Prelucrarea cu laser a spumei metalice

Spumele metalice sunt clasificate înspume cu celule deschise și cu celule închise. Spumele cu celule închise au membrane care separă celulele învecinate sau golurile, în timp ce spumele cu celule deschise au o rețea de goluri distribuite aleatoriu care sunt interconectate așa cum se arată în figurile (a) și, respectiv, (b). Clasificarea este oarecum foarte importantă deoarece distinge spumele metalice în funcție de aplicațiile lor. Spumele metalice cu celule închise au o rigiditate ridicată și sunt utilizate în principal în aplicații structurale. Pe de altă parte, spumele cu celule deschise sunt utilizate în principal în aplicații funcționale, cum ar fi schimbătoarele de căldură, datorită suprafeței lor mari și structurii poroase conectate intern.

Prin urmare, metodele de procesare sunt în principal responsabile pentrupersonalizarea spumelor metalicela aplicațiile lor prin definirea structurii lor anatomice sau distribuției porilor. Metodele de prelucrare sunt clasificate în linii mari în procese lichide și solide. Procesarea lichidelor este cea mai populară în producția comercială datorită ratelor mari de spumare și randamentelor mari. Procesul creează pori în metalele lichide sau semi-solide prin oricare dintre cele două căi principale, spumare directă și indirectă. Spumarea directă poate fi realizată prin introducerea unui gaz (aer, azot sau argon) sau prin introducerea de substanțe secundare precum TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3 etc. direct în matricea metalică topit. În ambele cazuri, se formează bule pe suprafața topiturii și sunt prinse și răcite pentru a crea goluri.

Când se utilizează metoda de spumare indirectă, metalul topit nu este spumat direct; în schimb, anumiți precursori, cum ar fi spume polimerice sau particule anorganice și sfere goale de densitate scăzută sunt utilizați pentru a turna metalul topit într-o spumă. Prelucrare lichidă, permițând în același timp producția de masă aspume metalicesub formă de foaie, îi lipsește stabilitatea și controlabilitatea. Ca rezultat, formele aproape de net sunt dificil de produs. Diversitatea materialelor care pot fi folosite pentru a forma spume prin această metodă este, de asemenea, foarte limitată.

Spumarea în stare solidă poate fi definită ca un proces de fabricare a spumei metalice care menține temperatura de procesare în intervalul de temperatură de topire a materialului de bază. Spumele metalice se prepară fie prin introducerea agentului de suflare direct în metalul solid amestecat (porozitate intrinsecă), fie prin integrarea pulberii metalice în jurul unui șablon temporar pretratat cu goluri (porozitate extrinsecă). Deși procesele în stare solidă sunt controlate mai fiabil, ele sunt costisitoare. Industriile de producție actuale sunt foarte critice în selectarea produselor pentru fabricabilitate.

Spume metalicesunt un nou tip de material poros ușor, format din pori sau goluri într-un metal solid. Porii sunt de obicei creați în interiorul materialului de bază într-o manieră necontrolată, urmând diferite rute de proces pentru a forma o structură metalică poroasă foarte randomizată. Fracția de volum a porilor rezultați este foarte mare în comparație cu materialul de bază, ceea ce face ca materialul să fie ușor. Pe lângă greutatea redusă, materialul oferă o serie de alte proprietăți structurale remarcabile: un raport mare rezistență-greutate și un potențial excelent de amortizare a vibrațiilor și de absorbție a zgomotului. Pentru a încorpora spuma metalică în orice industrie, aceasta trebuie să fie strâns integrată cu un proces de fabricație fiabil. Metalele spumate se caracterizează prin rigiditate ridicată și rezistență scăzută la tracțiune și sunt predispuse la rupere sub sarcină. Prin urmare, procesele de fabricație convenționale nu sunt convenabile pentru prelucrarea formei generale a fabricării spumei metalice. Ca urmare, adoptarea pe scară largă a spumei metalice este împiedicată. Metoda de prelucrare cu laser este o metodă care utilizează o sursă de căldură precisă, un laser, pentru a procesa materialul în loc de o sarcină mecanică.