Ученые РФ и Китая удвоили прочность сварки стали с алюминием

Ученые Южно-Уральского государственного университета совместно с китайскими исследователями предложили новую технологию соединения разнородных металлов. Разработанный ими способ сварки с применением ультразвука позволил вдвое увеличить прочность швов и почти в два раза продлить срок их службы.

Обычная сварка стали и алюминия сопряжена с образованием на границе металлов твердых, но хрупких соединений. Под воздействием вибраций и механических нагрузок в этих местах нередко появляются трещины, из-за чего шов теряет надежность.

Проблема особенно остро стоит перед автомобилестроителями. Сталь применяется для изготовления силовых элементов кузова, тогда как двери, капоты и другие детали делают из более легкого алюминия. Подобное сочетание материалов снижает общую массу машины, однако требует прочного соединения разнородных металлов.

Специалисты ЮУрГУ и их коллеги из Китая дополнили процесс точечной сварки ультразвуковым воздействием мощностью около 1200 Вт. Вибрации, направленные на металл непосредственно во время сварки, изменяют структуру формирующегося соединения.

Исследование показало, что размер кристаллических зерен в сварном шве уменьшился почти в пять раз, а толщина хрупкой прослойки между металлами сократилась вдвое. Ультразвук также способствует удалению газовых пузырьков, негативно влияющих на качество соединения.

Испытания подтвердили двукратное повышение прочности шва. Срок службы соединений при нагрузках увеличился в 1,9 раза.

Технологию в первую очередь рассматривают как способ повышения надежности конструкций, в которых сочетаются разные металлы. В дальнейшем разработка может найти применение в производстве автомобилей, включая электромобили, а также в авиастроении и строительной отрасли.

Снижение массы металлических конструкций представляет особый интерес для транспортной сферы, где вес деталей напрямую влияет на энергопотребление.

Результаты исследования опубликованы в одном из научных журналов.