Челябинские инженеры решили важную проблему автопрома при сварке

Соединить алюминий и сталь обычной контактной точечной сваркой очень трудно. Из-за разной температуры плавления и химических свойств этих металлов на стыке образуются хрупкие соединения, интерметаллиды. Кроме того, при остывании расплава внутри шва появляются пустоты и крупные зерна структуры.

Из-за этого деталь быстро разрушается от вибраций и постоянных нагрузок — как правило, алюминиевую дверь приваривают к более тяжелому стальному кузову.

Чтобы решить проблему, авторы работы решили воздействовать на жидкий металл ультразвуком прямо во время сварки.

Ученые рассчитали параметры системы и установили, что оптимальная мощность ультразвука составляет 1200 Ватт. Под действием звуковых волн в расплавленном металле возникают физические эффекты — кавитация и акустические течения. Жидкий металл начинает активно перемешиваться и заполняет все микроскопические усадочные пустоты.

Ультразвуковые микроудары измельчают крупную структуру металла: средний размер зерен в зоне сварки уменьшился с 57,5 до 12,3 микрометра. На границе металлов образуется прочный наномасштабный слой из смеси фаз.

В результате сварной шов перестает быть хрупким. При испытаниях на прочность деталь ломалась уже не по месту сварки, а по самому металлу рядом с ним. Усталостная долговечность такого соединения при средних нагрузках выросла примерно в два раза.

Ранее биотехнологи из Челябинска нашли слабое место у природного яда.