Лого Сделано у нас
80

Новосибирские ученые изобрели революционный метод соединения металлов

Соединение кусков металла сваркой – технология привычная. Однако хорошо, когда нужно слить в одно целое два фрагмента одного и того же материала, но что делать, когда металлы разные и, как говорится, несвариваемые? Ученые Института теоретической и прикладной механики им. С.А.Христиановича СО РАН точно знают ответ на этот вопрос.

- Все обычные методы сварки, которые есть сейчас, основаны на очень простом принципе: есть металл, его нагревают, он плавится и перемешивается, вступая в химическую реакцию. В результате возникает неразъемное соединение, - объясняет заместитель директора ИТПМ СО РАН доктор физико-математических наук Анатолий Митрофанович Оришич, - но есть одна особенность, которая, к сожалению, отрицательно влияет на качество любого классического сварного шва: он становится не особенно прочным. Это, кстати, относится к любым литым материалам из стали, которые обязательно после процесса чем-либо обрабатывают, чтобы повысить прочностные характеристики. Дело в том, что в ходе литья формируются крупные дендридные структуры, то есть, металл собирается крупными кристаллами, между которыми плохие связи, и он становится хрупким. В сварном шве происходят те же самые вещи, но обработать его нельзя, что сказывается на прочности. Недаром на трубах или, например, газопроводах шов почти в два раза толще, чем основной металл, ведь надо сделать его более крепким.


Если при постройке корабля используется сварка, то самолеты до сих пор клепают. Сто лет назад по морям плавали суда с заклепками, вспомнить хотя бы тот же «Титаник», но поскольку люди научились соединять куски стали сваркой, а лишний вес от ее упрочнения в данном случае не играет большой роли, то эта технология и используется. Что касается «железных птиц», то здесь повышать массу не стоит. Несмотря на то, что в современном самолете около 30 миллионов заклепок, от них не отказываются из-за необходимых в эксплуатации качеств.
- Перейти к сварке в авиации – суперактуально, - восклицает Анатолий Оришич. - Немцы назвали этот переход такой же революцией, как во время Второй мировой войны смена деревянных аппаратов на металлические. Здесь очень важно сочетание небольшого веса и большой прочности. Вот и наступает проблема: нужна деталь с весом титана, но с характеристиками нержавеющей стали.


На самом деле, соединить сваркой титан и сталь вполне возможно – только ненадолго. Удар о колено – и конструкция разлетится по сварному шву. Это и есть несвариваемость металлов: она связана со сложным физическим явлением, которое называют возникновением интерметаллидов – химических соединений, чьи кристаллы очень хрупки. Так устроено в природе, и изменить это, увы, нельзя. Поэтому нужно искать обходной путь, по которому и пошли сибирские ученые. Имя ему – лазерная сварка.


- В отличие от классических способов она обладает уникальным свойством – кинжальным проплавлением, - поясняет Анатолий Оришич. - Дело в том, что при воздействии на материалы очень важную роль играет плотность мощности. Лазер – это уникальный источник по многим характеристикам, но здесь он позволяет фокусировать в точке приложения настолько большую силу, что там, куда он светит, материал вытесняется. Поэтому при сварке лазером формируется в буквальном смысле кастрюлька. Внутри нее нету вещества, а стенки – из расплавленного металла. В такой кастрюльке можно сварить любой суп, - улыбается ученый, – то есть, создать любую композицию. Мы добавили туда наночастицы специальной керамики, которые перемешиваются с материалом в расплаве и становятся центрами кристаллизации. В результате вместо длинных дендритов образуются маленькие, и это приводит к тому, что прочность увеличивается в разы.


Итак, благодаря трем компонентам – лазерному излучению, формированию с его помощью емкости и наночастицам – исследователям удалось сделать то, что еще никто не делал: крепкое соединение, по сути, трех металлов: титана, стали и меди, которая в чистом виде вещь мягкая, но когда интерметаллиды маленькими капельками размазываются внутри нее, обретает прочность.


