15:50
19 декабря, Рио-де-Жанейро. В последние годы спрос со стороны автомобильной промышленности на высокоэффективные сплавы, известных как передовые высокопрочные стали (AHS), увеличился благодаря более высоким требованиям безопасности пассажиров, новым характеристикам транспортных средств и жестким требованиям экономии топлива.
Характеризуемые улучшенной формуемостью и стойкостью на износ по сравнению с обычными марками, высокопрочные стали использовались в критических местах безопасности в конструкциях кузова автомобиля для поглощения энергии от ударов. Однако некоторые из этих высокопрочных сплавов, как правило, становятся хрупкими в результате сварки и могут разрушаться при подаче на горячее тиснение и формовку, требуемые многими производственными процессами.
«Эта проблема делает невозможным использование стали AHS не только в автомобильной промышленности, но и в других отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая промышленность», - сказал Мильтон Серхио Фернандес де Лима, исследователь Института исследований перспективных исследований ВВС Бразилии (IEAv). Чтобы решить эту проблему, Lima разработала инновационный метод высокотемпературной лазерной сварки для стали AHS, подходящей для аэрокосмических применений.
Технология, разработанная компанией Lima, основана на использовании нагревательных листов из стали 22MnB5 - самого перспективного класса AHS для горячего тиснения и формования - примерно до 450°C за 10 минут до лазерной сварки для выравнивания температур. Листы выдерживают при высокой температуре в течение еще 10 минут после сварки для получения бейнитной структуры. Металлурги обнаружили, что бейнит, микроконтинента, который образуется в стали при определенных условиях, является лучшим кандидатом для производства жестких и надежных сварных соединений. В частности, он отображает высокие значения предела текучести и прочности на растяжение.
Анализ показал, что листы, сваренные при этой высокой температуре, содержали бейнит и были намного жестче, чем листы, сваренные при комнатной температуре, которые содержали мартенсит, микроконтинента с более низким выходом и прочностью на растяжение, чем бейнит. Стресс-тесты также продемонстрировали устойчивость к сварке листов при высокой температуре. «Нам удалось производить жесткие сварные соединения непосредственно в бейнитной полосе без какой-либо дополнительной термообработки», - сообщают разработчики.
Возможные применения
По данным Lima, эта технология может быть легко применена в производстве для улучшения лазерной сварки высокопрочной и сверхпрочной стали. Автомобильная промышленность использует лазерную сварку для соединения стальных заготовок и штампованных структурных деталей кузова, таких как столбы, балки, рельсы, рамы, туннели и стержни быстрее и надежнее, чем при обычной сварке.
В аэрокосмической промышленности лазерная сварка используется такими производителями самолетов, как Boeing и Airbus, а также некоторыми более крупными европейскими фирмами, для повышения надежности сварных соединений в самолетах, ракетах, ракетах, спутниках, транспортных средствах повторного входа, антеннах, бортовых системах и дроны.
«Лазерно-сварные конструкции в этой отрасли должны выдерживать высокую температуру и внешнее давление. Отсюда необходимость в очень высоком уровне надежности», - отметили в Lima. Хотя исследования находятся на ранних стадиях, ожидается, что бейнитная сталь станет отличным материалом для экранирования и армирования из-за ее высокой способности поглощать механическую энергию.
«Многие материалы, разработанные для аэрокосмической промышленности, никогда не летали, потому что они не отвечали требованиям отрасли, требующей высокой надежности. Но побочные продукты этих материалов могут иметь приложения и легко внедряться в других областях, таких как автомобильная промышленность», - считают разработчики сплава.
