Исследователи Южно-Уральского государственного университета совместно с китайскими коллегами разработали способ сварки разнородных металлов с применением ультразвука. Во время испытаний прочность соединений выросла вдвое, а их срок службы увеличился почти в два раза.

Соединить сталь и алюминий так, чтобы шов выдерживал длительные нагрузки, непросто. При обычной сварке на границе двух металлов образуются твердые, но хрупкие соединения. Из-за вибраций и других механических воздействий в этом месте могут возникать трещины.

Особенно актуальна проблема для автомобильной промышленности. Производители используют сталь для прочных элементов кузова, а более легкий алюминий — для дверей, капотов и других деталей. Такое сочетание помогает уменьшать массу машины, но требует надежного соединения разных материалов.

Ученые ЮУрГУ вместе с коллегами из Китая предложили дополнить процесс точечной сварки ультразвуковым воздействием мощностью около 1200 Вт.

Вибрации воздействуют на металл непосредственно во время сварки и меняют структуру образующегося соединения.

По результатам исследования размер кристаллических зерен в сварном шве сократился почти в пять раз. Толщина хрупкой прослойки между металлами уменьшилась вдвое. Кроме того, ультразвук помогает удалять газовые пузырьки, которые могут ухудшать качество соединения.

Испытания показали двукратное повышение прочности шва. Срок службы соединений при нагрузках увеличился в 1,9 раза.

Разработку рассматривают прежде всего как способ повысить надежность конструкций, в которых используются разные металлы. В перспективе технология может быть полезна при производстве автомобилей, в том числе электромобилей, а также в авиации и строительстве.

Облегчение металлических конструкций особенно интересно транспортной отрасли, где масса деталей влияет на энергопотребление.

Результаты работы ученых опубликованы в одном из научных журналов.