- Сначала мы применили технологию для однородных материалов: попробовали сварить таким образом два куска титана, - комментирует Анатолий Оришич, - и нам удалось сделать прочность шва такой же, как и у основного металла. Это, кстати, сделано впервые. Тогда, - усмехается он, - мы решили «замахнуться на Вильяма нашего Шекспира», и соединить несвариваемое. Это, как видите, тоже получилось. Так что с помощью нашего способа мы можем создать любую композицию, и этот способ, кстати, нами запатентован.


Задача, которую ставят перед собой ученые на сегодняшний день, делится на две части, как раз в соответствии с названием ИТПМ СО РАН: во-первых, необходимо изучить фундаментальные свойства получившегося шва – композиционного материала. Это планируется делать с помощью коллег из Института физики прочности и материаловедения СО РАН (г. Томск) и Института физики металлов Уральского отделения РАН (г. Екатеринбург). Во-вторых, стоит вопрос и о внедрении новой технологии.


- В июне этого года наш директор академик Василий Михайлович Фомин поедет на конференцию, которая будет проходить во Всероссийском институте авиационных материалов в Москве. Они заинтересовались нашей разработкой, и есть договоренность, что мы начнем ее аттестацию. Ведь мы не имеем право придти на новосибирский завод им. Чкалова и сказать: варите! Нужно заключение комиссии, - делится планами Анатолий Оришич.


Впрочем, уже сейчас в рамках работы по технологической платформе «Фотоника» ИТПМ СО РАН установил контакты с судостроительными предприятиями Санкт-Петербурга, которые высоко оценили технологией сварки несвариваемых металлов. Оказывается, что эта проблема стоит в таких масштабах, что касается не только плавающих или летающих, но и любого из нас, кто ездит на автомобиле: там тоже есть проблема соединения в одной детали железа и меди, которая сейчас решается за счет болтов, но кто знает…

