Ученые УГНТУ разработали методику, которая позволяет полностью заваривать микротрещины в металлах с помощью коротких импульсов тока высокой плотности. В отличие от традиционных методов, требующих нагрева всей детали, новая технология воздействует только на дефект. Это делает ремонт энергоэффективным, а оборудование — более надежным.
Методика основана на применении импульсного тока высокой плотности (ИТВП). В отличие от традиционных методов, например термообработки, где нагревается вся деталь, ИТВП воздействует точечно, именно на дефект. Это значительно снижает энергозатраты, трудоемкость и себестоимость ремонта.
Потребность в такой технологии огромна. Усталостное разрушение и коррозия наносят индустрии ущерб, оцениваемый в 2–3% ВВП, а существующие методы ремонта часто требуют сложного оборудования и больших ресурсов.
«Электрическим током, оказывается, на атомы металлов можно воздействовать гораздо эффективнее, чем просто теплом. Пропуская импульсный ток высокой плотности, можно менять микроструктуру материалов. А меняя структуру, мы меняем свойства», — объясняет руководитель проекта, профессор кафедры «Оборудование и технологии сварки и контроля» УГНТУ Сергей Дмитриев.
По словам ученого, использование ИТВП для обработки металлов может стать одним из основных подходов для решения проблемы. Исследования в этом направлении ведутся во всех промышленно развитых странах, включая Россию. Однако до сих пор нет полной ясности в физических механизмах взаимодействия тока с дефектами. Это связано с многофакторностью изучаемого явления: имеют значение магнитные свойства сплава, его химический состав, тип, размер и расположение трещин и т. д.
«Большинство опубликованных работ по залечиванию трещин носят эмпирический характер. Прямые наблюдения процесса залечивания трещин внутри образцов никем не проводились ввиду отсутствия технических возможностей для проведения подобных экспериментов. Имеются только предположения, подтверждаемые косвенными экспериментами. Определить оптимальные параметры электроимпульсного воздействия, которое залечит трещины и при этом сохранит микроструктуру металла или сплава, очень сложно. Именно эту задачу мы и решаем», — рассказывает Сергей Дмитриев.
В ходе реализации проекта ученые УГНТУ выработали методику по выбору оптимальных режимов залечивания трещин путем воздействия ИТВП. И если другим исследователям ранее удавалось заваривать микротрещины в металлах частично, то команда УГНТУ научилась заваривать их полностью. Помимо этого, результаты исследования внесли значимый вклад в развитие фундаментальных знаний о физике электроимпульсного воздействия на металлы и сплавы.
Результаты исследований закреплены публикациями в научных журналах и патентами. Ученые уже приступили к созданию устройства для бесконтактного генерирования вихревых токов в металлах.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
