Ученые из Кампуса УГНТУ разработали микросварку для восстановления металлов

Исследователи из Центра реверсивного инжиниринга УГНТУ работают над созданием метода регенерации дефектов в сталях с помощью электроимпульсной обработки. Их методика основана на применении коротких импульсов токов высокой плотности, которые эффективно устраняют микротрещины различного происхождения, включая усталостные, деформационные и коррозионные повреждения.

Кроме того, команда разработала концепцию оборудования для бесконтактной генерации вихревых токов в металлах. Это устройство обещает стать важным инструментом для широкого применения технологии в промышленности.

Проблема усталостного разрушения и коррозии металлических деталей и конструкций остается серьезной проблемой для многих отраслей. Ежегодные потери составляют около 2,5 трлн рублей, что соответствует 2-3% валового внутреннего продукта страны.

Современные методы устранения дефектов и повышения коррозионной стойкости металлов требуют сложного оборудования, значительных энергозатрат и трудовых ресурсов. В качестве альтернативы специалисты рассматривают использование импульсного тока высокой плотности (ИТВП), который обладает рядом преимуществ.

Одним из ключевых достоинств ИТВП является его локальное воздействие. В отличие от традиционных методов, таких как термообработка и повторная прокатка, электроимпульсная обработка воздействует только на участки с дефектами, что снижает энергопотребление и трудоемкость. Исследования показывают, что ИТВП также улучшает эксплуатационные характеристики и надежность материалов.

– Электрический ток позволяет воздействовать на атомы металлов гораздо эффективнее, чем тепло. Пропуская импульсы высокой плотности, мы можем изменять микроструктуру материалов, а следовательно, и их свойства, – объясняет профессор кафедры «Оборудование и технологии сварки и контроля» УГНТУ Сергей Дмитриев.

По словам ученого, исследования в области электроимпульсной обработки ведутся во всем мире, включая Россию. Однако до сих пор не до конца понятны физические механизмы взаимодействия тока с дефектами. На результат влияют магнитные свойства материала, его химический состав, тип, размер и расположение трещин, а также другие факторы.

– Большинство работ по залечиванию трещин носят эмпирический характер. Никто не проводил прямых наблюдений за процессом внутри образцов из-за отсутствия соответствующих технических возможностей. Имеются лишь косвенные данные и предположения. Определить оптимальные параметры электроимпульсного воздействия, которые устраняют трещины и сохраняют микроструктуру металла, очень сложно. Это и является нашей задачей, – отмечает Сергей Дмитриев.

В рамках проекта ученые УГНТУ разработали методику выбора оптимальных режимов электроимпульсной обработки. Если раньше микротрещины удавалось лишь частично «заваривать», то теперь команда научилась устранять их полностью. Исследование также внесло значительный вклад в фундаментальные знания о физике электроимпульсного воздействия на материалы.

Результаты работы опубликованы в престижных научных журналах и защищены патентами. Следующий этап — внедрение технологии в практику. Для этого ученые создают устройство для бесконтактного генерирования вихревых токов в металлах, которое станет ключевым элементом промышленного применения технологии.

– Наша цель – сделать эту технологию широко используемой. В частности, мы планируем применять её для борьбы с коррозией, — говорит профессор Дмитриев. – Исследования показывают, что электроимпульсная обработка замедляет коррозию. Однако материаловедение включает огромное количество различных материалов, к каждому из которых требуется свой подход. Поэтому работы в этом направлении продолжаются, и мы надеемся найти эффективные решения.

Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).

Фото: Межвузовский кампус Уфы.

Ранее «Уфимские нивы» сообщали, что Радий Хабиров помог исполнить мечту юного жителя Уфы.