Inspenet, 17 marzo 2023
Científicos de tres institutos de la rama siberiana de la Academia Rusa de Ciencias obtuvieron por primera vez una unión soldada de una aleación aeronáutica con la resistencia del propio metal, lo que abre grandes perspectivas en la ingeniería aeronáutica en cuanto al abandono del metal remachado, indicaron desde el Instituto Budker de Física Nuclear.
El instituto de investigación explicó que toda la industria aeronáutica mundial busca construir aviones más fuertes, pero al mismo tiempo más ligeros. Para ello se están creando aleaciones con características técnicas mejoradas, como la de litio-aluminio. Tales aleaciones, pueden soldarse entre sí sin la tecnología del remachado, pero hasta hace poco el gran problema era que la soldadura no era tan fuerte como la propia aleación. La rama siberiana de la Academia Rusa de las Ciencias resolvió este problema al obtener por primera vez una soldadura con la misma resistencia a la tracción que el material base.
El Instituto de Física Nuclear de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias aclaró que el bajo nivel de resistencia de la soldadura está asociado con un cambio en la estructura del material, que ocurre cuando el metal se calienta rápidamente por la radiación láser y su transición posterior de un estado líquido a un estado sólido. Usando radiación de sincrotrón, los científicos estudiaron cómo cambia esta estructura durante la soldadura y resolvieron muchos problemas.
“Las aleaciones de litio-aluminio más avanzadas, como la aleación B-1469, desarrollada en el Instituto Panruso de Investigación de Materiales de Aviación [VIAM, por sus siglas en ruso], tienen una resistencia a la tracción de 550 megapascales [MPa]. Si la resistencia de la probeta con la soldadura después de soldar es de 300 o 400 MPa, eso sería malo. Necesitamos que el nivel de resistencia de la soldadura sea igual al nivel de resistencia de la aleación en un 100%, y solo en este caso podemos hablar de poner en práctica el método”, afirmó Alexandr Málikov, jefe del Laboratorio de Tecnología Láser del Instituto S. A. Jristianovich de Mecánica Teórica y Aplicada.
El científico señaló que el trabajo fundamental conjunto permitió obtener las propiedades de resistencia de las costuras de todas las aleaciones de litio-aluminio, incluida la aleación aeronáutica B-1469, al nivel de resistencia del material básico. Además, los especialistas estudiaron el estado de fase estructural de la soldadura durante la exposición al láser y comprendieron cómo se podía controlar el proceso de soldadura.
“Cuando se añaden cobre y litio, las aleaciones de aluminio se endurecen: los elementos añadidos se dispersan en el material, se alinean entre los granos de aluminio e impiden que se extiendan, se podría decir que los cementan. Después de obtener una soldadura mediante tratamiento láser, se inicia en el material el proceso inverso —la cristalización—, durante el cual el aluminio desplaza a los aditivos reforzantes”, explicó Konstantín Kúper, investigador principal del Instituto Budker de Física Nuclear.
Los científicos seleccionaron los regímenes de temperatura de soldadura láser en los que todo vuelve a su sitio, detalló.
Como resultado, utilizando métodos especiales de tratamiento térmico, los especialistas consiguieron devolver al metal el estado de fase deseado y obtener una soldadura fuerte.
Foto: © Sputnik / Ilya Naymushin
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