Laserska obrada metalne pjene

Metalne pene se kategorišu upjene sa otvorenim i zatvorenim ćelijama. Pjene sa zatvorenim ćelijama imaju membrane koje razdvajaju susjedne ćelije ili šupljine, dok pjene otvorenih ćelija imaju mrežu nasumično raspoređenih šupljina koje su međusobno povezane kao što je prikazano na slikama (a) i (b), respektivno. Kategorizacija je nekako vrlo važna jer razlikuje metalne pjene prema njihovoj primjeni. Metalne pjene sa zatvorenim ćelijama imaju visoku krutost i uglavnom se koriste u konstrukcijskim aplikacijama. S druge strane, pjene s otvorenim ćelijama se uglavnom koriste u funkcionalnim aplikacijama kao što su izmjenjivači topline zbog svoje velike površine i unutrašnje povezane porozne strukture.

Stoga su metode obrade uglavnom odgovorne zaprilagođavanje metalnih pjenana njihove primjene definiranjem njihove anatomske strukture ili raspodjele pora. Metode obrade su široko kategorizirane na tekuće i čvrste procese. Prerada tekućinom je najpopularnija u komercijalnoj proizvodnji zbog visoke stope pjene i visokih prinosa. Proces stvara pore u tekućim ili polučvrstim metalima na bilo koji od dva glavna puta, direktno i indirektno pjenjenje. Direktno pjenjenje se može postići uvođenjem plina (vazduha, dušika ili argona) ili uvođenjem sekundarnih tvari kao što su TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3, itd. direktno u matricu rastopljenog metala. U oba slučaja, mjehurići se formiraju na površini taline i oni se zarobljavaju i hlade kako bi se stvorile šupljine.

Kada se koristi metoda indirektnog pjene, rastopljeni metal se ne pjeni direktno; umjesto toga, određeni prekursori kao što su polimerne pjene ili neorganske čestice i šuplje sfere male gustine se koriste za livenje rastopljenog metala u pjenu. Tečna obrada, uz omogućavanje masovne proizvodnjemetalne pjeneu obliku listova, nedostaje mu stabilnost i upravljivost. Kao rezultat toga, teško je proizvesti oblike blizu mreže. Raznolikost materijala koji se mogu koristiti za stvaranje pjene ovom metodom je također vrlo ograničena.

Pjenjenje u čvrstom stanju može se definirati kao proces proizvodnje metalne pjene koji održava temperaturu obrade unutar raspona temperature topljenja osnovnog materijala. Metalne pjene se pripremaju ili uvođenjem sredstva za napuhavanje direktno u miješani čvrsti metal (unutarnja poroznost) ili integracijom metalnog praha oko prethodno obrađenog privremenog šablona sa šupljinama (vanjska poroznost). Iako se procesi u čvrstom stanju pouzdanije kontrolišu, oni su skupi. Trenutne proizvodne industrije su vrlo kritične u odabiru proizvoda za proizvodnost.

Metalne pjenesu novi tip poroznog laganog materijala koji se sastoji od pora ili šupljina unutar čvrstog metala. Pore ​​se obično stvaraju unutar osnovnog materijala na nekontrolisan način, prateći različite procesne rute kako bi se formirala visoko randomizirana porozna metalna struktura. Volumenski udio rezultirajućih pora je vrlo visok u odnosu na osnovni materijal, što materijal čini laganim. Osim svoje male težine, materijal nudi niz drugih izvanrednih strukturalnih svojstava: visok omjer čvrstoće i težine i odlično prigušivanje vibracija i potencijal apsorpcije buke. Da bi se metalna pjena ugradila u bilo koju industriju, ona mora biti blisko integrirana s pouzdanim proizvodnim procesom. Pjenasti metali karakteriziraju visoka krutost i niska vlačna čvrstoća i skloni su lomovima pod opterećenjem. Stoga, konvencionalni proizvodni procesi nisu pogodni za obradu općeg oblika izrade metalne pjene. Kao rezultat toga, otežano je široko usvajanje metalnih pjena. Metoda laserske obrade je metoda koja koristi precizan izvor topline, laser, za obradu materijala umjesto mehaničkog opterećenja.