Исследователи КНИТУ-КАИ изучили влияние ультразвуковых вибраций на прочность 3D-печатных и сварных деталей

 

Физики Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева установили, что использование ультразвука во время лазерной обработки металлов позволяет значительно точнее контролировать процесс их плавления. Такое сочетание технологий открывает новые возможности для повышения качества изделий, получаемых методом сварки или 3D-печати. 

Во время экспериментов исследователи воздействовали на металл ультразвуковыми волнами частотой 40 кГц, вызывающими высокочастотные вибрации в зоне обработки. Это привело к увеличению объёма расплава примерно на треть и сделало структуру материала более равномерной, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу университета. 

«При классической лазерной обработке металл быстро нагревается и плавится, что часто вызывает неоднородности структуры. Применение ультразвука способствует лучшему перемешиванию расплава и более равномерному распределению тепла. Это особенно важно при изготовлении высокоточных деталей, где критичны прочность и отсутствие микродефектов», — отметил руководитель проекта, профессор кафедры лазерных и аддитивных технологий Альберт Гильмутдинов. 

Чтобы объяснить наблюдаемые эффекты, учёные создали математическую модель, описывающую взаимодействие ультразвуковых волн с расплавом. В ней учитываются тепловые потоки, динамика материала и поведение звуковых колебаний. Модель помогает подбирать оптимальные параметры обработки в зависимости от типа металла и технологической задачи. 

Применение ультразвука при лазерной сварке и 3D-печати позволяет получать изделия с более однородной структурой и повышенной прочностью. Такой подход особенно востребован в авиационной промышленности, где к качеству металлоконструкций предъявляются строгие требования. Кроме того, технология может быть полезна в автомобилестроении и медицинском приборостроении. 

Сейчас команда КНИТУ-КАИ исследует влияние частоты и мощности ультразвука на различные металлы и сплавы, чтобы оптимизировать методику для промышленного применения. В дальнейшем планируется проведение серии экспериментов с целью масштабирования технологии и интеграции её в производственные процессы. 

 Автор: teleport3d.com  
© 2025 teleport3d.com