用摩擦搅拌焊接技术建造轻质桥

Azom与Oleg Panchenko博士讨论了他在SPBPU的轻量级材料和结构实验室的工作，以及他们的项目，该项目旨在使用新型轻巧的人行亚博网站下载桥，采用新型的铝合金和摩擦搅拌焊接技术。

请您介绍自己和在彼得大圣彼得堡大学（SPBPU）中的角色吗？

我叫Oleg Panchenko；我是机械工程，材料和运输研究所的助理教授，轻量级材料和结构实验室负责人，也是彼得大圣彼得堡理工大学（SPBPU）的“ Kawasaki-P亚博网站下载olytech”技术中心的首席执行官。2012年，我完成了博士学位。

目前，我在材料科学领域工作，但最初我来自焊接，所以亚博网站下载这对我来亚博老虎机网登录说是一个非常重要的话题。我对科学的热情和目前的大多数项目都在电弧亚博老虎机网登录添加剂制造领域中。工业机器人应用程序开发也是我专业职责的一部分。现在的趋势是在机器视觉和学习中，因此我的一部分是使用它。

自2016年以来，我一直是国际焊接研究所的俄罗斯联邦代表。截至2021年，我成为ISO TC44的俄罗斯代表专家，也是俄罗斯技术委员会364（焊接国家标准化）的专家。我是30篇科学论文（根据Scopus数据库）和15项专利的作者。

您能告诉我们一些SPBPU中轻质材料和结构实验室吗？亚博网站下载

轻型材料和结构实验室是SPBPU亚博网站下载机械，材料和运输研究所的科学部门的一部分。该实验室成立于2014年，由俄罗斯联邦教育和科学部的财政支持，在大型赠款项目的框架内。亚博老虎机网登录

实验室的哲学方法是开发新材料和技术，直到可以将其实施为新结构为止。亚博网站下载为此，我们有一个由20名员工组成的多学科团队：材料科学家，焊接工程师，凝结材料物理学家等。

我们一直在基于铝基质中开发不同类型的复合材料，以增加结构的刚度和机械性能。我们现在正在开发加入这些技术。

我们提供新的专业材料，并受到专利和方法的保护，用于亚博网站下载生产航空航天，汽车和造船行业的新结构。该实验室还可以作为对技术开发领域的新一代工程师和年轻研究人员的高质量培训的科学和辅助基础。

我们工作的例子之一，以及这次访谈的主题是开发新的铝合金摩擦搅拌焊接技术，用于桥梁建设。

SPBPU的轻质材料和结构实验室中的Oleg Panchenko。亚博网站下载图片来源：Oleg Panchenko

什么是摩擦搅拌焊接？

摩擦搅拌焊接是以固态连接金属材料的过程。亚博网站下载由于在焊接接头内部旋转了特殊的损失，因此产生热量，并在关节边缘塑料金属。该工具的旋转将一个边缘的金属与另一个边缘的金属混合并形成固体材料。

由于高焊接速度，这种焊接方法对于铝合金在经济上特别有效。它还提供了产品的高机械性能。该方法非常有效，因此具有成本效益。

如何使用摩擦搅拌焊接来改善桥梁的建设？

摩擦搅拌焊接的性能优于铝的其他焊接技术。在结构制造的过程中，尤其是桥梁，长期以来一直焊接接缝，技术重要性的财务效率非常高，即，我们花费的时间更少，因此我们获得了经济利益。例如，发生这种情况，因为我们可以在10个焊接通道中以16-25毫米的厚度焊接桥的一部分，如电弧线焊接，但在2中。具有高机械性能；关节本身的强度不低于用于生产材料的初始强度。

此外，摩擦搅拌焊接是一种绿色技术，因为材料或光发射没有蒸发。

焊接机器人在“棱镜”内。图片来源：Oleg Panchenko

您的实验室已经利用了这项技术为新的行人桥创建了模型。请您可以为我们概述桥梁模型的设计以及为什么它很重要？

我们的科学小组是俄罗斯第一个开发新铝合金摩擦焊接技术的摩擦式焊接技术，可为轻型行人桥开发。

这座铝制行人桥将位于尼兹尼·诺夫哥罗德地区（俄罗斯联邦）的镇上，作为伏尔加河海滩休闲区的一部分。

这将是俄罗斯的第十铝行人桥，但以前是公路行人桥，我们的桥也与前身不同，因为它使用了一种新的合金和摩擦搅拌焊接技术。

我们一直在与圣彼得堡的SGR铝制结构工厂合作。该项目由俄罗斯铝业协会监督。实验室的工程师加入了20个零件，长8米，厚16毫米。

以这种方式焊接厚的铝零件在经济上更有益，因为电弧焊接使用了许多其他操作（例如，在多个通道中进行了电弧焊接，以用填充线填充接缝的整个厚度）。

桥梁项目的3D渲染。图片来源：铝制

为了建造桥梁，使用了一种新的铝合金合金。谁创建了这个，其属性是什么？

在俄罗斯，1565年是这种合金的名称。这是一个新开发项目，最近才可以广泛使用。它是由亚历山大·德里特斯（Alexander Drits）博士领导的俄罗斯科学家，他不属于理工大学。但是，我们的研究团队是测试2016年这种合金的可焊性的人。2021年，我们应用了知识来创建行人桥。

例如，该合金的性质比5056系列的特性高一点，并且主要合金元素是铝和镁。它的生产更容易，有助于降低成本。此外，合金特性使该合金更耐用。在俄罗斯，这是1565合金，但在国际分类中，是5000系列。

这种合金如何适合在桥梁中使用？

为了提供高质量的接头，我们先进行了有关该铝制焊接性的测试，并使用摩擦搅拌焊接机开发了焊接技术。

新的高强度铝合金在刚度和腐蚀性方面成功地与结构钢竞争。同样，铝结构将比钢板轻得多，因此桥梁的结构将更加容易和便宜。

用这种新材料和方法与更传统的桥梁相比，用这种新材料和方法制成的桥梁会如何？

尽管目前在俄罗斯和世界其他地区都没有太多的铝桥，但它们比钢铁具有重要优势。

例如，钢桥的材料特性随温度而变化。当温度降低时，金属变得更脆。铝不是这种情况。

此外，与钢相比，可以快速，轻松地安装铝桥（不需要特殊的重型起重机和设备）。app亚博体育这加快了施工过程。

此外，与钢相比，铝具有较高的耐腐蚀性，并且由于材料的强度重量比，铝桥的结构可能与重量较小的钢的结构一样僵硬。铝在这方面具有最佳比率之一。这就是为什么它用于飞机机身制造。

我认为，将来将积极开发铝桥建筑。

这个过程容易再现吗？它是否具有成本效益？

焊接是一个完全可再现的过程。铝桥的成本效率仍有待讨论，因为有太多因素会影响施工费用。但是，应该认为安装的易度性会降低成本。

与已经建造的其他铝制桥相比，这座桥将如何独一无二？

这座桥的主要独特特征是，它不仅仅是一座行人桥，仅仅是一个过境点。它是公民娱乐的设计解决方案，可改善城市环境。

关于Oleg Panchenko博士

Panchenko博士是机械工程，材料和运输研究所的助理教授，轻量级材料和结构实验室的负责人，也是彼得大圣彼得堡理工学院的“川崎 - 派利技术”技术中心的首席执行官。亚博网站下载他的专业知识是材料科学，重点是焊接。亚博老虎机网登录