В Сколтехе испытали сварку термопластичных композитов горячим воздухом

Учёные Сколтеха испытали способ соединения деталей из армированных термопластичных композитов горячим воздухом. Участки деталей нагревали термофеном, а затем сжимали лабораторным прессом. Исследование опубликовано в журнале Journal of Materials Research and Technology и поддержано грантом Российского научного фонда.

Разработка предназначена для сборки и ремонта конструкций, которые могут применяться в мостах, опорах линий электропередачи, вышках связи и складских сооружениях. Для работы вне лаборатории исследователи предлагают заменить пресс компактными гидравлическими устройствами, аналогичными домкратам. Однако испытания проводились в лаборатории: эффективность метода на строительных объектах ещё предстоит подтвердить.

Как соединяли детали

Исследователи подбирали четыре параметра: температуру горячего воздуха, продолжительность нагрева, усилие сжатия и время выдержки под давлением. По объяснению руководителя исследования Александра Сафонова, более интенсивные нагрев и сжатие помогают соединить детали, но чрезмерное воздействие может деформировать профиль. Поэтому важно сохранить баланс между прочностью шва и геометрией изделия.

В проведённых испытаниях прочность соединений была сопоставима с результатами ультразвуковой и контактной сварки и несколько ниже, чем при индукционной. При этом сварка горячим воздухом не требует столь сложного оборудования. Насколько удобным и экономичным окажется этот способ при ремонте реальных сооружений, из представленных результатов пока не следует.

Почему это важно для переработки

Термопластичные композиты состоят из полимерной основы и армирующих волокон. В отличие от термореактивных материалов, которые после отверждения нельзя снова расплавить без разрушения их структуры, термопласты допускают повторное размягчение при нагреве. Это позволяет сваривать детали и создаёт возможности для переработки материала.

Однако возможность повторного плавления полимерной основы не означает, что для готовых армированных изделий уже существует отлаженный цикл переработки. В описанной работе исследователи изучали сварные соединения, а не получение вторичного сырья и сохранение свойств композита после переработки.

Для отрасли вторсырья значение разработки связано прежде всего с потенциальным расширением применения ремонтопригодных термопластичных материалов. Если способ подтвердит работоспособность вне лаборатории, он может упростить ремонт конструкций и продлить срок их использования. При этом оценивать влияние технологии на спрос на металл или объёмы образования металлолома пока рано: данных о масштабах внедрения и экономике такого замещения нет.

Фото: Сколтех (https://www.skoltech.ru/)