Indukčné zváranie spája kompozitné kovové peny bez narušenia ich vlastností
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 21. 12. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Kompozitné kovové peny sú zaujímavé materiály, ktoré prinášajú niekoľko veľkých výhod oproti tradičným pevným kovom. A hoci zváranie kompozitných kovových pien zvyčajne predstavuje určité výzvy, teraz sa zistilo, že použitie alternatívneho typu zvárania funguje prekvapivo dokonale.
Kompozitné kovové peny sa zvyčajne skladajú z dutých guľôčok vyrobených z jedného typu kovu, ktoré sa nachádzajú v pevnej matrici zloženej buď z rovnakého alebo iného kovu. Jednou z ich najlepších vlastností je skutočnosť, že majú tendenciu byť ľahšie ako bežné pevné kovy, pričom poskytujú porovnateľnú pevnosť. V priebehu niekoľkých posledných rokov sa navyše zistilo, že môžu zastavovať guľky, blokovať žiarenie a izolovať proti vysokým teplotám.
Bohužiaľ, keď sú oddelené kusy kompozitných kovových pien zvarené dohromady konvenčnými metódami, v bode zvaru strácajú požadované vlastnosti.
„Tradičné tavné zváranie používa plnivo na spojenie dvoch kusov kovu,“ povedal profesor strojného a leteckého inžinierstva Afsaneh Rabiei zo Štátnej univerzity v Severnej Karolíne. „Toto je problematické, pretože kov, ktorý sa taví na roztavenie dvoch kusov kompozitných kovových pien, je pevný, takže mu chýbajú požadované vlastnosti kompozitných kovových pien na oboch jeho stranách. Okrem toho akýkoľvek typ zvárania, ktorý využíva priame teplo na roztavenie kovu, vedie k určitej pórovitosti v časti kompozitných kovových pien, ktoré sa vypĺňajú.“
Pri hľadaní alternatívy sa Rabiei a kolegovia pozreli na menej používanú techniku známu ako indukčné zváranie. Stručne povedané, využíva vysokofrekvenčný elektrický prúd na napájanie indukčnej cievky, čím sa vytvára vysokofrekvenčné elektromagnetické pole, ktoré spôsobuje, že sa určité kovy zahrievajú na bod topenia.
Laboratórne testy ukázali, ako pórovitosť kompozitných kovových pien funguje v prospech pri indukčnom zváraní. Po prvé, elektromagnetické pole sa mohlo dostať hlboko do materiálu, pretože tam bolo menej pevného kovu, cez ktorý muselo toto pole prejsť. Okrem toho dutiny v kompozitnej kovovej pene zabránili šíreniu tepla z miesta zvaru, takže materiál sa roztavil len priamo na spoji.
„Je to dôležitý krok vpred, pretože vlastnosti kompozitnej kovovej peny ju robia atraktívnou pre širokú škálu aplikácií, ale je nevyhnutné mať prostriedky na zváranie komponentov kompozitnej kovovej peny bez toho, aby sa zhoršili vlastnosti, ktoré ju robia atraktívnou,“ povedal Rabiei.
Článok o výskume bol nedávno publikovaný v magazíne Advanced Engineering Materials.
