MOSKVA, Ryssland / EuroWire.IO / – Forskare från Ryssland och Kina har utvecklat en ultraljudssvetsmetod som fördubblar den mekaniska hållfastheten hos metallfogar. Dessutom ökar denna metod livslängden för svetsade komponenter med 1,9 gånger. Projektet leddes av forskare vid South Ural State University i Chelyabinsk, i samarbete med kinesiska kollegor. Resultaten rapporterades av TV BRICS, med hänvisning till universitetet. Denna teknik är specifikt utformad för att sammanfoga metaller med olika egenskaper, såsom stål och aluminium.
Svårigheter med att sammanfoga olika metaller har länge utmanat ingenjörer. Bildandet av spröda intermetalliska lager vid foggränssnittet leder ofta till sprickbildning under belastning, vilket försvagar den övergripande strukturen. Den innovativa metoden syftar till att mildra detta problem vid punktsvetsning, en vanlig process för att sammanfoga metallplåtar i fordonskarosser och andra sammansättningar. Universitetet meddelade att deras resultat publicerades i tidskriftenEngineering Fracture Mechanics .
Den nya processen använder ultraljudsvågor med en effekt på ungefär 1 200 watt i traditionell punktsvetsning. Dessa vibrationer hjälper till att förfina kristallstrukturen inom svetsområdet. Enligt universitetet minskar kristallstorleken nästan fem gånger. De resulterande kristallerna är mindre och mer enhetliga istället för grova. Dessutom minskar metoden tjockleken på de spröda intermetalliska lagren med hälften vid foggränssnittet.
Ultraljud eliminerar luftbubblor för att förbättra svetskvaliteten
Tillämpningen av ultraljud under svetsning avlägsnar också instängda luftbubblor från metallen. Detta resulterar i tätare svetsar med färre inre defekter. Tester visade att fogarnas styrka fördubblades med denna teknik. Livslängden för de svetsade komponenterna förbättrades med 90 %, eller 1,9 gånger. Forskarna bekräftade att dessa svetsar är mer motståndskraftiga mot långvariga vibrationer och mekaniska påfrestningar utan att spricka. Sådan hållbarhet är särskilt viktig för delar som används i fordon i rörelse.
Universitetet avslöjade inga specifika hållfasthetsvärden eller detaljerade testparametrar i sin publicering. Förbättringarna beskrevs i relativa termer. Forskarna betonade att denna metod skulle kunna göra strukturer som involverar blandade metaller mer pålitliga. Att kombinera stål och aluminium är vanligt för att minska vikten samtidigt som styrkan bibehålls. Svaga fogar har dock historiskt sett begränsat effektiviteten hos sådana konstruktioner. Projektet genomfördes tillsammans med kinesiska experter.
Potentiell påverkan på lättare fordon, flygplan och byggbranschen
Forskarna tror att den här tekniken skulle kunna tillämpas inom fordons- , flyg- och byggsektorerna. Inom bilindustrin skulle den kunna underlätta sammanfogningen av säkerhetsburar i stål med dörrar, motorhuvar och vingar i aluminium. Lättare hybridkonstruktioner kan göra det möjligt för elbilar att uppnå längre räckvidd på en enda laddning. Inom flyget skulle lättare flygkroppar kunna transportera fler passagerare eller last, vilket minskar bränsleförbrukningen. Viktminskning är fortfarande ett viktigt mål för båda branscherna.
Inom byggbranschen kan denna svetsmetod användas för metallfogar i broar och skyskrapor. Universitetet noterade att sådana fogar skulle kunna vara mer robusta än monolitiska betongkonstruktioner. Tidpunkten för industriellt införande av denna teknik har inte specificerats. South Ural State University har tillkännagivit flera tillämpade forskningsinitiativ i år. Universitetet betonade att denna metod öppnar nya vägar för att utveckla lättare och starkare strukturella komponenter.
Inlägget Ryssland och Kina samarbetar för att avsevärt stärka metallfogar med hjälp av ultraljudssvetsteknik dök först upp på British Pioneer .