  • 0
    Нет аватара Денис Демидович
    11.05.1209:43:34
    Если все действительно так хорошо как пишут - значит это прорыв.
  • 0
    Нет аватара Gadsnz
    11.05.1209:53:28
    Здорово, молодцы! Теперь надо осваивать и использовать данную технологию.
    • 0
      Hasky Hasky
      11.05.1211:53:14
      ...действительно молодцы. Во время ВОВ Патон предложил технологию сварки броневых листов автоматической сваркой. Тонкости процесса не помню. Вроде метал.порошок с флюсом + дуга.
      • 0
        Нет аватара kavlad
        11.05.1216:28:15
        Если мне не изменяет память, то не только технологию, но под его руководством были разработаны непосредственно "станки" - сварочные установки. И не только бронелистов, но и авиабомб и снарядов. Установки позволяли выполнять сварку очень быстро и с приемлимым качеством. Причём не требовали практически никаких профессиональных навыков от "оператора". С этими установками производство авиабомб стало конвейерным, а сварка корпусов Т-34 ускорилась в несколько раз. Кстати, легендарные немецкие инженеры так и не смогли придумать ничего подобного.
      • 0
        Нет аватара imperskij@pes
        11.05.1216:57:00
        это был Гений. сейчас институт его имени в Киеве не в лучшем состоянии.
  • 0
    Нет аватара Lyudov
    11.05.1210:33:01
    Сварка в авиации - пожалуйста - МиГ-25 и МиГ-31 - сварной фюзеляж. Раньше несвариваемые материалы с помощью прослойки третьего материла сваривали.
    • 0
      Hasky Hasky
      11.05.1211:50:08
      ...один авиатехник рассказывал про какой-то "атомарный" клей. Держит как сварка, но без нарушения структуры металла при нагревании.
    • Комментарий удален
    • 0
      Russia_Touristo Russia_Touristo
      11.05.1216:12:00
      А причем тут МиГ-25?
      • 0
        Нет аватара Lyudov
        11.05.1216:41:19
        У него фюзеляж сварной. Правда стальной. Привёл пример самолёта, в котором успешно применена технология сварки для летательных аппаратов (в статье упоминается про сварку в авиастроении).
        • 0
          Russia_Touristo Russia_Touristo
          11.05.1218:02:13
          Совсем забыл, что у него (МиГ-25) центральная часть сварная... Прошу пардону.
  • 0
    Hasky Hasky
    11.05.1211:47:39
    ...действительно интересно!автор,+
  • 0
    Нет аватара asdfer
    11.05.1211:58:24
    Автомачическая сварка под флюсом используеться на прямых участках или заплавке круговых швов, очень высокая скорось сварки с высокимим качеством
  • 0
    Нет аватара Vostok
    11.05.1212:48:34
    Да, хорошо, описано, а потом эти технологии днём с огнём не найдёшь. Вот в качестве примера другой, чем-то похожий, проект томичей - http://expert.r...tomskoy_molnii/ "Эксперт" в 2006 году писал как будет здорово, какой супер рынок. И вот прошло 6 лет... и где все эти прорывы? Ни слуху, ни духу, ни публикаций. Как туман какой-то    
    • 0
      Нет аватара kavlad
      11.05.1216:44:12
      Вы что-то напутали. Эксперт в 2006-ом писал что такая чудесная технология (80-ых годов прошлого века между прочим) совершенно невостребована. Значит, так и осталась невостребованной.
      • 0
        Нет аватара Vostok
        11.05.1217:13:59
        Он написал, что невостребована в РФ, но иностранцы "в очередь стоят":\ "К томичам выстроилась очередь из ТНК. Россия выжидает Зигзаг томской молнии Конкурс русских инноваций,Инновационная экономика Сегодня в Томском НИИ высоких напряжений нередко можно встретить эмиссаров западных транснациональных корпораций. Shell, Schlumberger, BP изучают опыт томичей по мгновенному превращению твердой породы в порошок, заказывают им НИОКР и надеются использовать их опыт в бурении на шельфе. Китайцы и корейцы с помощью сибирского ноу-хау намерены очищать воду и осуществлять низкотемпературную пайку различных материалов. Американский венчур больше интересуют новые виды твердых топлив, которые могут разработать в Томске." Мой комментарий был скорее о том, что то и дело публкикуют новости о прорывах российских учёных. А через несколько лет и концов не найти этих чудо-технологий    
  • 0
    Нет аватара Ded_Vladimir
    11.05.1213:03:38
    Плохо будет, если мы будем медлить с внедрением, а потом будем знать о нем как о методе, к примеру, какого-нибудь Томпсона.
  • 0
    28_2010 28_2010
    11.05.1214:30:26
    Это действительно прорыв, что весьма радует, но медлить с внедрением, патентом и пр. нельзя. Иначе и правда превратится в забугорный метод какого-нибудь Томпсона, как Ded_Vladimir выше написал.
  • 0
    Нет аватара Comment
    11.05.1215:07:50
    Молодцы СО РАН. Знаю, работал с Академгородком. Очень высокого мнения о сибирских спецах.
  • 0
    Нет аватара engineer_nn
    11.05.1215:17:21
    интересный пост! спасибо)
  • 0
    Нет аватара imperskij@pes
    11.05.1216:58:43
    как хочется, чтобы это стало ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ в ПРОМЫШЛЕННОМ МАСШТАБЕ. +
  • 0
    Нет аватара Biggs
    11.05.1217:16:10
    Как хочется , чтобы такие новости шли косяком под ручку и каждый день    
  • 0
    bars042 bars042
    11.05.1217:57:38
    Есть ультрозвуковая сварка. Был у меня сосед, к.т.н, МВТУ Баумана,показывал образец - сталь+стекло.Это конец 80г.Пытался у нас в Риге на заводе где делали приборные панели для АЗЛК,внедрить этот способ сварки попловков карбюратора.Но что-то не прошло,ну не манагер он,технарь ).Вроде бы,были разработки по танковым снарядам,приварка донышка,от выстрела остаётся только донышко и его легче из башни турнуть.
    • 0
      Нет аватара laperuz
      11.05.1221:38:25
      Вроде бы,были разработки по танковым снарядам,приварка донышка,от выстрела остаётся только донышко и его легче из башни турнуть.
      Я такой разработкой ещё в 87-м по мишеням шмулял: заряд картонный, донышко металлическое. Дёшево и сердито и никакой сварки     Собственно штатный выстрел для Д-81:

