MOSKVA, Rusko / EuroWire.IO / – Vedci z Ruska a Číny vyvinuli techniku ultrazvukového zvárania, ktorá zdvojnásobuje pevnosť v ťahu kovových spojov. Táto inovatívna metóda tiež 1,9-krát zvyšuje životnosť zvarených dielov. Výskum viedli odborníci z Juhouralskej štátnej univerzity v Čeľabinsku v spolupráci s čínskymi kolegami. Televízia BRICS zdôraznila tieto zistenia s odvolaním sa na univerzitu. Metóda sa špecificky zameriava na spoje medzi kovmi s rôznymi vlastnosťami, ako je oceľ a hliník.
Dosiahnutie spoľahlivých spojení medzi rôznymi kovmi je pre inžinierov neustálou výzvou. Tvorba krehkých intermetalických vrstiev v kontaktných bodoch často vedie k prasklinám pod napätím, čo oslabuje celkovú štruktúru. Nový prístup sa zameriava na zmiernenie tohto problému počas bodového zvárania, čo je bežná technika používaná na spájanie plechov v karosériách vozidiel a iných zostavách. Podľa univerzity boli tieto zistenia publikované v časopiseEngineering Fracture Mechanics .
Proces zahŕňa aplikáciu ultrazvukových vibrácií s výkonom približne 1 200 wattov počas bodového zvárania. Tieto vibrácie podporujú zjemnenie kryštálovej štruktúry kovu v zvarovej zóne. Univerzita uvádza, že veľkosť kryštálov sa zmenšuje takmer päťnásobne, čo vedie k menším, rovnomernejším kryštálom namiesto hrubých. Okrem toho proces znižuje hrúbku krehkých intermetalických vrstiev v mieste spoja o polovicu.
Ultrazvuk odstraňuje zachytený vzduch vo zvaroch
Ultrazvuková aplikácia tiež počas zvárania vytláča vzduchové bubliny z roztaveného kovu, čo vedie k hustejším zvarom s menším počtom vnútorných chýb. Testy preukázali, že pevnosť spoja sa pri použití tejto metódy zdvojnásobila a životnosť komponentov sa zvýšila o 90 %, čiže 1,9-krát. Výskumníci zistili, že tieto zvary sú lepšie vybavené na to, aby odolávali dlhodobým vibráciám a mechanickému zaťaženiu bez praskania. Takáto odolnosť proti únave je kľúčová pre súčiastky používané v pohybujúcich sa vozidlách.
Univerzita vo svojom vyhlásení nezverejnila konkrétne merania pevnosti ani podrobné testovacie parametre. Vylepšenia boli opísané v relatívnych pojmoch. Vedci vnímajú tento prístup ako spôsob, ako zvýšiť spoľahlivosť konštrukcií zložených zo zmiešaných kovov. Kombinovanie ocele a hliníka je bežnou praxou na zníženie hmotnosti pri zachovaní pevnosti, ale slabé spoje historicky obmedzovali takéto konštrukcie. Výskum sa uskutočnil v rámci spoločného úsilia s čínskymi kolegami.
Potenciál pre ľahšie vozidlá, lietadlá a infraštruktúru
Podľa výskumníkov by táto technika ultrazvukového zvárania mohla nájsť uplatnenie v automobilovom , leteckom a stavebnom sektore. Vo vozidlách by sa mohla použiť na spojenie oceľovej bezpečnostnej klietky s hliníkovými dverami, kapotami a krídlami. Ľahšie hybridné konštrukcie by mohli umožniť elektromobilom dosiahnuť väčší dojazd na jedno nabitie. V letectve by ľahšie draky lietadiel umožnili prepravu väčšieho počtu cestujúcich alebo nákladu s nižšou spotrebou paliva. Zníženie hmotnosti zostáva primárnym cieľom v oboch odvetviach.
V stavebníctve by táto metóda mohla vystužiť kovové spoje v mostoch a výškových budovách. Univerzita uviedla, že takéto spoje by mohli prekonať monolitický betón pri držaní konštrukcií pohromade. Harmonogram priemyselného nasadenia zatiaľ nebol špecifikovaný. Juhouralská štátna univerzita tento rok oznámila viacero projektov aplikovaného výskumu. Inštitúcia verí, že táto technika otvára nové príležitosti pre vývoj ľahších a odolnejších konštrukcií.
Príspevok Ultrazvuk zvyšuje trvanlivosť zvarov v spoločnom výskume Ruska a Číny sa prvýkrát objavil na Bedworth Echo .