Les voitures deviendront plus fortes et plus légères. Développement d'une technique de grenaillage avancée

Les ingénieurs de l'Ohio State University ont développé une nouvelle technique de soudage explosif (soudage par explosion) pour un collage fiable des matériaux sans perte de résistance. De plus, la nouvelle technologie nécessite 80% moins d'énergie que le soudage par points et maintient les surfaces 50% plus résistantes.

L'invention peut avoir un impact significatif sur l'industrie automobile. Elle est prête à lancer de nouveaux modèles de voitures sur le marché, combinant l'acier lourd traditionnel avec des matériaux alternatifs légers qui réduisent le poids de la voiture.

Malgré les dernières réalisations dans la création de matériaux innovants, dans la pratique, il est difficile de travailler avec eux. Beaucoup sont considérés comme «non soudables» au sens traditionnel, principalement parce que sous l'influence des températures élevées et en raison de la fusion, ils perdent de leur résistance.

"Les matériaux deviennent plus solides et le soudage ne l'est pas", déclare Glenn Daehn, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Ohio State University, l'un des auteurs de la nouvelle technique de soudage. "Nous pouvons concevoir des métaux avec des microstructures complexes, mais lors du soudage, ces microstructures sont détruites ... En utilisant notre méthode, les matériaux sont moulés et collés en même temps, ils deviennent en fait encore plus solides qu'auparavant."

Daen a parlé de sa découverte lors de la conférence Materials Science & Technology 2015, qui s'est tenue début octobre à Columbus.

En soudage par points traditionnelun fort courant traverse les métaux, de sorte que la résistance électrique naturelle du matériau génère de la chaleur, qui les fond et les soude partiellement. Mais cette technique nécessite une grande quantité d'énergie, et les sections de métaux fondus et solidifiés ne sont plus aussi résistantes qu'auparavant.

Au cours des dix dernières années, le professeur Daen et ses collègues ont consacré à la création d'une nouvelle technique de soudage dépourvue de ces lacunes. Et ils l'ont fait. Le nouveau développement est protégé par près d'une douzaine de brevets et s'appelle soudage avec un actionneur à feuille vaporisée (VFA).

Dans le cas de VFA, le condensateur haute tension émet une très courte impulsion électrique dans une fine couche de papier d'aluminium sous les surfaces soudées. En quelques microsecondes, la feuille s'évapore et un éclair de gaz chaud pousse deux métaux l'un contre l'autre à une vitesse de plusieurs milliers de kilomètres par heure.



Les pièces ne fondent pas, de sorte que le métal ne perd pas sa résistance. Au lieu de cela, les atomes des deux matériaux à la suite de la collision se mélangent littéralement, comme le montrent les illustrations. L'examen au microscope montre qu'une liaison exceptionnellement forte est créée. Parfois, après une collision, de belles formes apparaissent, où les matériaux sont littéralement tissés dans les tissus les uns des autres.



En fait, un nouveau type de soudage dit explosif a été développé.mais mieux contrôlé et plus adapté à un usage industriel.



La technique VFA nécessite moins d'énergie car l'impulsion électrique est très courte et parce qu'il faut moins d'énergie pour évaporer la feuille que pour faire fondre les métaux.

À ce jour, les ingénieurs ont testé avec succès VFA pour le soudage dans diverses combinaisons de cuivre, aluminium, magnésium, fer, nickel et titane. Le soudage rassemble de manière fiable l'acier et les alliages d'aluminium, qui sont désormais largement utilisés dans l'industrie. Cette tâche n'était pas réalisable par les méthodes traditionnelles. Les chercheurs affirment que dans le soudage VFA d'acier à haute résistance et d'alliages d'aluminium, leurs joints sont encore plus durables que les matériaux d'origine.

La technique est si puissante qu'elle vous permet même de changer la forme des métaux pendant le soudage, économisant ainsi une étape supplémentaire sur le convoyeur.

Aujourd'hui, les scientifiques négocient avec les constructeurs automobiles pour introduire de nouvelles technologies dans les usines.

Source: https://habr.com/ru/post/fr385931/