Сэндвич из алюминиевой пены
Сэндвич из алюминиевой пены (AFS) — это сэндвич-панель , состоящая из двух металлических плотных лицевых листов и сердцевины из металлического пенопласта, изготовленной из алюминиевого сплава. AFS является инженерным конструкционным материалом благодаря своему соотношению жесткости к массе и способности поглощать энергию, идеальному для применения, например, в обшивке высокоскоростного поезда . [1]
Производство и материалы
[ редактировать ]Что касается склеивания лицевых листов и пенопласта, обработка AFS подразделяется на два способа – склеивание на месте и на месте. [2]
AFS, приклеенный на месте
[ редактировать ]Соединение ex-situ достигается путем склеивания лицевых листов с алюминиевой пеной методом клеевого соединения, пайки или диффузионной сварки. Пены, используемые в этом методе, бывают либо с закрытыми, либо с открытыми порами. Когда используется пена с закрытыми порами, ее производят из алюминиевых сплавов либо методом жидкого металла (например, Alporas, [3] Саймат [4] ) или методом порошковой металлургии [2] маршрут. Пенопласт с открытыми порами также изготавливается из алюминия и других металлов. Лицевые листы выбираются из различных алюминиевых сплавов и других металлов, например стали.
AFS, приклеенный на месте
[ редактировать ]Для лицевых листов, склеенных на месте, сердцевина представляет собой пенопласт с закрытыми порами. Целью склеивания на месте является создание металлического соединения между пенопластовым сердечником и лицевыми листами. Это достигается тремя способами. Вспенивающийся предшественник вспенивается между двумя лицевыми листами. Когда жидкая пена вступает в контакт с твердыми лицевыми листами, устанавливается металлическая связь. Это трудно реализовать, поскольку окисление как алюминиевых лицевых листов, так и пенопласта препятствует образованию прочного соединения. Также существует риск расплавления лицевых листов. Эта процедура успешна, когда в качестве лицевых листов вместо алюминия используется сталь, а пенопластовый сердечник — алюминий. [5]
Другая стратегия состоит в том, чтобы быстро затвердеть поверхность вспенивающегося расплавленного металла до того, как он сможет вспениться и превратиться в плотную оболочку, в то время как внутренняя часть металла превратится в пенистую структуру. В результате этого процесса получается структура пены цельного типа. [6] Цельный пенопластовый сэндвич изготавливается из алюминиевых сплавов (AlCu4, AlSi9Cu3) и магниевых сплавов (AZ91, AM60). [6] [7] [8] В этом процессе материал сердцевины и лицевой пластины один и тот же.
Третий способ достижения склеивания на месте заключается в уплотнении металлических порошков вместе с лицевыми листами. Этот сэндвич-компактный узел проходит несколько стадий прокатки для достижения желаемой толщины исходного материала и лицевой стороны. После чего этот трехслойный композит нагревают, чтобы превратить основной слой в пену. [2] [9] Температура плавления материала лицевого листа выше температуры плавления вспенивающегося материала-предшественника. Состав предшественника обычно представляет собой сплавы Al-Si, Al-Si-Cu или Al-Si-Mg, а лицевые листы представляют собой алюминиевые сплавы серий 3xxx, 5xxx и 6xxx.
Предварительная и постобработка панелей AFS
[ редактировать ]Из склеенного AFS на месте можно изготовить сложную трехмерную форму. В случае второго типа, т.е. цельного формования пенопласта, желаемая геометрия вспененной детали достигается за счет проектирования формы, внутри которой отливается пенопласт. [10]
В случае третьего типа трехслойный композитный предшественник перед вспениванием подвергается изменению формы. Нагрев такой детали приводит к получению детали из пенопласта трехмерной формы. [2] [9] Трехслойные композитные панели AFS также подвергаются изменению формы после вспенивания путем ковки. Если AFS изготовлен из термообрабатываемых сплавов, прочность дополнительно повышается за счет старения . [2] Чтобы соединить две детали AFS или соединить деталь AFS с металлической деталью, используются несколько технологий соединения, такие как лазерная сварка , сварка TIG , сварка MIG , клепка и т. д. [11] [12]
Литература
[ редактировать ]- Томас Хипке, Гюнтер Ланге, Рене Посс: Мягкая обложка для пеноалюминия. Издательство «Алюминий», Дюссельдорф, 2007 г., ISBN 978-3-87017-285-5 .
- Ханнелоре Диттмар-Ильген: Металлы учатся плавать. В: Это.: Как крошка пробки попадает в бокал. Хирцель, Штутгарт 2006 г., ISBN 978-3-7776-1440-3 , стр. 74.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Баллесер, Роберт (30 декабря 2014 г.). «Алюминиевая пена» . twit.tv/show/padres-corner/18 . ТВиТ.tv. Проверено 31 декабря 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Дж. Банхарт, Х. В. Зилигер, Сэндвич-панели из алюминиевой пены: производство, металлургия и применение, Advanced Engineering Materials, 2008, 10:793-802.
- ^ А. М. Харт, Н. А. Флек, М. Ф. Эшби, Усталостная прочность сэндвич-балок с пенопластовым сердечником из алюминиевого сплава, Международный журнал усталости, 2001, 23: 499-507.
- ^ И. Эльнасри, Х. Чжао, И. Жирар, Перфорация сэндвич-панелей с алюминиевым пенопластом под ударной нагрузкой, Journal of Physique, 2006, 134:921-927.
- ^ Р. Нойгебауэр, К. Лис, Дж. Холфельд, Т. Хипке, Адгезия в сэндвичах с сердцевиной из алюминиевого пенопласта, Производственные исследования и разработки, 2007, 1: 271-278.
- ^ Перейти обратно: а б К. Кёрнер, М. Хиршманн, В. Браут, Р. Ф. Сингер, Стабилизация эндогенных частиц при производстве интегральной магниевой пены, Advanced Engineering Materials, 2004, 6:385-390.
- ^ HD Кунце, Дж. Баумайстер, Дж. Банхарт, М. Вебер, Технология P/M для производства металлических пен, Powder Metallurgy International, 1993, 25: 182-185.
- ^ Х. Вилер, К. Кёрнер, Р. Ф. Сингер, Формование алюминия под высоким давлением из пеноматериала - технология процесса, Advanced Engineering Materials, 2008, 10: 171-178. два : 10.1002/адем.200700267
- ^ Перейти обратно: а б HW Seeliger, Сэндвич из алюминиевой пены (AFS), готовый к выпуску на рынок, Advanced Engineering Materials, 2004, 6:448-451.
- ^ Кэролин Кернер, Книга - Интегральное формование пенопласта из легких металлов: технология, физика пены и моделирование пены, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008, стр.19.
- ^ HW Seeliger, Производство компонентов сэндвича из алюминиевой пены (AFS), Advanced Engineering Materials, 2002, 4:753-758.
- ^ Книга - Справочник по ячеистым металлам: производство, обработка, применение, Редакторы: HP Degischer, B Kriszt, Wiley-VCH Verlag, 2002, стр.119.