Кто правду несет, тому всех тяжелей Экономика и Мы Народная экономическая газета. Издается с 1990 года
Актуальные курсы валют
  • Курс доллара USD: 57,1602 руб.
  • Курс евро EUR: 63,6479 руб.
  • Курс фунта GBP: 74,2568 руб.
Май
пн вт ср чт пт сб вс
01 02 03 04 05 06 07
08 09 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 31        

БАНК ВАРЕНЬЯ

Новосибирские учёные изобрели революционный метод сварки металлов

БАНК ВАРЕНЬЯ Соединение металла сваркой – технология привычная. Однако все просто, когда нужно слить в одно целое два фрагмента одного и того же материала, но что делать, когда металлы разные и, как говорится, несвариваемые? Учёные Института теоретической и прикладной механики им. С.А.Христиановича СО РАН точно знают ответ на этот вопрос.

– Все обычные методы сварки, которые есть сейчас, основаны на очень простом принципе: есть металл, его нагревают, он плавится и перемешивается, вступая в химическую реакцию. В результате возникает неразъемное соединение, – объясняет заместитель директора ИТПМ СО РАН доктор физико-математических наук Анатолий Митрофанович Оришич, – но есть одна особенность, которая, к сожалению, отрицательно влияет на качество любого классического сварного шва: он становится не особенно прочным. Это, кстати, относится к любым литым материалам из стали, которые обязательно после процесса чем-либо обрабатывают, чтобы повысить прочностные характеристики. Дело в том, что в ходе литья формируются крупные дендридные структуры, то есть, металл собирается крупными кристаллами, между которыми плохие связи, и он становится хрупким. В сварном шве происходят те же самые вещи, но обработать его нельзя, что сказывается на прочности. Недаром на трубах или, например, газопроводах шов почти в два раза толще, чем основной металл, ведь надо сделать его более крепким.

Если при постройке корабля используется сварка, то самолёты до сих пор клепают. Сто лет назад по морям плавали суда с заклепками, вспомнить хотя бы тот же «Титаник», но поскольку люди научились соединять куски стали сваркой, а лишний вес от её упрочнения в данном случае не играет большой роли, то эта технология и используется. Что касается «железных птиц», то здесь повышать массу не стоит. Несмотря на то, что в современном самолете около 30 миллионов заклепок, от них не отказываются из-за необходимых в эксплуатации качеств.

– Перейти к сварке в авиации – суперактуально, – восклицает Анатолий Оришич. – Немцы назвали этот переход такой же революцией, как во время Второй мировой войны смена деревянных аппаратов на металлические. Здесь очень важно сочетание небольшого веса и большой прочности. Вот и наступает проблема: нужна деталь с весом титана, но с характеристиками нержавеющей стали.

На самом деле, соединить сваркой титан и сталь вполне возможно – только ненадолго. Удар о колено – и конструкция разлетится по сварному шву. Это и есть несвариваемость металлов: она связана со сложным физическим явлением, которое называют возникновением интерметаллидов – химических соединений, чьи кристаллы очень хрупки. Так устроено в природе, и изменить это, увы, нельзя. Поэтому нужно искать обходной путь, по которому и пошли сибирские учёные. Имя ему – лазерная сварка.

– В отличие от классических способов она обладает уникальным свойством – кинжальным проплавлением, – поясняет Анатолий Оришич. – Дело в том, что при воздействии на материалы очень важную роль играет плотность мощности. Лазер – это уникальный источник по многим характеристикам, но здесь он позволяет фокусировать в точке приложения настолько большую силу, что там, куда он светит, материал вытесняется. Поэтому при сварке лазером формируется в буквальном смысле кастрюлька. Внутри неё нету вещества, а стенки – из расплавленного металла. В такой кастрюльке можно сварить любой суп, – улыбается ученый, – то есть, создать любую композицию. Мы добавили туда наночастицы специальной керамики, которые перемешиваются с материалом в расплаве и становятся центрами кристаллизации. В результате вместо длинных дендритов образуются маленькие, и это приводит к тому, что прочность увеличивается в разы.

Итак, благодаря трём компонентам – лазерному излучению, формированию с его помощью емкости и наночастицам – исследователям удалось сделать то, что ещё никто не делал: крепкое соединение, по сути, трёх металлов: титана, стали и меди, которая в чистом виде вещь мягкая, но когда интерметаллиды маленькими капельками размазываются внутри неё, обретает прочность.

