Научный сотрудник Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН кандидат технических наук Александр Маликов разрабатывает технологию, которая позволит увеличить прочность авиационных сварных швов, сообщает официальное издание СО РАН «Наука в Сибири».

Традиционно элементы авиационных конструкций скрепляются заклепками — такой метод соединения элементов на сегодняшний день считается самым надежным. Но у этой технологии есть два недостатка: во-первых, это достаточно длительный процесс, а во-вторых, клепка увеличивает вес конструкции. Метод сварки лишен этих недостатков, но прочность сварного шва должна не уступать прочности металла самих деталей.

Технология, предлагаемая Маликовым включает в себя две составляющие: во-первых, использования скандия, и во-вторых — метод лазерной сварки. Скандий давно применяется для улучшения свойств авиационных сплавов, но ученый предложил использовать его и для повышения надежности сварных швов.

«Одна из идей, которую я предложил — добавить скандий. Он известен давно, применяется при изготовлении алюминиевых сплавов и повышает их надежность. Правда, этот элемент очень дорогой: если вы хотите получить лист такого металла, вам нужно 0,2 процента Sc, и стоимость готового материала увеличивается в несколько раз. Собственно, я подумал: мы нанесем скандий только на место будущего сварного шва, попробуем пройтись лазером, посмотреть изменение структуры и узнать, повышается ли прочность», — цитируются в сообщении слова Александра Маликова.

Как объясняет ученый, очень важно отработать методику нанесения добавки, а также энергетические режимы лазера, такие, как мощность, скорость и положение фокуса. Фокусировка создает так называемую ванну расплава, в которой скандий равномерно распределяется на всю толщину листа. Но при этом необходимо точно рассчитать количество скандия, нужного для объема сварочной ванны, потому что при избытке элемента соединение становится хрупким, а не пластичным. Предполагается, что оптимальный объем скандия ученые будут подбирать экспериментально. В дальнейшем шов будет проходить различные виды обработки, которые применяются на авиазаводах,и проверку крепости на разрыв.

«В нашем институте есть проект по титановым сплавам — показано, что для них применение определенных наночастиц позволяет увеличить прочность сварного участка, причем, ее показатели получаются выше, чем у основного материала. Опираясь на тот опыт, мы хотим получить нечто похожее и на алюминиевых сплавах», — поясняет Александр Маликов.

Исследовательские работы ведутся при поддержке гранта Президента Российской Федерации. После того, как технология будет отработана, полученные сварные соединения отправятся на аттестацию во Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ), который дает сертификацию и дальше продвигает технологию в самолетостроение.