Processamento a laser de espuma metálica

MetalAs espumas líticas são categorizadas emespumas de células abertas e fechadasEspumas de células fechadas possuem membranas que separam células ou vazios vizinhos, enquanto espumas de células abertas possuem uma rede de vazios distribuídos aleatoriamente e interconectados, como mostrado nas Figuras (a) e (b), respectivamente. A categorização é de certa forma muito importante, pois distingue as espumas metálicas de acordo com suas aplicações. Espumas metálicas de células fechadas apresentam alta rigidez e são utilizadas principalmente em aplicações estruturais. Por outro lado, espumas de células abertas são utilizadas principalmente em aplicações funcionais, como trocadores de calor, devido à sua grande área de superfície e estrutura porosa internamente conectada.

Portanto, os métodos de processamento são os principais responsáveis ​​porpersonalização de espumas metálicaspara suas aplicações por defiEmng sua estrutura anatômica ou distribuição de poros. Os métodos de processamento são amplamente categorizados em processos líquidos e sólidos. O processamento líquido é o mais popular na produção comercial devido às altas taxas de formação de espuma e altos rendimentos. O processo cria poros em metais líquidos ou semissólidos por uma de duas rotas principais: formação de espuma direta e indireta. A formação de espuma direta pode ser realizada pela introdução de um gás (ar, nitrogênio ou argônio) ou pela introdução de substâncias secundárias como TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3, etc. diretamente na matriz metálica fundida. Em ambos os casos, bolhas são formadas na superfície do fundido, que são aprisionadas e resfriadas para criar vazios.

Quando o método de espumação indireta é utilizado, o metal fundido não é espumado diretamente; em vez disso, certos precursores, como espumas de polímero ou partículas inorgânicas e esferas ocas de baixa densidade, são usados ​​para moldar o metal fundido em uma espuma. Processamento líquido, permitindo a produção em massa deespumas metálicasEm forma de folha, carece de estabilidade e controlabilidade. Como resultado, formas quase definitivas são difíceis de produzir. A diversidade de materiais que podem ser usados ​​para formar espumas por este método também é muito limitada.

A formação de espuma em estado sólido pode ser definida como um processo de fabricação de espumas metálicas que mantém a temperatura de processamento dentro da faixa de temperatura de fusão do material base. As espumas metálicas são preparadas pela introdução do agente de expansão diretamente no metal sólido misturado (porosidade intrínseca) ou pela integração do pó metálico em torno de um molde temporário pré-tratado com vazios (porosidade extrínseca). Embora os processos em estado sólido sejam controlados de forma mais confiável, eles são caros. As indústrias de manufatura atuais são muito críticas na seleção de produtos para sua manufaturabilidade.

Espumas metálicassão um novo tipo de material leve e poroso, constituído por poros ou vazios dentro de um metal sólido. Os poros são geralmente criados dentro do material de base de forma descontrolada, seguindo diferentes rotas de processo para formar uma estrutura metálica porosa altamente aleatória. A fração volumétrica dos poros resultantes é muito alta em comparação com o material de base, o que torna o material leve. Além de seu baixo peso, o material oferece uma gama de outras propriedades estruturais excepcionais: uma alta relação resistência-peso e excelente amortecimento de vibração e potencial de absorção de ruído. Para incorporar espuma metálica em qualquer indústria, ela deve ser intimamente integrada a um processo de fabricação confiável. Metais espumados são caracterizados por alta rigidez e baixa resistência à tração e são propensos a fraturar sob carga. Portanto, os processos de fabricação convencionais não são convenientes para processar a forma geral da fabricação de espuma metálica. Como resultado, a adoção generalizada de espumas metálicas é dificultada. O método de processamento a laser é um método que utiliza uma fonte de calor precisa, um laser, para processar o material em vez de uma carga mecânica.