Laserové spracovanie kovovej peny

Kovové peny sú kategorizované dopeny s otvorenými a uzavretými bunkami. Peny s uzavretými bunkami majú membrány, ktoré oddeľujú susediace bunky alebo dutiny, zatiaľ čo peny s otvorenými bunkami majú sieť náhodne rozmiestnených dutiniek, ktoré sú vzájomne prepojené, ako je znázornené na obrázkoch (a) a (b). Kategorizácia je do istej miery veľmi dôležitá, pretože rozlišuje kovové peny podľa ich použitia. Kovové peny s uzavretými bunkami majú vysokú tuhosť a používajú sa hlavne v konštrukčných aplikáciách. Na druhej strane peny s otvorenými bunkami sa používajú hlavne vo funkčných aplikáciách, ako sú výmenníky tepla, kvôli ich veľkému povrchu a vnútorne spojenej poréznej štruktúre.

Preto sú zodpovedné najmä metódy spracovaniaprispôsobenie kovových pienna ich aplikácie definovaním ich anatomickej štruktúry alebo distribúcie pórov. Metódy spracovania sú široko kategorizované na kvapalné a pevné procesy. Tekuté spracovanie je najpopulárnejšie v komerčnej výrobe kvôli vysokým rýchlostiam penenia a vysokým výťažkom. Proces vytvára póry v tekutých alebo polotuhých kovoch jednou z dvoch hlavných ciest, priamym a nepriamym penením. Priame penenie sa môže uskutočniť zavedením plynu (vzduchu, dusíka alebo argónu) alebo zavedením sekundárnych látok, ako je TiH2, ZrH2, MgH2, CaC03, atď. priamo do matrice roztaveného kovu. V oboch prípadoch sa na povrchu taveniny vytvárajú bubliny, ktoré sa zachytávajú a ochladzujú, aby sa vytvorili dutiny.

Keď sa použije metóda nepriameho penenia, roztavený kov nie je priamo napenený; namiesto toho sa na odlievanie roztaveného kovu do peny používajú určité prekurzory, ako sú polymérne peny alebo anorganické častice a duté guľôčky s nízkou hustotou. Tekuté spracovanie, pričom umožňuje sériovú výrobukovové penyvo forme listu, chýba stabilita a ovládateľnosť. Výsledkom je, že takmer čisté tvary sa ťažko vyrábajú. Rozmanitosť materiálov, ktoré je možné použiť na vytváranie pien týmto spôsobom, je tiež veľmi obmedzená.

Penenie v tuhom stave možno definovať ako proces výroby kovových pien, ktorý udržuje teplotu spracovania v rozsahu teplôt topenia základného materiálu. Kovové peny sa pripravujú buď zavedením nadúvadla priamo do zmiešaného pevného kovu (vnútorná pórovitosť) alebo integráciou kovového prášku okolo predbežne upravenej dočasnej šablóny s dutinami (vonkajšia pórovitosť). Hoci procesy v pevnej fáze sú spoľahlivejšie riadené, sú nákladné. Súčasné výrobné odvetvia sú veľmi dôležité pri výbere produktov pre vyrobiteľnosť.

Kovové penysú novým typom porézneho ľahkého materiálu pozostávajúceho z pórov alebo dutín v pevnom kove. Póry sa zvyčajne vytvárajú vo vnútri základného materiálu nekontrolovaným spôsobom, pričom sa sledujú rôzne procesné cesty, aby sa vytvorila vysoko randomizovaná porézna kovová štruktúra. Objemový podiel vzniknutých pórov je v porovnaní so základným materiálom veľmi vysoký, vďaka čomu je materiál ľahký. Okrem svojej nízkej hmotnosti ponúka materiál celý rad ďalších vynikajúcich štrukturálnych vlastností: vysoký pomer pevnosti k hmotnosti a vynikajúce tlmenie vibrácií a potenciál absorpcie hluku. Aby bolo možné použiť kovovú penu v akomkoľvek odvetví, musí byť úzko integrovaná so spoľahlivým výrobným procesom. Penové kovy sa vyznačujú vysokou tuhosťou a nízkou pevnosťou v ťahu a sú náchylné na zlomenie pri zaťažení. Preto konvenčné výrobné procesy nie sú vhodné na spracovanie všeobecného tvaru výroby kovovej peny. V dôsledku toho je rozšírené prijatie kovových pien sťažené. Metóda laserového spracovania je metóda, ktorá využíva presný zdroj tepla, laser, na spracovanie materiálu namiesto mechanického zaťaženia.