Поделиться
Начинка" современных самолетов принципиально отличается от той, что была у их предшественников, но корпуса летательных аппаратов по прежнему собирают с помощью клепки. На корпусе современного самолета можно насчитать до 30 миллионов (!) заклепок и заменить трудоемкий процесс сборки более современными технологиями до сих пор не удается.
Но, возможно, это удастся после внедрения в производство технологии лазерной сварки, разработанной специалистами Институт теоретической и прикладной механики (ИТПМ) СО РАН.
В авиации важнейшее значение имеет вес и прочность конструкции летательного аппарата, и в конструкции современных авиалайнеров широко используется титан, который прочнее и легче стали. Но проблема в том, что детали из титана (а тем более из стали и титана) не удается скрепить сваркой. Вообще-то сварить эти материалы можно, но такое изделие никуда не годится - шов получается очень непрочный, хрупкий. В этом случае говорят о несвариваемости материалов.
- В структуре классического сварного шва формируются крупные дендритные (древоподобные) структуры, то есть, металл собирается крупными кристаллами, между которыми плохие связи, и он становится хрупким, - поясняет заместитель директора по научной работе ИТПМ СО РАН Анатолий Оришич. - Чтобы решить эту проблему, мы добавили в шов наночастицы специальной керамики, которые перемешиваются с материалом в расплаве и становятся центрами кристаллизации. В результате вместо крупных дендритов образуются маленькие, и это приводит к тому, что прочность увеличивается в разы.
Впрочем, ноу-хау новосибирских ученых не только в нанопорошках, важен также режим лазерной сварки, который обеспечивает так называемое "кинжальное" проплавление материалов в месте шва.
- Сначала мы попробовали сварить два куска титана, - рассказывает Анатолий Оришич, - и нам удалось сделать прочность шва такой же, как и у основного металла. Это, кстати, также было сделано впервые. После этого мы соединили титан со сталью, причем сварной шов получился с лучшими прочностными характеристиками по сравнению со свариваемыми материалами.
Сейчас партия сварных образцов титан-сталь проходит испытания в Институте физики металлов Уральского отделения РАН - давнем партнере новосибирцев. А с конструкторским бюро Туполева согласована двухлетняя программа совместных работ, получено техзадание на изготовление сварных элементов корпуса самолета. Испытывать детали на прочность будут в Сибирском НИИ авиации им. С.А. Чаплыгина.
- Это очень изящная разработка, открывающая большие перспективы в машиностроении и имеющая хороший потенциал практической отдачи, - считает председатель СО РАН, академик Александр Асеев.
Впрочем, специалисты ИТПМа, уже готовятся перейти к сварке нового "крылатого" металла - алюминия.
- Нам удалось подобрать вид наночастиц, способных управлять кристаллизацией алюминия, - говорит доктор физико-математических наук Оришич.
Если исследования новосибирских ученых будут развиваться столь же успешно, "эра клепки" в авиастроении скоро закончится.