Laserové zpracování kovové pěny

Kovové pěny jsou rozděleny do kategoriípěny s otevřenými a uzavřenými buňkami. Pěny s uzavřenými buňkami mají membrány, které oddělují sousední buňky nebo dutiny, zatímco pěny s otevřenými buňkami mají síť náhodně rozmístěných dutin, které jsou vzájemně propojeny, jak je znázorněno na obrázcích (a) a (b). Kategorizace je nějak velmi důležitá, protože rozlišuje kovové pěny podle jejich použití. Kovové pěny s uzavřenými buňkami mají vysokou tuhost a používají se hlavně v konstrukčních aplikacích. Na druhé straně se pěny s otevřenými buňkami používají hlavně ve funkčních aplikacích, jako jsou výměníky tepla, kvůli jejich velkému povrchu a vnitřně propojené porézní struktuře.

Proto jsou zodpovědné především způsoby zpracovánípřizpůsobení kovových pěnk jejich aplikacím definováním jejich anatomické struktury nebo distribuce pórů. Metody zpracování jsou široce rozděleny na kapalné a pevné procesy. Tekuté zpracování je nejoblíbenější v komerční výrobě kvůli vysokým rychlostem pěnění a vysokým výtěžkům. Tento proces vytváří póry v kapalných nebo polotuhých kovech jedním ze dvou hlavních způsobů, přímým a nepřímým pěněním. Přímé napěnění lze dosáhnout zavedením plynu (vzduch, dusík nebo argon) nebo zavedením sekundárních látek, jako je TiH2, ZrH2, MgH2, CaC03 atd. přímo do matrice roztaveného kovu. V obou případech se na povrchu taveniny tvoří bubliny, které se zachycují a ochlazují, aby se vytvořily dutiny.

Při použití metody nepřímého zpěňování není roztavený kov přímo napěněn; místo toho se k odlévání roztaveného kovu do pěny používají určité prekurzory, jako jsou polymerní pěny nebo anorganické částice a duté kuličky s nízkou hustotou. Tekuté zpracování a zároveň umožňuje sériovou výrobukovové pěnyve formě listu, postrádá stabilitu a ovladatelnost. V důsledku toho je obtížné vyrobit téměř čisté tvary. Rozmanitost materiálů, které mohou být použity pro tvorbu pěn touto metodou, je také velmi omezená.

Pevné pěnění lze definovat jako proces výroby kovových pěn, který udržuje teplotu zpracování v rozmezí teplot tání základního materiálu. Kovové pěny se připravují buď zavedením nadouvadla přímo do smíšeného pevného kovu (vnitřní poréznost) nebo integrací kovového prášku kolem předem upravené dočasné šablony s dutinami (vnější poréznost). Přestože procesy v pevné fázi jsou spolehlivěji řízeny, jsou nákladné. Současná výrobní odvětví jsou velmi kritická při výběru produktů pro vyrobitelnost.

Kovové pěnyjsou novým typem porézního lehkého materiálu sestávajícího z pórů nebo dutin v pevném kovu. Póry jsou obvykle vytvořeny uvnitř základního materiálu nekontrolovaným způsobem, po různých procesních cestách za účelem vytvoření vysoce náhodné porézní kovové struktury. Objemový podíl vzniklých pórů je ve srovnání se základním materiálem velmi vysoký, díky čemuž je materiál lehký. Kromě své nízké hmotnosti nabízí materiál řadu dalších vynikajících strukturálních vlastností: vysoký poměr pevnosti k hmotnosti a vynikající tlumení vibrací a potenciál tlumení hluku. Aby mohla být kovová pěna začleněna do jakéhokoli průmyslového odvětví, musí být úzce integrována se spolehlivým výrobním procesem. Pěnové kovy se vyznačují vysokou tuhostí a nízkou pevností v tahu a jsou náchylné k prasknutí při zatížení. Proto konvenční výrobní procesy nejsou vhodné pro zpracování obecného tvaru výroby kovové pěny. V důsledku toho je rozšířené přijetí kovových pěn omezováno. Metoda laserového zpracování je metoda, která využívá přesný zdroj tepla, laser, ke zpracování materiálu namísto mechanické zátěže.