Физики Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) выяснили, что воздействие ультразвука во время лазерной обработки металла позволяет лучше контролировать процесс плавления. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе вуза.
"Добавление звуковых волн частотой 40 кГц увеличивает объем расплавленного металла на треть и делает его структуру более однородной, что особенно важно при производстве деталей для авиационной промышленности", - рассказали в пресс-службе.
Суть метода заключается в том, что во время лазерной обработки металла (например, при сварке или 3D-печати) на него дополнительно воздействуют ультразвуковыми волнами. Это похоже на то, как если бы металл одновременно нагревали и заставляли вибрировать с очень высокой частотой.
"При традиционной лазерной обработке металл нагревается и плавится очень быстро, что может приводить к неравномерностям в структуре. Добавление ультразвука помогает лучше перемешивать расплавленный металл и равномернее распределять тепло. Это особенно важно при производстве деталей, к качеству которых предъявляются высокие требования", - приводит пресс-служба слова руководителя проекта, помощника главы Татарстана по науке и инновациям, доктора физико-математических наук Альберта Гильмутдинова.
Чтобы понять и предсказать, как именно ультразвук влияет на процесс плавления, ученые разработали компьютерную модель. Она учитывает множество параметров: как течет расплавленный металл, как меняется его поверхность, как распространяются звуковые волны. Эта модель поможет подбирать оптимальные режимы обработки для разных металлов и задач.
Применение и перспективы
Практическое применение этой технологии может улучшить качество деталей в разных отраслях. Например, при 3D-печати металлических изделий ультразвук поможет получать более прочные детали с меньшим количеством дефектов. В лазерной сварке новый метод может обеспечить более надежное соединение деталей.
Разработка особенно перспективна для авиационной промышленности, где требуется высокая точность и качество металлических деталей. Технология также может найти применение в автомобилестроении, медицинской промышленности.
Сейчас исследователи работают над тем, чтобы определить наилучшие параметры воздействия ультразвука для разных металлов и технологических процессов. Это поможет внедрить новую технологию в промышленное производство. В ближайшее время ученые планируют провести исследования с другими типами металлов и сплавов, чтобы расширить возможности применения новой технологии.
Результаты исследования опубликованы в номере "Инженерного журнала: наука и инновации" за 2024 год.