стань автором. присоединяйся к сообществу!
Лого Сделано у нас
54

В России получили сварной шов, соответствующий по прочности авиационному сплаву

Следи за успехами России в Телеграм @sdelanounas_ru

 © inp.nsk.su

Все мировое авиастроение стремится к одному — строительству более прочных, но при этом легких летательных аппаратов. Для этого создаются сплавы с улучшенными техническими характеристиками, например, алюминий-литиевые. Такие сплавы, не теряя своей прочности, снижают массу конструкции, а вместе с этим и расход топлива. Еще одно преимущество алюминий-литиевых сплавов в том, что их можно сваривать, отказавшись от технологии клепки металла в пользу сварных соединений. До недавнего времени большой проблемой было то, что сварной шов проигрывал в прочности самому сплаву. В Сибирском отделении РАН эту задачу решили. Специалисты Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича (ИТПМ СО РАН) совместно с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) впервые получили сварной шов с пределом прочности таким же, как у основного материала. Результаты были представлены на конференции «Создание теоретической и экспериментальной платформы для изучения физико-химической механики материалов со сложными условиями нагружения».

НОВОСИБИРСК, 14 марта. ТАСС. Ученые Сибирского отделения РАН (СО РАН) впервые получили сварной шов с таким же уровнем прочности, как у основного авиационного сплава, что является обязательным требованием для внедрения метода в практическое авиастроение. Об этом сообщили во вторник в пресс-службе Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ) СО РАН.

«Нужно, чтобы прочностной уровень сварного шва был равен прочностному уровню сплава на 100%, и только в этом случае можно говорить о внедрении метода в практику. Мы провели хорошую фундаментальную работу — получили для всех алюминий-литиевых сплавов, в том числе для сплава В-1469, прочностные свойства швов на уровне прочности основного материала», — приводит пресс-служба слова заведующего лабораторией лазерных технологий Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича (ИТПМ) СО РАН Александра Маликова.

В пресс-службе рассказали, что мировое авиастроение стремится к строительству более прочных, но при этом легких летательных аппаратов, для этого создаются сплавы с улучшенными техническими характеристиками, например, алюминий-литиевые, которые можно сваривать, отказавшись от технологии клепки металла в пользу сварных соединений. Однако до недавнего времени большой проблемой было то, что сварной шов проигрывал в прочности самому сплаву. Низкий уровень прочности сварного шва обусловлен изменением структуры материала, которое возникает при быстром нагреве лазерным излучением, и процессами, происходящими во время последующей кристаллизации сплава, перехода из жидкого состояния в твердое.

Специалисты ИТПМ СО РАН, Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) и ИЯФ СО РАН изучили при помощи синхротронного излучения, как меняется структура материала, можно ли ее восстановить и какие режимы лазерной сварки и последующей термообработки позволят достичь и сохранить необходимый уровень прочности шва. Им удалось впервые получить сварной шов с пределом прочности таким же, как у основного материала.

При лазерной сварке металлов, под воздействием высокой температуры, в зоне плавления происходят различные структурные или фазовые превращения, одно вещество трансформируется в другое, характеристики сплава меняются. Раньше для полного понимания закономерностей структурных превращений информации было недостаточно. Сибирские ученые впервые в мире применили синхротронное излучение (СИ) в режиме реального времени на каждом этапе лазерной сварки и начали изучать процессы образования тех или иных структурных состояний, причин их трансформаций и переходов. Исследования были проведены в ЦКП «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения».

