МОСКВА, 26 авг — РИА Новости. 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.
© Фото : пресс-служба НИУ БелГУ
Визуальный контроль качества полученного образца
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.