Metallivaahdon laserkäsittely

Metalliset vaahdot luokitellaanavosoluiset ja umpisoluiset vaahdot. Umpisoluisissa vaahdoissa on kalvot, jotka erottavat vierekkäiset solut tai ontelot, kun taas avosoluisissa vaahdoissa on satunnaisesti jakautuneiden onteloiden verkosto, jotka on liitetty toisiinsa, kuten kuvioissa (a) ja (b), vastaavasti. Luokittelu on jotenkin erittäin tärkeä, koska se erottaa metallivaahdot niiden sovellusten mukaan. Umpisoluisilla metallivaahdoilla on korkea jäykkyys ja niitä käytetään pääasiassa rakenteellisissa sovelluksissa. Toisaalta avosoluvaahtoja käytetään pääasiassa toiminnallisissa sovelluksissa, kuten lämmönvaihtimissa niiden suuren pinta-alan ja sisäisesti yhdistetyn huokoisen rakenteen vuoksi.

Siksi käsittelymenetelmät ovat pääasiassa vastuussametallivaahtojen räätälöintiniiden anatominen rakenne tai huokosjakauma. Prosessointimenetelmät jaetaan laajasti nestemäisiin ja kiinteisiin prosesseihin. Nestekäsittely on suosituin kaupallisessa tuotannossa korkean vaahdotusasteen ja korkean saannon ansiosta. Prosessi luo huokosia nestemäisiin tai puolikiinteisiin metalleihin jommallakummalla kahdesta pääreitistä, suorasta ja epäsuorasta vaahdotuksesta. Suora vaahdotus voidaan saada aikaan lisäämällä kaasua (ilmaa, typpeä tai argonia) tai lisäämällä sekundäärisiä aineita, kuten TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3 jne. suoraan sulaan metallimatriisiin. Molemmissa tapauksissa sulatteen pinnalle muodostuu kuplia, jotka jäävät loukkuun ja jäähdytetään tyhjien luomiseksi.

Kun käytetään epäsuoraa vaahdotusmenetelmää, sulaa metallia ei vaahdoteta suoraan; sen sijaan käytetään tiettyjä esiasteita, kuten polymeerivaahtoja tai epäorgaanisia hiukkasia ja pienitiheyksisiä onttoja palloja sulan metallin valamiseen vaahdoksi. Nestemäinen käsittely mahdollistaen samalla massatuotannonmetallivaahtojalevymuodossa, siitä puuttuu vakaus ja hallittavuus. Tämän seurauksena lähellä verkkoa olevia muotoja on vaikea tuottaa. Materiaalien monimuotoisuus, joita voidaan käyttää vaahtojen muodostamiseen tällä menetelmällä, on myös hyvin rajallinen.

Solid-state vaahdotus voidaan määritellä metallivaahtojen valmistusprosessiksi, joka pitää käsittelylämpötilan perusmateriaalin sulamislämpötila-alueella. Metallivaahdot valmistetaan joko lisäämällä vaahdotusaine suoraan sekoitettuun kiinteään metalliin (sisäinen huokoisuus) tai integroimalla metallijauhe esikäsitellyn väliaikaisen mallineen ympärille, jossa on onteloita (ulkoinen huokoisuus). Vaikka puolijohdeprosesseja ohjataan luotettavammin, ne ovat kalliita. Nykyiset valmistusteollisuudet ovat erittäin kriittisiä valittaessa tuotteita valmistettaviksi.

Metallivaahdotovat uudentyyppisiä huokoisia kevyitä materiaaleja, jotka koostuvat huokosista tai onteloista kiinteän metallin sisällä. Huokoset syntyvät yleensä pohjamateriaalin sisään hallitsemattomasti eri prosessireittejä pitkin muodostaen erittäin satunnaistetun huokoisen metallirakenteen. Syntyvien huokosten tilavuusosuus on erittäin suuri perusmateriaaliin verrattuna, mikä tekee materiaalista kevyen. Kevyen painonsa lisäksi materiaali tarjoaa joukon muita erinomaisia ​​rakenteellisia ominaisuuksia: korkea lujuus-painosuhde sekä erinomainen tärinänvaimennus- ja melunvaimennuspotentiaali. Metallivaahtoa varten millä tahansa teollisuudella se on integroitava tiiviisti luotettavaan valmistusprosessiin. Vaahdotetuille metalleille on ominaista korkea jäykkyys ja alhainen vetolujuus, ja ne ovat alttiita murtumaan kuormituksen alaisena. Siksi tavanomaiset valmistusprosessit eivät ole sopivia metallivaahtovalmistuksen yleisen muodon käsittelemiseen. Tämän seurauksena metallivaahtojen laajaa käyttöönottoa estetään. Laserprosessointimenetelmä on menetelmä, jossa materiaalin käsittelyssä käytetään tarkkaa lämmönlähdettä, laseria, mekaanisen kuormituksen sijaan.