Инженеры разработали новый метод сварки, который потребляет на 80% меньше энергии, чем обычные методы сварки, и создаёт соединения на 50% прочнее. Согласно исследованию, проведённому в Университете штата Огайо, это может стать серьёзным прорывом в автомобильной промышленности, где автомобили можно будет делать прочнее, используя лёгкие стальные детали.
«Материалы стали прочнее, а сварные швы — нет. Мы можем создавать металлы со сложной микроструктурой, но при сварке мы её разрушаем», — заявил в пресс-релизе Гленн Дэн, один из разработчиков технологии . «Благодаря нашему методу материалы одновременно формируются и соединяются друг с другом, и они фактически становятся прочнее».
По словам Дэна, профессора материаловедения и машиностроения в Университете штата Огайо, многие металлы считаются «несвариваемыми», поскольку высокая температура и повторное затвердевание ослабляют их.
В одном из типичных методов, известном как точечная сварка, электрический ток высокого напряжения пропускается через различные металлические детали, которые сплавляются вместе, образуя сварной шов. Однако этот метод потребляет большое количество энергии, а расплавленные участки металлов не так прочны, как до сварки.
Дэн и его команда создали новую систему, называемую сваркой с использованием актуатора испаряемой фольги (VFA). В этой технологии высоковольтная конденсаторная батарея генерирует короткий электрический импульс внутри тонкого листа алюминиевой фольги. По словам исследователей, за считанные микросекунды фольга превращается в пар, а поток горячего газа прижимает два металлических листа друг к другу со скоростью в тысячи миль в час.
Металлические детали не плавятся, поэтому между ними нет швов из непрочного металла. Удар напрямую связывает атомы одного металла с атомами другого. При использовании этой технологии расходуется меньше энергии, поскольку используется короткий электрический импульс. По словам исследователей, энергия, необходимая для испарения фольги, меньше той, которая требуется для плавления металлических деталей.
Инженеры успешно соединили различные комбинации магния, железа, меди, алюминия, никеля и титана. Им даже удалось создать прочные соединения между обычной сталью и алюминиевыми сплавами, что зачастую невозможно. Высокая прочность стали и алюминия в сочетании со сварными швами оказалась фактически выше прочности самих основных металлов.
Эта новая технология позволяет более эффективно формовать металлические детали и сваривать их. Команда инженеров планирует дальнейшее развитие технологии, чтобы она могла быть лицензирована и стать коммерческой услугой для различных отраслей.