Fémhab lézeres feldolgozása

A fémhabok kategóriába sorolhatóknyitott cellás és zártcellás habok. A zárt cellás habok membránjai elválasztják a szomszédos sejteket vagy üregeket, míg a nyitott cellás habok véletlenszerűen elosztott üregek hálózatával rendelkeznek, amelyek az (a) és (b) ábrán látható módon összekapcsolódnak. A kategorizálás valahogy nagyon fontos, mivel megkülönbözteti a fémhabokat az alkalmazásuk szerint. A zárt cellás fémhabok nagy merevséggel rendelkeznek, és főként szerkezeti alkalmazásokban használják. Másrészt a nyitott cellás habokat főként funkcionális alkalmazásokban, például hőcserélőkben használják nagy felületük és a belsőleg kapcsolódó porózus szerkezetük miatt.

Ezért elsősorban a feldolgozási módszerek a felelősekfémhabok testreszabásaanatómiai szerkezetük vagy póruseloszlásuk meghatározásával. A feldolgozási módszerek széles körben folyékony és szilárd eljárásokra oszthatók. A folyékony feldolgozás a kereskedelmi termelésben a legnépszerűbb a magas habzási arány és a magas hozam miatt. Az eljárás során pórusok keletkeznek a folyékony vagy félszilárd fémekben két fő út, a közvetlen és a közvetett habosítás valamelyikével. A közvetlen habosítás megvalósítható gáz (levegő, nitrogén vagy argon) bevezetésével vagy másodlagos anyagok, például TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3 stb. közvetlen bejuttatásával az olvadt fémmátrixba. Mindkét esetben buborékok képződnek az olvadék felületén, amelyeket befognak és lehűtenek, hogy üregeket képezzenek.

Ha közvetett habosítási módszert alkalmazunk, az olvadt fém nem habosodik közvetlenül; ehelyett bizonyos prekurzorokat, például polimer habokat vagy szervetlen részecskéket és kis sűrűségű üreges gömböket használnak az olvadt fém habbá öntésére. Folyékony feldolgozás, miközben lehetővé teszi a tömeggyártástfémhaboklapos formában, hiányzik a stabilitás és az irányíthatóság. Ennek eredményeként a hálóhoz közeli alakzatokat nehéz előállítani. Az ezzel a módszerrel habképzésre felhasználható anyagok sokfélesége szintén nagyon korlátozott.

A szilárdtest-habosítás olyan fémhabok gyártási eljárásaként definiálható, amely a feldolgozási hőmérsékletet az alapanyag olvadási hőmérsékleti tartományán belül tartja. A fémhabokat úgy állítják elő, hogy a habosítószert közvetlenül a kevert szilárd fémbe vezetik (belső porozitás), vagy úgy, hogy a fémport egy előkezelt ideiglenes sablon köré integrálják üregekkel (külső porozitás). Bár a szilárdtest-folyamatokat megbízhatóbban szabályozzák, ezek költségesek. A jelenlegi gyártó iparágak nagyon kritikusak a gyártható termékek kiválasztásában.

Fém habokegy új típusú porózus könnyű anyag, amely szilárd fémen belüli pórusokból vagy üregekből áll. A pórusok általában az alapanyag belsejében, ellenőrizetlen módon, különböző eljárási útvonalakat követve jönnek létre, így egy erősen randomizált porózus fémszerkezet alakul ki. A keletkező pórusok térfogata nagyon magas az alapanyaghoz képest, ami könnyűvé teszi az anyagot. Könnyű súlya mellett az anyag számos egyéb kiemelkedő szerkezeti tulajdonságot is kínál: nagy szilárdság/tömeg arány, valamint kiváló rezgéscsillapító és zajelnyelő potenciál. A fémhab bármely iparágban történő beépítéséhez szorosan integrálni kell egy megbízható gyártási folyamatba. A habosított fémeket nagy merevség és alacsony szakítószilárdság jellemzi, és terhelés hatására hajlamosak a törésre. Ezért a hagyományos gyártási eljárások nem alkalmasak a fémhab gyártás általános alakjának feldolgozására. Ennek eredményeként a fémhabok széles körű elterjedése akadályba ütközik. A lézeres feldolgozási módszer egy olyan eljárás, amely mechanikai terhelés helyett precíz hőforrást, lézert használ az anyag feldolgozására.