Laserbearbetning av metallskum

Metalliska skum kategoriseras iskum med öppna celler och slutna celler. Skum med slutna celler har membran som separerar närliggande celler eller hålrum, medan skum med öppna celler har ett nätverk av slumpmässigt fördelade hålrum som är sammankopplade såsom visas i figurerna (a) respektive (b). Kategoriseringen är på något sätt mycket viktig eftersom den särskiljer metallskum efter deras tillämpningar. Metallskum med slutna celler har hög styvhet och används främst i strukturella applikationer. Å andra sidan används skum med öppna celler främst i funktionella applikationer som värmeväxlare på grund av deras stora yta och internt anslutna porösa struktur.

Därför är bearbetningsmetoder huvudsakligen ansvarig föranpassa metallskumtill deras tillämpningar genom att definiera deras anatomiska struktur eller porfördelning. Bearbetningsmetoderna är brett kategoriserade i flytande och fasta processer. Vätskebearbetning är den mest populära inom kommersiell produktion på grund av höga skumningshastigheter och höga utbyten. Processen skapar porer i flytande eller halvfasta metaller genom någon av två huvudvägar, direkt och indirekt skumning. Direkt skumning kan åstadkommas genom att införa en gas (luft, kväve eller argon) eller genom att införa sekundära ämnen såsom TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3, etc. direkt i den smälta metallmatrisen. I båda fallen bildas bubblor på ytan av smältan och de fångas och kyls för att skapa tomrum.

När den indirekta skumningsmetoden används, skummas den smälta metallen inte direkt; istället används vissa prekursorer såsom polymerskum eller oorganiska partiklar och ihåliga sfärer med låg densitet för att gjuta den smälta metallen till ett skum. Vätskebearbetning, samtidigt som det möjliggör massproduktion avmetallskumi arkform, saknar stabilitet och kontrollerbarhet. Som ett resultat är nästan nätformer svåra att producera. Mångfalden av material som kan användas för att bilda skum med denna metod är också mycket begränsad.

Skumning i fast tillstånd kan definieras som en process för tillverkning av metallskum som håller bearbetningstemperaturen inom basmaterialets smälttemperaturintervall. Metallskum framställs antingen genom att införa jäsmedlet direkt i den blandade fasta metallen (inre porositet) eller genom att integrera metallpulvret runt en förbehandlad temporär mall med hålrum (extrinsisk porositet). Fastän processer i fast tillstånd är mer tillförlitliga kontrollerade, är de kostsamma. Nuvarande tillverkningsindustri är mycket kritisk för att välja produkter för tillverkningsbarhet.

Metallskumär en ny typ av poröst lättviktsmaterial som består av porer eller hålrum i en solid metall. Porerna skapas vanligtvis inuti basmaterialet på ett okontrollerat sätt, efter olika processvägar för att bilda en mycket randomiserad porös metallstruktur. Volymandelen av de resulterande porerna är mycket hög jämfört med basmaterialet, vilket gör materialet lätt. Förutom sin låga vikt erbjuder materialet en rad andra enastående strukturella egenskaper: ett högt förhållande mellan styrka och vikt och utmärkt vibrationsdämpning och ljudabsorberingspotential. För att kunna införliva metallskum i vilken industri som helst måste det vara nära integrerat med en pålitlig tillverkningsprocess. Skummade metaller kännetecknas av hög styvhet och låg draghållfasthet och är benägna att spricka under belastning. Därför är konventionella tillverkningsprocesser inte lämpliga för att bearbeta den allmänna formen av metallskumtillverkning. Som ett resultat av detta hämmas den utbredda användningen av metallskum. Laserbearbetningsmetoden är en metod som använder en exakt värmekälla, en laser, för att bearbeta materialet istället för en mekanisk belastning.