Современный широкофюзеляжный пассажирский самолёт содержит около 30 млн. заклёпок. А ведь мог бы состоять из 300 км сварных швов. Это облегчило бы весь планер на 15%, потому что заклёпочные соединения формируются всегда внахлёст, а сварку можно проводить встык.
Однако почему-то детали из авиационного алюминия (дюралюминия) до сих пор так и не научились сваривать. Давайте разберёмся, почему старые "дедовские" заклёпки всё ещё актуальны и незаменимы в авиастроении.
Казалось бы, заклёпочное соединение внахлёст - это перерасход материала. А это в свою очередь ведёт к повышенному весу планера самолёта, у него возрастает расход топлива, за который платим мы - пассажиры.
Только представьте: две детали нужно наложить друг на друга, совместить, насверлить кучу сквозных отверстий, после чего склепать их заклёпками механическим способом. Это очень шумно, долго и дорого. Было бы проще сварить две детали встык.
Но дюралюмины - сплавы следующих марок: Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1 - обладают повышенной прочностью. Так статическая прочность некоторых доходит до 450 - 500 МПа. Такие уникальные характеристики удаётся достичь не только за счёт добавления в алюминий меди, магния и марганца, но и за счёт термообработки.
Так детали будущего планера самолёта нагревают, после чего остужают с определённой скоростью. В итоге атомы в кристаллической решётки авиационных сплавов располагаются особым образом.
А теперь представьте себе, что мы взялись сварить две такие детали. Причём неважно, какая это будет сварка - лазерная в среде защитных газов, электронно-лучевая в вакууме, или же простая электродуговая - результат будет один: мы нагреем обе детали в месте предполагаемого соединения, после чего идеально выстроенная кристаллическая структура тут же разрушится при остывании.
И поэтому когда говорят, что "алюминиевые сплавы не варятся", то под этим подразумевают именно резкое снижение прочностных свойств в месте сварки изначально прочных деталей.
В результате чтобы получить полностью сварной планер самолёта, его нужно сначала сварить, а потом провести термообработку всего планера целиком. Разумеется невозможно построить печь для прецизионной термообработки размером с Боинг, и поэтому мы до сих пор клепаем самолёты.
Однако это далеко не единственная причина, по которой примитивная заклёпка выигрывает у сварки. Так например если в самом изделии возникнет трещина в результате усталости сплава, то на заклёпку она никак не распространится. Потому что у заклёпки и соединяемых ею деталей нет межатомных связей.
А вот что касается сварного шва, то усталостные трещины легко пронизывают его и отлично распространяются дальше как раз из-за наличия межатомных связей.