Lavorazione laser della schiuma metallica

Metallole schiume liche sono classificate inschiume a celle aperte e a celle chiuseLe schiume a celle chiuse presentano membrane che separano le celle o i vuoti adiacenti, mentre le schiume a celle aperte presentano una rete di vuoti distribuiti casualmente e interconnessi, come mostrato rispettivamente nelle Figure (a) e (b). Questa categorizzazione è in un certo senso molto importante in quanto distingue le schiume metalliche in base alle loro applicazioni. Le schiume metalliche a celle chiuse presentano un'elevata rigidità e sono utilizzate principalmente in applicazioni strutturali. D'altra parte, le schiume a celle aperte sono utilizzate principalmente in applicazioni funzionali come gli scambiatori di calore, grazie alla loro ampia superficie e alla struttura porosa internamente connessa.

Pertanto, i metodi di elaborazione sono principalmente responsabili dipersonalizzazione di schiume metallichealle loro applicazioni tramite defiInLa struttura anatomica o la distribuzione dei pori sono influenzate. I metodi di lavorazione sono ampiamente suddivisi in processi liquidi e solidi. La lavorazione liquida è la più diffusa nella produzione commerciale grazie alle elevate velocità di formazione di schiuma e alle elevate rese. Il processo crea pori nei metalli liquidi o semisolidi attraverso due metodi principali: la schiumatura diretta e quella indiretta. La schiumatura diretta può essere ottenuta introducendo un gas (aria, azoto o argon) oppure introducendo sostanze secondarie come TiH₂, ZrH₂, MgH₂, CaCO₂, ecc. direttamente nella matrice metallica fusa. In entrambi i casi, si formano bolle sulla superficie del metallo fuso che vengono intrappolate e raffreddate per creare vuoti.

Quando si utilizza il metodo di schiumatura indiretta, il metallo fuso non viene schiumato direttamente; invece, alcuni precursori come schiume polimeriche o particelle inorganiche e sfere cave a bassa densità vengono utilizzati per fondere il metallo fuso in una schiuma. La lavorazione liquida, pur consentendo la produzione in serie dischiume metallichein forma di foglio, manca di stabilità e controllabilità. Di conseguenza, è difficile produrre forme quasi nette. Anche la varietà di materiali utilizzabili per formare schiume con questo metodo è molto limitata.

La schiumatura allo stato solido può essere definita come un processo per la produzione di schiume metalliche che mantiene la temperatura di lavorazione entro l'intervallo di temperatura di fusione del materiale di base. Le schiume metalliche vengono preparate introducendo l'agente espandente direttamente nel metallo solido miscelato (porosità intrinseca) oppure integrando la polvere metallica attorno a uno stampo temporaneo pretrattato con vuoti (porosità estrinseca). Sebbene i processi allo stato solido siano controllati in modo più affidabile, sono costosi. Le industrie manifatturiere attuali sono molto critiche nella selezione dei prodotti per la producibilità.

schiume metallicheLe schiume metalliche sono un nuovo tipo di materiale poroso leggero costituito da pori o vuoti all'interno di un metallo solido. I pori vengono solitamente creati all'interno del materiale di base in modo incontrollato, seguendo diversi processi per formare una struttura metallica porosa altamente randomizzata. La frazione di volume dei pori risultanti è molto elevata rispetto al materiale di base, il che rende il materiale leggero. Oltre alla sua leggerezza, il materiale offre una serie di altre eccezionali proprietà strutturali: un elevato rapporto resistenza/peso e un eccellente potenziale di smorzamento delle vibrazioni e assorbimento del rumore. Per integrare la schiuma metallica in qualsiasi settore, è necessario integrarla strettamente con un processo di produzione affidabile. I metalli espansi sono caratterizzati da elevata rigidità e bassa resistenza alla trazione e sono soggetti a fratture sotto carico. Pertanto, i processi di produzione convenzionali non sono adatti per la lavorazione della forma generale della schiuma metallica. Di conseguenza, l'adozione diffusa delle schiume metalliche è ostacolata. Il metodo di lavorazione laser è un metodo che utilizza una sorgente di calore precisa, un laser, per lavorare il materiale al posto di un carico meccanico.