Sendvič z hliníkové pěny - Aluminium foam sandwich - Wikipedia

Sendvič z hliníkové pěny

Sendvič z hliníkové pěny (AFS) je sendvičový panelový výrobek, který je vyroben ze dvou kovových hustých čelních plechů a kovová pěna jádro ze slitiny hliníku. AFS je konstrukční konstrukční materiál díky svému poměru tuhosti k hmotnosti a kapacitě absorpce energie ideální pro použití, jako je plášť vysokorychlostní vlak.[1]

Výroba a materiály

Pokud jde o lepení mezi lícními plechy a pěnovým jádrem, je zpracování AFS kategorizováno dvěma způsoby - lepením ex-situ a in-situ.[2]

Ex-situ vázaný AFS

Ex-situ lepení je dosaženo lepením čelních plechů hliníkovou pěnou lepením, pájením nebo difúzí. Pěny použité v této metodě jsou buď uzavřené nebo otevřené. Pokud se použije pěna s uzavřenými buňkami, je vyrobena ze slitin hliníku buď cestou tekutého kovu (např. Alporas,[3] Cymat[4]) nebo prášková metalurgie[2] trasa. Pěnové jádro s otevřenými buňkami je také vyrobeno z hliníku a dalších kovů. Čelní desky jsou vybírány z různých slitin hliníku a jiných kovů, jako je ocel.

AFS vázaný na místě

U čelních desek lepených na místě je jádrem pěna s uzavřenými buňkami. Cílem lepení in-situ je vytvořit kovové spojení mezi pěnovým jádrem a lícními plechy. Toho je dosaženo třemi způsoby. Napěnitelný předchůdce je expandován mezi dva lícní listy. Když kapalná pěna přijde do styku s pevnými čelními plechy, vytvoří se kovová vazba. To je obtížné realizovat, protože oxidace jak hliníkových čelních plechů, tak pěny brání vytvoření zvukové vazby. Existuje také riziko roztavení obličejových plechů. Tento postup je úspěšný, když se jako čelní plechy místo hliníku použije ocel, zatímco pěnové jádro je hliník.[5]

Další strategií je rychlé ztuhnutí povrchu napěnitelného roztaveného kovu předtím, než může napěnit na hustou slupku, zatímco vnitřek kovu se vyvine do pěnové struktury. Tento proces vede k pěnové struktuře integrálního typu.[6] Integrální pěnový sendvič je vyroben ze slitin hliníku (AlCu4, AlSi9Cu3) a slitin hořčíku (AZ91, AM60).[6][7][8] V tomto procesu je materiál pro jádro a lícní vrstvu stejný.

Třetím způsobem, jak dosáhnout lepení in-situ, je zhutnění kovových prášků společně s lícními plechy. Tato sendvičově kompaktní sestava prochází několika válcovacími kroky k dosažení požadované tloušťky předchůdce a čelního plechu. Poté se tento třívrstvý kompozit zahřeje, aby se transformovala vrstva jádra na pěnu.[2][9] Teplota tání materiálu lícní desky je nad teplotou tání zpěnitelného prekurzorového materiálu. Prekurzorovou kompozicí jsou obvykle slitiny Al-Si, Al-Si-Cu nebo Al-Si-Mg, zatímco čelní plechy jsou hliníkové slitiny řady 3xxx, 5xxx a 6xxx.

Předběžné a následné zpracování panelů AFS

Je možné vyrobit komplikovaný 3D tvar z AFS vázaného na místě. V případě druhého typu, tj. Integrálního tvarování pěny, je požadovaná geometrie napěněné části dosažena navržením formy, do které je odlévána pěna.[10]

V případě třetího typu se třívrstvý kompozitní prekurzor před napěněním přetvoří. Zahřívání takové části se získá ve 3D tvarované pěnové části.[2][9] Třívrstvé kompozitní panely AFS jsou také přetvořeny po napěnění kováním. Pokud je AFS vyroben z tepelně zpracovatelných slitin, je pevnost dále zvýšena o stárnutí věku.[2] Aby bylo možné spojit dvě části AFS nebo spojit součást AFS s kovovou částí, používá se několik technologií spojování, jako je laserové svařování, TIG svařování, MIG svařování, nýtování, atd.[11][12]

Literatura

  • Thomas Hipke, Günther Lange, René Poss: Taschenbuch für Aluminiumschäume. Aluminium-Verlag, Düsseldorf 2007, ISBN  978-3-87017-285-5.
  • Hannelore Dittmar-Ilgen: Metalle lernen schwimmen. In: Dies .: Wie der Kork-Krümel ans Weinglas kommt. Hirzel, Stuttgart 2006, ISBN  978-3-7776-1440-3, S. 74.

Reference

  1. ^ Ballecer, Robert. "Hliníková pěna". twit.tv/show/padres-corner/18. TWiT.tv. Citováno 31. prosince 2014.
  2. ^ A b C d E J Banhart, H-W Seeliger, sendvičové panely z hliníkové pěny: výroba, metalurgie a aplikace, Advanced Engineering Materials, 2008, 10: 793-802.
  3. ^ A-M Harte, NA Fleck, MF Ashby, Únavová pevnost sendvičových nosníků s pěnovým jádrem ze slitiny hliníku, International Journal of Fatigue, 2001, 23: 499-507.
  4. ^ I Elnasri, H Zhao, Y Girard, Perforace sendvičových panelů z hliníkové pěny s jádrem při nárazovém zatížení, Journal of Physique, 2006, 134: 921-927.
  5. ^ R Neugebauer, C Lies, J Hohlfeld, T Hipke, Adheze v sendvičích s jádrem z hliníkové pěny, Production Engineering Research and Development, 2007, 1: 271-278.
  6. ^ A b C Körner, M Hirschmann, V Bräutigam, RF Singer, stabilizace endogenních částic při výrobě hořčíkové integrální pěny, Advanced Engineering Materials, 2004, 6: 385-390.
  7. ^ H-D Kunze, J Baumeister, J Banhart, M Weber, P / M technologie pro výrobu kovových pěn, Powder Metallurgy International, 1993, 25: 182-185.
  8. ^ H Wiehler, C Körner, RF Singer, Vysokotlaké integrované pěnové formování hliníku - procesní technologie, Advanced Engineering Materials, 2008, 10: 171-178. doi:10.1002 / adem.200700267
  9. ^ A b H-W Seeliger, sendvič z hliníkové pěny (AFS) připravený na uvedení na trh, Advanced Engineering Materials, 2004, 6: 448-451.
  10. ^ Carolin Koerner, Book - Integrované formování pěny z lehkých kovů: technologie, fyzika pěny a simulace pěny, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008, s. 19.
  11. ^ H-W Seeliger, Výroba komponentů sendviče z hliníkové pěny (AFS), Advanced Engineering Materials, 2002, 4: 753-758.
  12. ^ Kniha - Příručka pro buněčné kovy: výroba, zpracování, aplikace, Redaktoři: H-P Degischer, B Kriszt, Wiley-VCH Verlag, 2002, s.119.