется только в алюминиевую деталь, не доходя до титановой части на 50 микрон. В результате механического перемешивания сплавов с разной основой нет, а их соединение происходит за счет «проникновения» атомов алюминия в поверхность титановой детали.
«»Применение данного подхода позволяет существенно понизить температуру на границе деталей и тем самым сократить толщину интерметаллидного слоя. В результате удалось добиться значительного повышения прочности сварных соединений. В ходе их механических испытаний разрушение было выявлено в области исходной алюминиевой заготовки, а не в зоне сварного шва», — добавил Миронов.
Разработанная методика прошла полный цикл лабораторных исследований на базе НИУ БелГУ. В будущем ученые планируют протестировать новую технологию в условиях реального производства.
Свежие комментарии