הושגה פריצת דרך בהפחתת משקל כלי הרכב הצבאיים

This post is also available in: English (אנגלית)

ההוצאות השנתיות של צבא ארה"ב על צריכת דלק מגיעות למיליארדי דולרים, לפי לשכת הדין וחשבון של המימשל האמריקאי. עלויות אלה יכולות להצטמצם על ידי הפחת המשקל של ספינות, כלי טיס, כלי רכב קרקעיים ומטען. חוקרים במעבדה הלאומית האמריקאית Pacific Northwest (PNNL) בשיתוף עם TARDEC (המרכז לפיתוח והנדסה של רכב וטנקים בצבא ארה"ב) פיתחו תהליך חדשני לחיבור לוחות עבים של אלומיניום לפלדה. התהליך זכה לשם Friction Stir Dovetailing, והוא מיועד לבניית רק"ם קל יותר וזריז יותר, וחסכוני יותר בדלק. חשיבה זו הובילה לרעיון לבחון אפשרות להחליף חלקי פלדה כבדים באלומיניום עבה יותר אך קל יותר. הבעיה היא שאי אפשר לרתך אלומיניום לפלדה, ועל כן היה צורך לפתח שיטת חיבור אחרת.

השימוש בצורת "זנב יונה" מוכר בנגרות ומאפשר הדבקה טובה של חלקי עץ זה לזה.  Friction Stir Dovetailing היא שיטה דומה שמיושמת לחיבור חלקי מתכת. בעזרת כלי מיוחד מאלצים את חלק האלומיניום להשתלב בחריצים דמויי זנב יונה בפלדה, כדי ליצור נעילה מכאנית. בו בזמן הכלי משפשף את תחתית זנב היונה כדי ליצור קשר מטלורגי – או תרכובת בין-מתכתית – אשר "מדביקה" את החלקים יחד. החידוש הוא בשילוב בין נעילה מכאנית לבין קשר מטלורגי בתהליך אחד, כשהתוצאה היא חיבור המצטיין בחוזק גבוה יחד עם משיכות (ductility).

החוקרים גילו איך לשלוט בתהליך כך שהיווצרות שכבה דקיקה של תרכובת בין המתכות תתפקד כ"דבק" בלי לגרום לפריכות, והדבר נעשה בטמפרטורה ולחץ נמוכים בהרבה מאשר בגרסאות אחרת של תהליכי friction stir. התברר שלא רק שהחוזק המושג גבוה יותר, אפשר למתוח את החומר הרבה יותר בלי שיישבר, בהשוואה לשיטות חיבור אחרות. תכונת המשיכות הזאת הינה אטרקטיבית מאוד לרק"ם', כך מדווח phys.org.

החוקרים מתכוונים לשכלל את הטכניקה ולהרחיב את התהליך לתצורות חיבור אחרות ולחומרים אחרים כמו חיבור אלומיניום לנחושת, אלומיניום למגנזיום, או מגנזיום לפלדה.