Laserska obdelava kovinske pene

Kovinske pene so razvrščene vodprtocelične in zaprtocelične pene. Zaprtocelične pene imajo membrane, ki ločujejo sosednje celice ali praznine, medtem ko imajo odprtocelične pene mrežo naključno porazdeljenih praznin, ki so med seboj povezane, kot je prikazano na slikah (a) oziroma (b). Kategorizacija je nekako zelo pomembna, saj loči kovinske pene glede na njihovo uporabo. Zaprtocelične kovinske pene imajo visoko togost in se uporabljajo predvsem v strukturnih aplikacijah. Po drugi strani pa se pene z odprtimi celicami zaradi svoje velike površine in notranje povezane porozne strukture večinoma uporabljajo v funkcionalnih aplikacijah, kot so toplotni izmenjevalniki.

Zato so v glavnem odgovorne metode predelaveprilagajanje kovinskih pennjihovim aplikacijam z opredelitvijo njihove anatomske strukture ali porazdelitve por. Metode obdelave so na splošno razvrščene v tekoče in trdne postopke. Tekočina je najbolj priljubljena v komercialni proizvodnji zaradi visoke stopnje penjenja in visokih donosov. Postopek ustvarja pore v tekočih ali poltrdnih kovinah na eno od dveh glavnih poti, neposredno in posredno penjenje. Neposredno penjenje je mogoče doseči z vnosom plina (zraka, dušika ali argona) ali z uvajanjem sekundarnih snovi, kot so TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3 itd. neposredno v matriko staljene kovine. V obeh primerih se na površini taline oblikujejo mehurčki, ki se ujamejo in ohladijo, da nastanejo praznine.

Pri uporabi metode indirektnega penjenja se staljena kovina ne peni neposredno; namesto tega se za vlivanje staljene kovine v peno uporabljajo določeni predhodniki, kot so polimerne pene ali anorganski delci in votle krogle z nizko gostoto. Predelava tekočin, hkrati pa omogoča množično proizvodnjokovinske penev obliki pločevine nima stabilnosti in vodljivosti. Posledično je skoraj neto oblike težko izdelati. Raznolikost materialov, ki se lahko uporabljajo za oblikovanje pen s to metodo, je prav tako zelo omejena.

Penjenje v trdnem stanju je mogoče opredeliti kot postopek za proizvodnjo kovinskih pen, ki ohranja temperaturo obdelave v območju temperature taljenja osnovnega materiala. Kovinske pene se pripravijo z vnosom sredstva za razpenjanje neposredno v mešano trdno kovino (notranja poroznost) ali z integracijo kovinskega prahu okoli predhodno obdelane začasne šablone s prazninami (zunanja poroznost). Čeprav so procesi v trdnem stanju bolj zanesljivo nadzorovani, so dragi. Trenutna predelovalna industrija je zelo kritična pri izbiri izdelkov za proizvodnost.

Kovinske peneso nova vrsta poroznega lahkega materiala, sestavljenega iz por ali praznin v trdni kovini. Pore ​​se običajno ustvarijo znotraj osnovnega materiala na nenadzorovan način, po različnih procesnih poteh, da se oblikuje zelo naključna porozna kovinska struktura. Volumski delež nastalih por je zelo visok v primerjavi z osnovnim materialom, zaradi česar je material lahek. Poleg svoje majhne teže ponuja material vrsto drugih izjemnih strukturnih lastnosti: visoko razmerje med trdnostjo in težo ter odličen potencial dušenja tresljajev in absorpcije hrupa. Za vključitev kovinske pene v katero koli industrijo mora biti tesno povezana z zanesljivim proizvodnim procesom. Za penjene kovine je značilna visoka togost in nizka natezna trdnost ter so nagnjeni k zlomu pod obremenitvijo. Zato običajni proizvodni postopki niso primerni za obdelavo splošne oblike izdelave kovinske pene. Posledično je razširjena uporaba kovinskih pen ovirana. Metoda laserske obdelave je metoda, ki za obdelavo materiala namesto mehanske obremenitve uporablja natančen vir toplote, laser.