Учёные Сколтеха нашли способ сваривать детали из термопластичных полимерных композитов (пластика, армированного стекловолокном) с помощью простого переносного оборудования. Такой материал не ржавеет, как металл, и при этом поддаётся сварке и переработке. Разработчики считают, что из него можно будет собирать и чинить мосты, склады и сотовые вышки, в том числе в удалённых районах.
Сейчас в строительстве используют термореактивные композиты. Они прочнее и проще в изготовлении, но после застывания их нельзя расплавить снова: материал необратимо теряет свойства. Поэтому детали из них соединяют болтами, заклёпками или клеем. По словам руководителя исследования, доцента Центра технологий материалов Сколтеха Александра Сафонова, это утяжеляет конструкцию, создаёт напряжение в местах соединения и делает стыки уязвимыми к перепадам температур и влаге. Термопласт можно точечно расплавить и прижать к соседней детали, тогда две детали становятся одной.
Сварка устроена просто. Место стыка обдувают воздушным термопистолетом, затем детали прижимают друг к другу нагретыми участками. Весь режим задают четыре параметра: температура воздуха, время обдува, сила сжатия и его длительность. Чем сильнее плавить и сжимать, тем прочнее шов. Но при чрезмерном воздействии профиль теряет форму. Учёные нашли соотношение параметров, при котором сварка проходит оптимально.
По прочности соединений сварка горячим воздухом, по данным экспериментов, может заменить ультразвуковую и контактную сварку и немного уступает индукционной. При этом всем трём промышленным методам нужно более сложное, дорогое, громоздкое и энергозатратное оборудование. Термопистолет невелик и подходит для выездной бригады.
Пока это лабораторная стадия: детали сжимали лабораторным прессом. В полевых условиях его может заменить гидравлическое устройство вроде домкрата. Работа опубликована в Journal of Materials Research and Technology и поддержана грантом Российского научного фонда.