       © i2.guns.ru

  • 0
    Нет аватара BeNDeR
    11.05.1218:09:07
    Это реально крутая новость!   
  • 0
    Zveruga Zveruga
    11.05.1219:45:09
    Напишу как мальчишка, АФИГЕННА, Я В ВАСТОРГЕ!!!111    Это повысит глубину погружения подводных лодок.    А вот соединенным в нахлыст болтами за подлицо композитным панелям современных самолетов это не поможет. Не умеют сейчас углеродные волокна сваривать. Т. е. как видели "клепки" на ПАК-ФА так и будете видеть.
    Отредактировано: Zveruga~19:51 11.05.12
  • 0
    Нет аватара Houker
    11.05.1222:52:18
    Плюсанул. Мы сейчас и представить себе не можем ,где это будет применено....действаительно крутая штука...   
  • 0
    Lera Kalashnikova
    11.05.1223:36:21
    А на практике, эту технологию где конкретно можно применть?
  • 0
    Нет аватара dadadad
    11.05.1223:50:40
    Мы сейчас и представить себе не можем ,где это будет применено....
    А на практике, эту технологию где конкретно можно применить?
    В статье достаточно подсказок:
    ... - Перейти к сварке в авиации – суперактуально, - восклицает Анатолий Оришич...
    ...исследователям удалось сделать то, что еще никто не делал: крепкое соединение, по сути, трех металлов: титана, стали и меди...
    "..главный силовой элемент, т.н. кессон, ... выполнен из титана либо его сплавов. Способы соединения титана с другими материалами - одна из самых секретных технологий России. США ими не обладают."

     © img.vz.ru

    http://vz.ru/ne...2/2/451966.html А также: Видеозаписи первого полета ПАК ФА обескуражили наблюдателей тем, что прототипу истребителя будущего так и не удалось избавиться от заклепок, которыми сшивали еще самолеты времен Второй мировой войны. Помочь устранить моральное отставание в прошлом году попросили новосибирских ученых. В начале сентября глава «Сухого» Михаил Погосян и председатель СО РАН академик Александр Асеев подписали соглашение, которое предусматривает помощь ученых в создании самолета пятого поколения. «Это целый спектр вопросов — начиная от аэродинамики и кончая применением композиционных материалов», — цитировало Михаила Погосяна агентство «Интерфакс-Сибирь». НАПО и «Сухой» заказали СО РАН технологии лазерной сварки титановых панелей и узлов, нанесение антикоррозионных покрытий на сталь методом холодного напыления, закалку алюминиевых деталей, магнетронное нанесение покрытий на стекла фонаря и ряд других технологий. В частности, в Институте теоретической и прикладной механики уверены, что способны избавить российскую авиатехнику будущего от заклепок, применив лазерную сварку с нанопорошками карбида титана. «Переговоры с Чкаловским заводом ведутся. Скажу честно — не все так просто, как хотелось бы. В мире сегодня такой технологии еще нет — ни у американцев, ни у европейцев… Я много раз высказывался по поводу этих заклепок, но нужен резкий скачок в технологиях», — говорит замдиректора по науке ИТПМ СО РАН Анатолий Оришич. http://alternat...com/292231.html ..горячий привет троллям    

    Отредактировано: dadadad~00:27 12.05.12
    • 0
      Zveruga Zveruga
      12.05.1210:53:54
      Композитные панели невозможно сварить. Это не металл, это углерод. И у Ф-22 и у Ф-35 и у ПАК-ФА панели крепятся болтами заподлицо. Другой технологии в мире нет.
      • 0
        Нет аватара dadadad
        12.05.1217:09:28
        В статье вроде бы и не говорится о сварке металлов с композитами.
    • 0
      Нет аватара dadadad
      14.05.1213:43:01
      Речь-то о сварке титана..    
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,