ردکردن این

فوم فلزی چیست؟

مواد فومی یک نوع از جدیدترین و پیشرفته ترین مواد هستند که امکان توسعه ی آن ها در سال های آینده زیاد است . مواد فومی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند: ۱- فوم های فلزی ، ۲- فوم های سرامیکی ۳- فوم های پلیمری . در این مقاله به برسی فوم فلزی می پردازیم. می توان گفت فوم فلزی در مثایسه با فوم سرامیکی و فوم پلیمری جدید تر و در عین حال دارای کاربردهای بیشتر و در حال توسعه است.

تاریخچه :

بنجامین سوسنیک در سال ۱۹۸۴ اولین تلاش برای رسیدن به فوم فلزی را انجام داد.

او برای رسیدن به این فوم ابتدا یک آلیاژ فلزی را چند فاز گرما داد ، تا جایی که یکی از اجزا بخار بشود و اجزا باقی مانده فقط ذوب بشوند. با استفاده از برقرار کردن فشار ، از تبدیل گاز از مایع جلوگیری می شود. در نهایت با سرد کردن ناگهانی به یک فوم جامد پر از منافذ دست پیدا کرد. البته به خاطر میزان هزینه بالا این فرآیند ، در آن زمان از این فوم به صورت گسترده استفاده نشد.

 

بعد از تلاش بنجامین سوسنیک در سال ۱۹۸۴ ، در سال ۱۹۵۰ سلول فوم فلزی دوباره تولید شد. این فوم از پراکنده کردن آلومینیوم مذاب در دانه های توده نمکی فشرده شده به وجود می آید. سپس نمک با روش های متفاوت مختلف حل می شود تا منافذها باقی بمانند.

با وجود اینکه این روش قابل اطمینان تر از روش قبلی بود ، اما درست مانند روش قبل امکان استفاده گسترده از آن وجود نداشت.

 

در نهایت در سال ۱۹۵۹ ، یک گروه تصمیم گرفتند تا برای رسیدن به فوم فلزی ، از روش مخلوط کردن فلز پودری و پودر فلز استفاده کنند.

در این روش عامل فومی در دمای ذوب تجزیه می شود و به گاز تبدیل می شود که در نهایت باعث به وجود آمدن فوم فلزی می شود.

بهترین فلز برای این روش ، فلز هیدروژن دار ( به خصوص فلز هیدرات تیتانیوم ) است . این فلز به دلیل تجزیه در دمای پایین و تبدیل شدن به فلز و گاز هیدروژن به آسانی یکی از بهترین فلزها در این روش است.

طبق تحقیقاتی وسیعی که ۴ سال بعد انجام شد ، توانستند به روشی دست پیدا کنند علاوه بر ارزان قیمت بودن ، باعث تبدیل مستقیم عامل فوم ساز به فلز نیم گداخته اضافه بشود.

 

فوم فلزی سلول باز :

در این روش انتقال گرما سیال گرم عبوری با فوم فلزی سلول باز شبیه سازی می شود.

خواص منحصر به فرد فوم عبارت اند از :

  • خاصیت مکانیکی عالی
  • خاصیت حرارتی مناسب
  • خاصیت صوتی
  • مقاومت در برابر خوردگی عالی

 

قسمت های مختلف فوم عبارت اند از :

  1. فلز سلولی
  2. فلز متخلخل
  3. فوم فلزی
  4. اسفنج فلزی

در ادامه به توضیح ۴ قسمت تعریف شده در بالا می پردازیم :

  • فلز سلولی :

هر فضایی متشکل از سلول های مجزا هستند . مرز بین این سلول ها باعث ایجاد فضای خالی بین آن ها می شود.

بهترین حالت زمانی اتفاق می افتد که سلول ها به صورت جداگانه توسط غشای فلزی از هم جدا شده باشند و موجب ایجاد فضای خالی می شود.

اما گاهی اوقات نیز پیش می آید که سلول ها با یکدیگر ادغام می شوند.

  • فلز متخلخل :

در فلز متخلخل حفره های موجود دارای اشکال مختلفی هستند :

حفره هایی مانند :

  • سلول های بسته
  • سلول های منحنی با داشتن غشاء صاف و یک دست
  • حباب گاز

 

  • فوم فلزی :

فوم ها یکی از موارد خاص فلزات متخلخل هستند . این فوم در واقع توسط حباب های گازهایی که در فوم مایع پخش شده اند ، به وجود می آیند. فضاهای خالی و در نهایت فوم جامد توسط فوم مایع تشکیل می شود.

