ΜΟΣΧΑ, Ρωσία / EuroWire.IO / – Μια συλλογική προσπάθεια μεταξύ επιστημόνων από τη Ρωσία και την Κίνα οδήγησε σε μια τεχνική υπερηχητικής συγκόλλησης ικανή να διπλασιάσει την αντοχή των μεταλλικών συνδέσεων. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση ενισχύει επίσης τη μακροζωία των συγκολλημένων εξαρτημάτων κατά 1,9 φορές. Η έρευνα διεξήχθη από ειδικούς στο Κρατικό Πανεπιστήμιο South Ural στο Τσελιάμπινσκ, με τη συνεργασία Κινέζων συναδέλφων. Τα αποτελέσματα, όπως αναφέρθηκαν από το TV BRICS, βασίζονται στα ευρήματα του πανεπιστημίου. Η μέθοδος ασχολείται ειδικά με τις συνδέσεις μεταξύ μετάλλων με αντίθετες ιδιότητες, όπως ο χάλυβας και το αλουμίνιο.
Οι δυσκολίες στη σύνδεση ανόμοιων μετάλλων αποτελούν εδώ και καιρό πρόκληση για τους μηχανικούς, κυρίως επειδή τα εύθραυστα μεσομεταλλικά στρώματα τείνουν να σχηματίζονται στη διεπαφή. Αυτά τα στρώματα είναι επιρρεπή σε ρωγμές υπό τάση, αποδυναμώνοντας τη συνολική δομή. Η νέα μέθοδος έχει σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιεί αυτόν τον κίνδυνο κατά τη σημειακή συγκόλληση, μια τεχνική που χρησιμοποιείται συνήθως για τη σύνδεση μεταλλικών φύλλων σε αμαξώματα οχημάτων και άλλα συγκροτήματα. Το πανεπιστήμιο ανακοίνωσε ότι τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν στο περιοδικόEngineering Fracture Mechanics .
Η διαδικασία περιλαμβάνει την εισαγωγή υπερηχητικών δονήσεων ισχύος περίπου 1.200 watt κατά τη σημειακή συγκόλληση. Αυτές οι δονήσεις βοηθούν στη βελτίωση της εσωτερικής κρυσταλλικής δομής του μετάλλου μέσα στη συγκόλληση, μειώνοντας το μέγεθος των κρυστάλλων σχεδόν πέντε φορές, σύμφωνα με το πανεπιστήμιο. Αντί για χονδροειδείς κρυστάλλους, η διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα μικρούς, ομοιόμορφους. Επιπλέον, η μέθοδος μειώνει το πάχος των εύθραυστων μεσομεταλλικών στρωμάτων στην ένωση κατά 50%.
Ο υπέρηχος εξαλείφει τους θύλακες αέρα στις συγκολλήσεις
Οι υπερηχητικές δονήσεις διευκολύνουν επίσης την αφαίρεση φυσαλίδων αέρα από το μέταλλο κατά τη συγκόλληση, με αποτέλεσμα πυκνότερες συγκολλήσεις με λιγότερα εσωτερικά ελαττώματα. Οι δοκιμές έδειξαν ότι η αντοχή της σύνδεσης διπλασιάστηκε χρησιμοποιώντας αυτή τη νέα τεχνική. Η διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων αυξήθηκε κατά 90% ή 1,9 φορές. Οι ερευνητές σημείωσαν ότι αυτές οι συγκολλήσεις μπορούν να αντέξουν καλύτερα παρατεταμένους κραδασμούς και μηχανικά φορτία χωρίς να ραγίσουν, μια ουσιαστική πτυχή για τα εξαρτήματα σε κινούμενα οχήματα.
Το πανεπιστήμιο δεν αποκάλυψε συγκεκριμένες μετρήσεις αντοχής ή λεπτομερείς παραμέτρους δοκιμών στην ανακοίνωσή του. Οι αναφερόμενες βελτιώσεις δίνονται σε σχετικούς όρους. Οι επιστήμονες τόνισαν ότι αυτή η μέθοδος στοχεύει στην ενίσχυση της αξιοπιστίας των κατασκευών που κατασκευάζονται από μικτά μέταλλα. Ο χάλυβας και το αλουμίνιο συχνά συνδυάζονται για να μειώσουν το βάρος διατηρώντας παράλληλα την αντοχή, αλλά οι αδύναμες αρθρώσεις έχουν ιστορικά περιορίσει τέτοιους σχεδιασμούς. Το έργο διεξήχθη σε συνεργασία με Κινέζους συναδέλφους.
Πιθανές εφαρμογές σε ελαφρά οχήματα, αεροσκάφη και υποδομές
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η τεχνολογία υπερηχητικής συγκόλλησης θα μπορούσε να βρει εφαρμογή στους τομείς της αυτοκινητοβιομηχανίας , της αεροδιαστημικής και των κατασκευών. Στα οχήματα, θα μπορούσε να επιτρέψει την καλύτερη συγκόλληση των χαλύβδινων κλωβών ασφαλείας με αλουμινένιες πόρτες, καπό και φτερά. Τα ελαφρύτερα αμαξώματα υβριδικών αυτοκινήτων θα μπορούσαν να επεκτείνουν την αυτονομία οδήγησης για τα ηλεκτρικά οχήματα. Στην αεροπορία, τα ελαφρύτερα πλαίσια θα μπορούσαν να μεταφέρουν περισσότερους επιβάτες ή φορτίο με μειωμένη κατανάλωση καυσίμου. Η μείωση του βάρους παραμένει ένας σημαντικός στόχος και για τους δύο τομείς.
Στις κατασκευές, η μέθοδος θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε μεταλλικές συνδέσεις σε γέφυρες και ουρανοξύστες. Το πανεπιστήμιο υποστήριξε ότι τέτοιες συνδέσεις θα μπορούσαν να ξεπεράσουν σε αντοχή ακόμη και το μονολιθικό σκυρόδεμα. Το χρονοδιάγραμμα για τη βιομηχανική εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας παραμένει απροσδιόριστο. Το Κρατικό Πανεπιστήμιο South Ural τόνισε πολλά εφαρμοσμένα ερευνητικά έργα φέτος και δήλωσε ότι η νέα τους μέθοδος ανοίγει ευκαιρίες για τη δημιουργία ελαφρύτερων και πιο ανθεκτικών κατασκευών.
Η δημοσίευση «Μαζική αύξηση της αντοχής συγκόλλησης μέσω υπερήχων από ομάδα Ρωσίας και Κίνας» εμφανίστηκε πρώτα στην εφημερίδα Dag .