Laserska obrada metalne pjene

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

Stoga su metode obrade uglavnom odgovorne zaprilagođavanje metalnih pjenanjihovim primjenama definiranjem njihove anatomske strukture ili raspodjele pora. Metode obrade široko se kategoriziraju u tekuće i krute procese. Tekuća obrada najpopularnija je u komercijalnoj proizvodnji zbog visokih stopa pjenjenja i visokih prinosa. Proces stvara pore u tekućim ili polukrutim metalima bilo kojim od dva glavna načina, izravnim i neizravnim pjenjenjem. Izravno pjenjenje može se postići uvođenjem plina (zrak, dušik ili argon) ili uvođenjem sekundarnih tvari kao što su TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3, itd. izravno u rastaljenu metalnu matricu. U oba slučaja, mjehurići se formiraju na površini taline i oni se zarobe i ohlade kako bi stvorili šupljine.

Kada se koristi neizravna metoda pjenjenja, rastaljeni metal se ne pjeni izravno; umjesto toga, određeni prekursori kao što su polimerne pjene ili anorganske čestice i šuplje sfere niske gustoće koriste se za izlijevanje rastaljenog metala u pjenu. Tekuća obrada, dopuštajući pritom masovnu proizvodnjumetalne pjeneu obliku listova, nedostaje stabilnost i mogućnost kontrole. Kao rezultat toga, teško je proizvesti gotovo mrežaste oblike. Raznolikost materijala koji se mogu koristiti za oblikovanje pjene ovom metodom također je vrlo ograničena.

Pjenjenje u čvrstom stanju može se definirati kao postupak za proizvodnju metalnih pjena koji održava temperaturu obrade unutar raspona temperature taljenja osnovnog materijala. Metalne pjene pripremaju se ili uvođenjem sredstva za ekspandiranje izravno u miješani čvrsti metal (intrinzična poroznost) ili integracijom metalnog praha oko prethodno obrađene privremene šablone s šupljinama (ekstrinzična poroznost). Iako su procesi u čvrstom stanju pouzdanije kontrolirani, oni su skupi. Trenutne proizvodne industrije vrlo su kritične u odabiru proizvoda za proizvodnost.

Metalne pjenesu nova vrsta poroznog laganog materijala koji se sastoji od pora ili šupljina unutar čvrstog metala. Pore ​​se obično stvaraju unutar osnovnog materijala na nekontroliran način, slijedeći različite procesne rute kako bi se stvorila vrlo nasumična porozna metalna struktura. Volumni udio nastalih pora je vrlo visok u usporedbi s osnovnim materijalom, što materijal čini laganim. Osim svoje male težine, materijal nudi niz drugih izvanrednih strukturnih svojstava: visok omjer čvrstoće i težine i odličan potencijal prigušivanja vibracija i buke. Da bi se metalna pjena uključila u bilo koju industriju, ona mora biti usko integrirana s pouzdanim proizvodnim procesom. Pjenasti metali karakterizirani su visokom krutošću i malom vlačnom čvrstoćom te su skloni lomu pod opterećenjem. Stoga konvencionalni procesi proizvodnje nisu prikladni za obradu općeg oblika proizvodnje 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.