Laserverwerking van metaalskuim

Metaalskuim word gekategoriseer inoopsel- en gesloteselskuim. Geslote-sel skuim het membrane wat naburige selle of leemtes skei, terwyl oopsel skuim 'n netwerk van ewekansig verspreide leemtes het wat onderling verbind is soos onderskeidelik in Figure (a) en (b) getoon. Die kategorisering is op een of ander manier baie belangrik aangesien dit metaalskuim volgens hul toepassings onderskei. Geslote-sel metaal skuim het hoë styfheid en word hoofsaaklik gebruik in strukturele toepassings. Aan die ander kant word oopsel-skuim hoofsaaklik in funksionele toepassings soos hitteruilers gebruik as gevolg van hul groot oppervlakte en intern verbind poreuse struktuur.

Daarom is verwerkingsmetodes hoofsaaklik verantwoordelik virpasmaak van metaalskuimaan hul toepassings deur hul anatomiese struktuur of porieëverspreiding te definieer. Die verwerkingsmetodes word breedweg gekategoriseer in vloeibare en vaste prosesse. Vloeistofverwerking is die gewildste in kommersiële produksie as gevolg van hoë skuimtempo en hoë opbrengste. Die proses skep porieë in vloeibare of halfvaste metale deur een van twee hoofroetes, direkte en indirekte skuim. Direkte skuiming kan bewerkstellig word deur 'n gas (lug, stikstof of argon) in te voer of deur sekondêre stowwe soos TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3, ens. direk in die gesmelte metaalmatriks in te voer. In beide gevalle word borrels op die oppervlak van die smelt gevorm en hulle word vasgevang en afgekoel om leemtes te skep.

Wanneer die indirekte skuimmetode gebruik word, word die gesmelte metaal nie direk geskuim nie; in plaas daarvan word sekere voorlopers soos polimeerskuim of anorganiese deeltjies en laedigtheid hol sfere gebruik om die gesmelte metaal in 'n skuim te giet. Vloeistofverwerking, terwyl dit voorsiening maak vir die massaproduksie vanmetaal skuimin velvorm, ontbreek stabiliteit en beheerbaarheid. Gevolglik is dit moeilik om naby-net vorms te produseer. Die diversiteit van materiale wat gebruik kan word om skuim met hierdie metode te vorm, is ook baie beperk.

Vastetoestandskuim kan gedefinieer word as 'n proses vir die vervaardiging van metaalskuim wat die verwerkingstemperatuur binne die smelttemperatuurreeks van die basismateriaal hou. Metaalskuim word óf voorberei deur die blaasmiddel direk in die gemengde soliede metaal in te voer (intrinsieke porositeit) óf deur die metaalpoeier om 'n voorafbehandelde tydelike sjabloon met leemtes (ekstrinsieke porositeit) te integreer. Alhoewel vastestofprosesse meer betroubaar beheer word, is dit duur. Huidige vervaardigingsbedrywe is baie krities in die keuse van produkte vir vervaardigbaarheid.

Metaal skuimis 'n nuwe tipe poreuse liggewig materiaal wat bestaan ​​uit porieë of leemtes binne 'n soliede metaal. Die porieë word gewoonlik op 'n onbeheerde wyse binne die basismateriaal geskep, volgens verskillende prosesroetes om 'n hoogs ewekansige poreuse metaalstruktuur te vorm. Die volume fraksie van die resulterende porieë is baie hoog in vergelyking met die basismateriaal, wat die materiaal liggewig maak. Benewens sy ligte gewig, bied die materiaal 'n reeks ander uitstaande strukturele eienskappe: 'n hoë sterkte-tot-gewig-verhouding en uitstekende vibrasiedemping en geraasabsorpsiepotensiaal. Om metaalskuim in enige bedryf te inkorporeer, moet dit nou geïntegreer word met 'n betroubare vervaardigingsproses. Geskuimde metale word gekenmerk deur hoë styfheid en lae treksterkte en is geneig om onder las te breek. Daarom is konvensionele vervaardigingsprosesse nie gerieflik vir die verwerking van die algemene vorm van metaalskuimvervaardiging nie. As gevolg hiervan word die wydverspreide aanvaarding van metaalskuim belemmer. Die laserverwerkingsmetode is 'n metode wat 'n presiese hittebron, 'n laser, gebruik om die materiaal te verwerk in plaas van 'n meganiese las.