Українські вчені удосконалюють метали ультразвуком

Уявіть, яким би був світ, якби не було сучаних металів та сплавів, і все доводилося б виготовляти з дерева чи пластику. Без міцних конструкційних матеріалів були б неможливі потужні машини, механізми та споруди – від звичайних багатоповерхівок до атомних електростанцій. Українські вчені з Інституту металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України розробили технологію, яка дозволяє покращити властивості конструкційного металу за допомогою ультразвуку.

Винахід вітчизняних вчених дозволяє матеріалам працювати в агресивному середовищі довше. Адже навіть найміцніші металеві сплави з часом починають руйнуватися від корозії, перепадів температури, дії хімічно активних рідин тощо. Подовжити витривалість конструкційних матеріалах в таких умовах можна, дещо зміцнивши їхню поверхню.

Учені Інституту металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України створили спосіб ультразвукової ударної обробки (УЗУО) поверхні металів. Суть цієї технології полягає в тому, що робочі елементи – кульки або стрижні вагою 3-5 грамів – із високою частотою (близько 2000 разів на секунду) вдаряють по поверхні виробів. Це викликає деформацію поверхні металевої деталі та значно збільшує її щільність і міцність. Науковці встановили, що в тонкому поверхневому шарі за певних умов утворюється так звана нанокристалічна структура.

Застосування УЗУО на виробництві для здійснення обробки зварного шва бокової панелі пасажирського вагону (а) і зварних з’єднань візка вагону метро (б)

Таке підвищення витривалості матеріалів є, за словами вчених, надзвичайно важливим передусім для зварних конструкцій. Адже воно має незначну міцність через погіршення структури металу при його розплавленні в зоні шва. До цього додається зовнішнє навантаження, яке викликає передчасне втомне руйнування в зоні з’єднання. Запропонований нашими вченими метод УЗУО дає найбільш суттєве серед альтернатив підвищення втомної міцності металевих деталей.

Учені Інституту металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України спільно з фахівцями Фізико-технічного науково-навчального центру НАН України та за участі НТЦ «АТОЛЛ» створили ультразвукове обладнання для УЗУО металів на основі п’єзокераміки. Ці прилади мають особливу робочу частоту ультразвукових коливань (22 і 26 кГц), потужність (0,3 – 1,5 кВт) та невелику загальну вагу (до 8,0 кг). Тобто такі прилади дозволяють підвищувати міцність уже наявних конструкцій у польових умовах.

Різні модифікації розробленого в Україні ультразвукового обладнання з випромінювачами ультразвуку на п’єзокераміці а – USP-300 (21 кГц, розробка НТЦ «АТОЛЛ»), б – USTREAT-2.0 (22 кГц), в – USTREAT-3.0 (22 кГц), г – USTREAT-4.0 (26 кГц)

 

Новітня технологія УЗУО вже проникає на українські виробництва. Її використовують на ПАТ «Крюківський вагонобудівний завод» і на ТОВ «Інструментальний завод» (м. Кременчук, Полтавська область). Там ультразвуковим методом підсилюють зварні з’єднання бокових панелей пасажирських залізничних вагонів із нержавійної сталі, а також кільцевих швів візків вагонів метрополітену.

За матеріалами: НАН України

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я