Синхротронное излучение позволит понять, как взаимодействуют сплавы, и разработать технологию сварки для авиации
Совместная работа ученых Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ) СО РАН, Института химии твердого тела (ИХТТ) СО РАН, Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Института гидродинамики (ИГ) СО РАН позволит значительно увеличить прочность сварного шва для соединения деталей самолетов из титана и алюминия. Для изучения того, что происходит во время сварки, использовались возможности центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» (ЦКП: СЦСТИ).
«Метод заклепочного соединения давно перестал быть технологичным. Сравните: скорость автоматической клепки 0,2-0,3 метра в минуту, тогда как лазерная сварка позволяет сваривать за минуту четыре метра», — рассказал Александр Маликов, заведующий лабораторией лазерных технологий ИТПМ СО РАН.
Кроме того, переход от заклепок к сварному соединению уменьшает вес самолета на четверть.
Использование заклепок – вынужденная мера: прочность сварного шва на 50-20% ниже, чем у клепаного.
«При сварке металлических деталей в зоне плавления происходит перераспределение примесей, что приводит к качественным изменениям прочностных характеристик материала, — отметил старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН Алексей Анчаров. — Он становится менее прочным, более твердым и, следовательно, подверженным быстрому распространению трещин в шовном материале. Наша задача состоит в том, чтобы понять, что происходит в зоне плавления, как перераспределяются примеси, какие они образуют соединения, какие интерметаллические фазы проходят, и отработать те режимы лазерной сварки, при которых все эти негативные процессы не успевали бы развиться. «
«Совместные исследования показали, что применение синхротронного излучения для диагностики создаваемых материалов — насущная необходимость, — сказал Александр Маликов. — Высокая интенсивность и разрешающая способность источника синхротронного излучения позволили нам на качественно новом уровне понимать, как взаимодействуют сплавы. А ввод в строй Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ), проект которого реализуется в Новосибирске, улучшит эти возможности в разы. Наша конечная цель — получить сварную технологию, которую можно будет внедрять в авиацию».