ستصبح السيارات أقوى وأخف وزنا. تم تطوير تقنية التفجير المتقدمة

طور مهندسو جامعة ولاية أوهايو تقنية جديدة للحام بالمتفجرات ( اللحام المتفجر ) للربط الموثوق للمواد دون فقدان القوة. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب التكنولوجيا الجديدة طاقة أقل بنسبة 80٪ من اللحام النقطي ، وتحمل الأسطح أقوى بنسبة 50٪.

يمكن أن يكون للاختراع تأثير كبير على صناعة السيارات. وهي مستعدة لطرح موديلات سيارات جديدة في السوق ، تجمع بين الفولاذ الثقيل التقليدي والمواد البديلة خفيفة الوزن التي تقلل من وزن السيارة.

على الرغم من الإنجازات الأخيرة في إنشاء مواد مبتكرة ، من الصعب عمليًا العمل معها. يعتبر الكثير منها "غير قابل للحام" بالمعنى التقليدي ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه تحت تأثير درجات الحرارة العالية وبسبب الذوبان يفقدون قوتهم.

يقول جلين دايهن ، أستاذ علوم وهندسة المواد في جامعة ولاية أوهايو ، أحد مؤلفي تقنية اللحام الجديدة: "المواد تزداد قوة واللحام ليس كذلك". "يمكننا تصميم المعادن ذات الهياكل الدقيقة المعقدة ، ولكن عندما يتم تدمير هذه الهياكل الدقيقة ... باستخدام طريقتنا ، يتم تشكيل المواد وترابطها في نفس الوقت ، في الواقع تصبح أقوى من ذي قبل".

تحدث داين عن اكتشافه في مؤتمر علوم وتكنولوجيا المواد 2015 ، الذي عقد في أوائل أكتوبر في كولومبوس.

في اللحام الموضعي التقليدييتم تمرير تيار قوي من خلال المعادن ، بحيث تولد المقاومة الكهربائية الطبيعية للمادة حرارة ، والتي تذوب جزئياً وتلحمها. لكن هذه التقنية تتطلب كمية كبيرة من الطاقة ، ولم تعد أقسام المعادن المنصهرة والمصلبة قوية كما كانت من قبل.

على مدى السنوات العشر الماضية ، أنفق البروفيسور داين وزملاؤه على إنشاء تقنية لحام جديدة خالية من هذه العيوب. وقد فعلوا ذلك. التطوير الجديد محمي من قبل ما يقرب من اثنتي عشرة براءة اختراع ويسمى اللحام بمحرك رقائق متبخر (VFA).

في حالة VFA ، يعطي المكثف عالي الجهد دفعة كهربائية قصيرة جدًا لطبقة رقيقة من رقائق الألومنيوم تحت الأسطح الملحومة. في غضون بضعة ميكروثانية ، يتبخر الرقاقة ، ويدفع وميض الغاز الساخن معادن ضد بعضها البعض بسرعة عدة آلاف من الكيلومترات في الساعة.



لا تذوب الأجزاء ، بحيث لا يفقد المعدن قوته. وبدلاً من ذلك ، فإن ذرات المادتين نتيجة الاصطدام تختلط حرفياً مع بعضها البعض ، كما هو موضح في الرسوم التوضيحية. يظهر الفحص تحت المجهر أنه يتم إنشاء رابطة قوية بشكل استثنائي. في بعض الأحيان ، بعد الاصطدام ، تظهر أشكال جميلة ، حيث يتم نسج المواد حرفياً في أنسجة بعضها البعض.



في الواقع ، تم تطوير نوع جديد مما يسمى اللحام المتفجر .ولكن يتم التحكم فيها بشكل أفضل وأكثر ملاءمة للاستخدام الصناعي.



تتطلب تقنية VFA طاقة أقل لأن النبض الكهربائي قصير جدًا ولأنه يستغرق طاقة أقل لتبخر الرقاقة من إذابة المعادن.

حتى الآن ، نجح المهندسون في اختبار VFA للحام في تركيبات مختلفة من النحاس والألمنيوم والمغنيسيوم والحديد والنيكل والتيتانيوم. يعمل اللحام بشكل موثوق على تجميع الفولاذ وسبائك الألومنيوم ، والتي تستخدم الآن على نطاق واسع في الصناعة. لم تكن هذه المهمة ممكنة بالطرق التقليدية. يقول الباحثون أنه في لحام VFA للصلب عالي القوة وسبائك الألومنيوم ، تكون مفاصلهم أكثر متانة من المواد الأصلية.

هذه التقنية قوية للغاية لدرجة أنها تسمح لك بتغيير شكل المعادن أثناء اللحام ، مما يوفر خطوة إضافية على الناقل.

يتفاوض العلماء الآن مع شركات صناعة السيارات لإدخال التكنولوجيا الجديدة في المصانع.

Source: https://habr.com/ru/post/ar385931/