MOSKVA, Rusland / EuroWire.IO / – Forskere fra Rusland og Kina har udviklet en ultralydssvejseteknik, der fordobler trækstyrken af metalsamlinger. Denne innovative metode øger også levetiden for svejsede dele med 1,9 gange. Forskningen blev ledet af eksperter ved South Ural State University i Chelyabinsk i samarbejde med kinesiske kolleger. TV BRICS fremhævede disse resultater med henvisning til universitetet. Metoden er specifikt rettet mod samlinger mellem metaller med forskellige egenskaber, såsom stål og aluminium.
Det har været en vedvarende udfordring for ingeniører at opnå pålidelige forbindelser mellem forskellige metaller. Dannelsen af sprøde intermetalliske lag ved kontaktpunkterne resulterer ofte i revner under belastning, hvilket svækker den samlede struktur. Den nye tilgang sigter mod at afbøde dette problem under punktsvejsning, en almindelig teknik, der bruges til at sammenføje metalplader i køretøjskarosserier og andre samlinger. Ifølge universitetet er disse resultater blevet offentliggjort i tidsskriftetEngineering Fracture Mechanics .
Processen involverer påføring af ultralydsvibrationer med cirka 1.200 watt effekt under punktsvejsning. Disse vibrationer fremmer en forfinelse af metallets krystalstruktur i svejsezonen. Universitetet rapporterer, at krystalstørrelsen reduceres næsten fem gange, hvilket resulterer i mindre, mere ensartede krystaller i stedet for grove. Derudover reducerer processen tykkelsen af de sprøde intermetalliske lag ved samlingen med halvdelen.
Ultralyd fjerner fanget luft i svejsninger
Ultralydsapplikationen udstøder også luftbobler fra det smeltede metal under svejsning, hvilket fører til tættere svejsninger med færre indre fejl. Test viste, at samlingens styrke blev fordoblet ved hjælp af denne metode, og komponenternes levetid blev øget med 90 % eller 1,9 gange. Forskerne bemærkede, at disse svejsninger er bedre rustet til at modstå længerevarende vibrationer og mekaniske belastninger uden at revne. En sådan udmattelsesmodstand er afgørende for dele, der anvendes i køretøjer i bevægelse.
Universitetet oplyste ikke specifikke styrkemålinger eller detaljerede testparametre i sin erklæring. Forbedringerne blev beskrevet i relative termer. Forskerne ser denne tilgang som en måde at forbedre pålideligheden af strukturer sammensat af blandede metaller. Kombination af stål og aluminium er en almindelig praksis for at reducere vægten og samtidig bevare styrken, men svage samlinger har historisk set begrænset sådanne designs. Forskningen blev udført i samarbejde med kinesiske kolleger.
Potentiale for lettere køretøjer, fly og infrastruktur
Ifølge forskerne kan denne ultralydssvejseteknik finde anvendelse inden for bil- , luftfarts- og byggesektoren. I køretøjer kan den muligvis bruges til at forbinde et sikkerhedsbur i stål med aluminiumsdøre, motorhjelme og vinger. Lettere hybridstrukturer kan gøre det muligt for elbiler at opnå en større rækkevidde pr. opladning. Inden for luftfart vil lettere flystel give mulighed for at transportere flere passagerer eller flere fragt med mindre brændstofforbrug. Vægtreduktion er fortsat et primært mål i begge brancher.
Inden for byggebranchen kan metoden forstærke metalsamlinger i broer og højhuse. Universitetet udtalte, at sådanne samlinger kan overgå monolitisk beton til at holde strukturer sammen. Tidslinjen for industriel implementering er endnu ikke specificeret. South Ural State University har annonceret flere anvendte forskningsprojekter i år. Institutionen mener, at denne teknik åbner nye muligheder for at udvikle lettere og mere holdbare strukturer.
Opslaget Ultralyd forbedrer svejsningers holdbarhed i fælles forskning mellem Rusland og Kina blev først vist på Bedworth Echo .