– Сначала мы применили технологию для однородных материалов: попробовали сварить таким образом два куска титана, – комментирует Анатолий Оришич, – и нам удалось сделать прочность шва такой же, как и у основного металла. Это, кстати, сделано впервые. Тогда, – усмехается он, – мы решили «замахнуться на Вильяма нашего Шекспира», и соединить несвариваемое. Это, как видите, тоже получилось. Так что с помощью нашего способа мы можем создать любую композицию, и этот способ, кстати, нами запатентован.

Задача, которую ставят перед собой учёные на сегодняшний день, делится на две части, как раз в соответствии с названием ИТПМ СО РАН: во-первых, необходимо изучить фундаментальные свойства получившегося шва – композиционного материала. Это планируется делать с помощью коллег из Института физики прочности и материаловедения СО РАН (г. Томск) и Института физики металлов Уральского отделения РАН (г. Екатеринбург). Во-вторых, стоит вопрос и о внедрении новой технологии.

– В июне этого года наш директор академик Василий Михайлович Фомин поедет на конференцию, которая будет проходить во Всероссийском институте авиационных материалов в Москве. Они заинтересовались нашей разработкой, и есть договорённость, что мы начнём её аттестацию. Ведь мы не имеем право придти на новосибирский завод им. Чкалова и сказать: варите! Нужно заключение комиссии, - делится планами Анатолий Оришич.

Впрочем, уже сейчас в рамках работы по технологической платформе «Фотоника» ИТПМ СО РАН установил контакты с судостроительными предприятиями Санкт-Петербурга, которые высоко оценили технологией сварки несвариваемых металлов. Оказывается, что эта проблема стоит в таких масштабах, что касается не только плавающих или летающих, но и любого из нас, кто ездит на автомобиле: там тоже есть проблема соединения в одной детали железа и меди, которая сейчас решается за счёт болтов, но кто знает…

Петр Бобров.; 11 мая 2012

Поделитесь ссылкой на эту статью

ВКонтакте
Одноклассники

Подпишитесь на «Экономику и Мы»

Почитайте похожие статьи

Подписка

Поиск по сайту

  • ЧЕЛОВЕК И ЕГО КОРНИ

    ЧЕЛОВЕК И ЕГО КОРНИ Я предлагаю всерьёз подумать о таком затёртом и расхожем выражении, как «корни человека», «мои корни». Что оно означает? Только ли происхождение человека, только ли его безвозвратно ушедшее прошлое, не имеющее никакого отношения к настоящему, ко дню сегодняшнему? Тот, кто мыслит связно, понимая причинно-следственные связи, никогда с таким не согласится. Прошлое диктует настоящее и будущее. «Корни» человека – это вся та совокупность, которая держит человека на родной земле и ПИТАЕТ его. Ведь это очевидная функция корней – удерживать и питать. Недаром зовут космополитов «перекати-полем», сравнивая с растением, оторвавшимся от корней…

    Читать дальше
  • В.АВАГЯН: ДЕЛО ИЛИ СМЕРТЬ?

    В.АВАГЯН: ДЕЛО ИЛИ СМЕРТЬ? ​Мыши очень любят сыр. Но делать сыр они не умеют. Если мышей посадить в бочку с сыром, они сперва съедят весь сыр, потом начнут нападать друг на друга, а в итоге все передохнут в пустом и замкнутом пространстве. Если бы на Земле не было людей – то мыши никогда не попробовали бы сыра. Его просто не появилось бы, потому что возникновение сыра – это сложная цепочка ОБОСНОВАННОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ.

    Читать дальше
  • ИСТОКИ ФАШИЗМА И ЛИБЕРАЛЬНАЯ ДЕМОКРАТИЯ

    ИСТОКИ ФАШИЗМА И ЛИБЕРАЛЬНАЯ ДЕМОКРАТИЯ Говоря в трёх словах, фашизм – это идея радикального скотства. Но поскольку такие три слова похожи на ругательство, а ругаться не входит в наши планы, то придётся их развернуть. В глубинной основе фашистского движения лежит радикальный отказ от «химер сознания» - высоких, невещественных идей, связанных с сакральными образами и священными представлениями. Отказ идёт в пользу вещественных и грубо-материальных, ощутимо-плотных явлений. И за счет этого очищенная «верхняя полочка» сознания оказывается заполнена грубыми зоологическим отправлениями, которые теперь «исполняют обязанности» высших ценностей и духовных идеалов.

    Читать дальше

Невозможно добиться общественной справед­ливости, не обеспечив справедливости в отношение каждого конкретного человека..