«При добавлении меди и лития происходит упрочнение алюминиевых сплавов — добавленные элементы рассредоточиваются в материале, выстраиваясь между зерен алюминия, и не дают им расплываться, можно сказать, цементируют их. После того, как при помощи лазерного воздействия мы получаем сварной шов, в материале, начинается обратный процесс — кристаллизация, в ходе которой алюминий вытесняет упрочняющие добавки. <…> В ИТПМ подобрали температурные режимы лазерной сварки, при которых все возвращается обратно. При помощи СИ и экспериментов in situ мы увидели и подтвердили, что механизм работает и при определенных параметрах сварки структурное состояние, отвечающее за прочность сплава, можно вернуть», — приводятся слова старшего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Константина Купера. Специалистам удалось получить прочный сварной шов, сохранив прочность самого сплава.

https://inp.nsk...-v-novosibirske

https://www.inp...-v-novosibirske

https://www.sbr...-v-novosibirske

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈

  • 4
    Clausson Clausson
    14.03.2318:45:04

    Без сомнения это ++

    Вот и до большой авиации сварка добралась, но…

    Вот был прекрасный и перспективный материал для авиастроения когда-то: ДСП-10 (лигнофоль, балинит) или более привычно — дельта-древесина, превосходящая по ряду важных в авиации свойств алюминий. Но время её быстро прошло, на смену пришел дюралюминий. Да, ДСП-10 некоторое время еще использовалось в народном хозяйстве, даже в ракетах Р7 ей находили применение. Да, использование любого нового конструкционного материала требует существенного «переформатирования» инженерной школы, инженерных мозгов, но… алюминий всё больше уступает свое место композитам.

    Отсюда вопрос, так ли важно сейчас улучшать технологичность «уходящих» материалов, тем более, что как раз практическое применение этой технологии в условиях реального производства как бы под вопросом?

    • 3
      Нет аватара Лес
      14.03.2319:05:25

      Clausson

      Отсюда вопрос, так ли важно сейчас улучшать технологичность «уходящих» материалов, тем более, что как раз практическое применение этой технологии в условиях реального производства как бы под вопросом?

      Прочный сварной шов позволяет заместить клепанные соединения. И все «уходящие» материалы могут использоваться в смежных и несмежных областях: ракетостроение, космическое аппаратостроение, авиастроение, турбиностроение, карьерный автотранспорт, станкостроение, мостостроение, строительство, судостроение, вагоностроение и т. д.

      • 1
        Clausson Clausson
        14.03.2320:09:04

        Прочный сварной шов позволяет заместить клепанные соединения.

        Пока это совершенно голословно. И дело тут не просто в том, что бы теоретически заместить соединение и сделать его равнопрочным. В реальном машиностроении будет крайне важно каких компетенций и затрат потребует эта новая технология от персонала (т.е. обычных рабочих) и руководства. Титан для подводных лодок мы же давно умеем варить, правда? Но каких усилий это стоит — технологических, инвестиционных, трудовых!

        А что касается других применений, то нет уже никаких проблем варить не авиационные сплавы. И в судостроении, и в вагоностроении, и в автопроме и в прочих применениях алюминий успешно варят уже много много лет.

        • 5
          Roman Wyrzykowski Roman Wyrzykowski
          14.03.2320:36:12

          В технологиях переработки титана России нет равных в мире — это требовало многолетних усилий и рзработок, а теперь эти технологии используются в очень многих областях.

          Сварка используется и будет использоваться, поэтому такие разработки будут востребованы во многих областях — впрочем сплавы алюминия никто не отменял и я бы не боялся что эта разработка окажется ненужная — тот же самолет Байкал будет именно из этого металла — он более простой в производстве и особенно в эсплуатации чем композиты.

        • 1
          Нет аватара Лес
          14.03.2320:38:54

          Clausson

          Пока это совершенно голословно. И дело тут не просто в том, что бы теоретически заместить соединение и сделать его равнопрочным. В реальном машиностроении будет крайне важно каких компетенций и затрат потребует эта новая технология

          Конечно пока это теоретически. Что касается затрат и компетенций, — если сварная конструкция в модели получится легче клепанной, менее материалоемкой, поскольку не будет клепанных соединений или получит дополнительные интересные характеристики, то пойдут и на увеличение затрат.

          Отредактировано: Лес~01:25 15.03.23
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,