  • اسفنج فلزی :

تکه هایی از فلز جامد که از شبکه های ممتد تشکیل شده اند فضا را پر می کنند. شبکه های خالی مرتبط به آن ها هم با آن تکه ها تکمیل می شوند.

ویژگی ها و خصوصیات فوم فلزی

ویژگی های این فوم عبارت اند از :

  • قدرت بالا
  • میزان سختی بالا
  • چگالی بسیار پایین
  • توانایی جذب مقدار بالا انرژی
  • تحمل فشار بالا در هر جهت

 

کاربرد فوم فلزی :

  • رایج در صنعت حمل و نقل به خاطر استحکام بالا و وزن کم
  • قابل استفاده به عنوان عایق صوت به دلیل قابلیت جذب انرژی بالا
  • قابل استفاده در ساخت سپر اتومبیل به دلیل جاذب انرژی بودن
  • قابل استفاده در صنعت هوافضا

 

کاربرد فوم آلومینیوم :

  • قابل استفاده برای جذب صدا
  • قابل استفاده برای جلوگیری از ضربه
  • قابل استفاده برای جلوگیری از نوسان
  • قابل استفاده به عنوان پوشش های الکترو مغناطیسی در دمای بالا
  • دارای خواص مکانیکی ، فیزیکی ، صوتی
  • غیرآلاینده بودن

 

روش ساخت فلزات فوم شده :

فرایند ساختن فلز هایی که به فوم تبدیل شده اند به چند دسته اصلی تقسیم می شوند:

  • دسته اول :

این دسته از فلزات ، فلزاتی هستند که متشکل از موادی است که برای تولید کردن فضاهای خاص استفاده می شود.

مثال :

  • پودرهای فلزی
  • فیبر های متراکم

این دسته از فلزات معمولا کیفیت پایینی دارند . فوم هایی که از طریق تولید نفوذی ساخته می شوند نسبت به این دسته قابل اعتماد تر هستند. در روش نامبرده شکل های متخلخل ایجاد می شوند ، سپس فلز های آب شده ، به درون اشکال موجود در قالب ریخته می شود. در مرحله ی بعد قالب ها از یکدیگر جدا می شوند. تولید کننده می توانند هر چقدر زمان لازم داشت صرف ساختن یک غالب عالی و بی نقص بکند.

روش تولید نفوذی برای ساختن فوم سلول باز با ساختارکیفیت بالا استفاده می شود .

تنها نکته منفی این روش پیچیده بودن و گران بودن این روش برای ساخت فوم ها در اندازه های کوچک است.

  • دسته دوم :

دسته دوم ساخت به وسیله پودر است. در این روش فلزهای پودر شده و غوامل فوم ساز با یکدیگر مخلوط می شوند . ( طی این فرآیند مواد شیمیایی باعث آزاد شدن گاز می شوند). بعد از مخلوط شدن مواد ، آن ها فشرده شده و سپس با حرارت دادن این مخبوط و رساندن آن ها به دمای ذوب،فوم تولید می شود.

 

  • دسته سوم از فوم فلزی:

در این روش فوم ها با حفره کمتر یا کیفیت پایین تر تولید می شود.

این روش با فوم به وسیله سرد کردن سریع هیدروژن اشباع شده انجام می شود. در واقع زمانی که فلز  اشباع می شود ، هیدروژن آزاد شده توسط این روش باعث ایجاد حفره می شود. حفره های طولانی و موازی  در سمت سرد شدن حفره های تولید شده ، ایجاد می شوند. می توان به این موضوع به چشم نقطه ضعف اشاره کرد زیرا این مواد تشکیل شده بیشتر شبیه کندو هستند تا شبیه فوم.

 

برای کسب اطلاعات بیشتر پیشنهاد می شود مقالات مربوط به ساخت قطعه و cnc  و همچنین مقالات مربوط یه فرزکاری را مطالعه بفرمایید. امیدواریم مطالب این مقالات برای فعالیتتان مفید باشد.

هنوز نظری ثبت نشده،نظر خود را ثبت کنید!


افزودن نظر

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *