Не расплавляя пузырьков: испытана технология бережной сварки вспененного металла
Начнём с пояснений к иллюстрации, чтобы читателя сразу оценили преимущества изобретения. На картинке — два куска металлической пены, которые соединяют с помощью сварочной машины. Всего в нескольких сантиметрах от раскалённого сварного шва металл достаточно прохладный, чтобы к нему можно было прикасаться.
Речь идёт о технологии сварки композитной металлической пены (CMF) без ухудшения её свойств. Разработали способ в Университете штата Северная Каролина. Метод, вероятно, будет пользоваться спросом, так как CMF перспективны для широкого спектра применений. Из преимуществ — лёгкость, прочность и защита от экстремальных температур.
CMF — это пены на основе полых сфер из нержавеющей стали либо титана, которые встроены в основу из стали, титана, алюминия или других металлических сплавов. Полученный материал одновременно лёгкий и удивительно прочный. А используется, он, например, для изготовления крыльев самолётов, как защитные элементы автотранспорта и в бронежилетах.
Сочетание малого веса, высокой прочности и теплоизоляции означает, что CMF также перспективен для хранения и перевозки опасных грузов, ядерных материалов, взрывчатых веществ, а также всего, что зависит от поддержания определённой температуры.
Однако у использования были ограничения, так всё с этими вспененными металлами было прекрасно, пока не требовалась сварка.
Автор статьи о новом исследовании — Афсане Рабиеи, профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии в университете Северной Каролины. В публикации о достижении в журнале Advanced Engineering Materials («Передовые инженерные материалы») она отметила, что традиционная сварка плавлением для CMF не очень-то подходила. Дело в том, электрод, плавясь, конечно, соединит детали из композитной металлической пены. Но шов не будет пористым. Да и любой тип сварки с прямым нагреванием приводит к частичной потере пористости, что ухудшает свойства CMF. Короче говоря, большинство способов традиционной сварки не годились для соединения вспененных металлов.
И вот исследователи подобрали подходящую технологию — индукционную. Для неё используется индукционная катушка, чтобы создавать электромагнитное поле, нагревающее свариваемый металл.
Профессор рассказала, что CMF состоит из металла всего на 30–35%, и электромагнитное поле способно глубоко проникать в материал, обеспечивая хороший сварной шов. Воздушные полости, которых в CMF, соответственно, 65–70% от объёма, защищают структуру материала от воздействия тепла. В результате индукционная сварка нагревает целевую область в достаточной степени, что сварить куски CMF воедино, но предотвращает распространение тепла от места соединения. Результат — максимально возможное сохранение свойств CMF.
Профессор подчеркнула, что это важный шаг вперёд, ведь именно ценные свойства этого материала и дают ему шанс получить теперь ещё большее распространение.
Речь идёт о технологии сварки композитной металлической пены (CMF) без ухудшения её свойств. Разработали способ в Университете штата Северная Каролина. Метод, вероятно, будет пользоваться спросом, так как CMF перспективны для широкого спектра применений. Из преимуществ — лёгкость, прочность и защита от экстремальных температур.
CMF — это пены на основе полых сфер из нержавеющей стали либо титана, которые встроены в основу из стали, титана, алюминия или других металлических сплавов. Полученный материал одновременно лёгкий и удивительно прочный. А используется, он, например, для изготовления крыльев самолётов, как защитные элементы автотранспорта и в бронежилетах.
Сочетание малого веса, высокой прочности и теплоизоляции означает, что CMF также перспективен для хранения и перевозки опасных грузов, ядерных материалов, взрывчатых веществ, а также всего, что зависит от поддержания определённой температуры.
Однако у использования были ограничения, так всё с этими вспененными металлами было прекрасно, пока не требовалась сварка.
Автор статьи о новом исследовании — Афсане Рабиеи, профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии в университете Северной Каролины. В публикации о достижении в журнале Advanced Engineering Materials («Передовые инженерные материалы») она отметила, что традиционная сварка плавлением для CMF не очень-то подходила. Дело в том, электрод, плавясь, конечно, соединит детали из композитной металлической пены. Но шов не будет пористым. Да и любой тип сварки с прямым нагреванием приводит к частичной потере пористости, что ухудшает свойства CMF. Короче говоря, большинство способов традиционной сварки не годились для соединения вспененных металлов.
И вот исследователи подобрали подходящую технологию — индукционную. Для неё используется индукционная катушка, чтобы создавать электромагнитное поле, нагревающее свариваемый металл.
Профессор рассказала, что CMF состоит из металла всего на 30–35%, и электромагнитное поле способно глубоко проникать в материал, обеспечивая хороший сварной шов. Воздушные полости, которых в CMF, соответственно, 65–70% от объёма, защищают структуру материала от воздействия тепла. В результате индукционная сварка нагревает целевую область в достаточной степени, что сварить куски CMF воедино, но предотвращает распространение тепла от места соединения. Результат — максимально возможное сохранение свойств CMF.
Профессор подчеркнула, что это важный шаг вперёд, ведь именно ценные свойства этого материала и дают ему шанс получить теперь ещё большее распространение.
- Дмитрий Ладыгин
- techxplore.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Защитника замка словно пропустили через мясорубку: ученые воссоздали действие супероружия XIV века
Почему историки говорят, что это было даже не война, а технологическое шоу?...
Еще одна тайна Туринской плащаницы: лазер «проявил» то, что скрывалось веками
Почему сейчас ученые уверены: в момент воскрешения Христа изображения на ткани еще не было?...
Энергетическая революция отменяется? Ученые рассказали, как водород убивает современные турбины
Топливо будущего оказалось с таким опасным подвохом, что в пору от него отказаться...
Удивительная суперспособность помогла человечеству пережить последний ледниковый период
Ученые говорят: древние люди даже не дрожали от холода. Но как это у них получалось?...
На первом месте из 500: названы самые опасные в плане радиации профессии
С виду безобидные и престижные специальности оказались опаснее работы рядом с реактором или рентгеновским аппаратом...
Жизнь на Венере или хитрая афера: кому в 2020 году понадобилось запускать ракету на соседнюю планету?
Самое поразительное в этой истории то, что главный вопрос в ней так и остался открытым...
Был ли император Петр татарином по матери: что говорят документы и ученые?
Эта история имела продолжение: впоследствии родственники царя оказались еще… и «германцами»...
Небо зеленого цвета: почему ученые считали народы Севера «цветовыми инвалидами»?
И как так вышло, что сейчас у северян с цветовосприимчивостью все замечательно?...
Проект A119: как Америка хотела бороться за мир во всем мире... ядерной бомбардировкой Луны
Почему же эта сверхамбициозная программа в итоге была отменена и что напугало в ней американских генералов?...
Об этой проблеме не говорят вслух на орбите, но теперь ученые смогут помочь космонавтам
Эксперты говорят: если не исправить сложившуюся ситуации, то о полетах на Марс и дальше можно забыть...
Самый популярный авиалайнер оказался «дырявым»: Boeing-737 взломали за одну минуту «монеткой»
Оказалось, что некоторые устройства в самолете не менялись… еще с прошлого века...