Сэндвич из алюминиевой пены

Сэндвич-панель из алюминиевой пены (AFS) представляет собой сэндвич-панель , состоящую из двух металлических плотных лицевых листов и металлического пенного сердечника из алюминиевого сплава. AFS является инженерным конструкционным материалом благодаря своему соотношению жесткости к массе и способности поглощать энергию, идеально подходящим для таких применений, как корпус высокоскоростного поезда . ^[1]

С точки зрения соединения облицовочных листов и пенопластового сердечника обработка AFS подразделяется на два способа – соединение ex-situ и in-situ. ^[2]

Склеивание ex-situ достигается путем склеивания лицевых листов с алюминиевой пеной с помощью клеевого соединения, пайки или диффузионной сварки. Пены, используемые в этом методе, являются либо закрытыми, либо открытыми ячейками. Когда используется закрытая ячейковая пена, то она производится из алюминиевых сплавов либо методом жидкого металла (например, Alporas, ^[3] Cymat ^[4] ), либо методом порошковой металлургии ^[2] . Сердцевина из открытоячеистой пены изготавливается из алюминия и других металлов. Лицевые листы выбираются из различных алюминиевых сплавов и других металлов, таких как сталь.

Для скрепленных на месте облицовочных листов сердцевиной является пена с закрытыми ячейками. Целью скрепления на месте является создание металлической связи между пенопластовым сердечником и облицовочными листами. Это достигается тремя способами. Вспениваемый прекурсор расширяется между двумя облицовочными листами. Когда жидкая пена вступает в контакт с твердыми облицовочными листами, устанавливается металлическая связь. Это трудно реализовать, поскольку окисление как алюминиевых облицовочных листов, так и пены препятствует образованию прочной связи. Существует также риск расплавления облицовочных листов. Эта процедура успешна, когда в качестве облицовочных листов вместо алюминия используется сталь, в то время как пенопластовый сердечник — алюминий. ^[5]

Другая стратегия заключается в быстром затвердевании поверхности вспениваемого расплавленного металла до того, как он сможет вспениться в плотную оболочку, в то время как внутренняя часть металла эволюционирует в структуру пены. Этот процесс приводит к образованию структуры пены интегрального типа. ^[6] Интегральный сэндвич из пены изготавливается из алюминиевых сплавов (AlCu4, AlSi9Cu3) и магниевых сплавов (AZ91, AM60). ^{[6] [7] [8]} В этом процессе материал для сердцевины и лицевого слоя один и тот же.

Третий способ достижения связи на месте состоит в уплотнении металлических порошков вместе с лицевыми листами. Эта сборка сэндвич-компакта проходит несколько этапов прокатки для достижения желаемой толщины прекурсора и лицевого листа. После чего этот трехслойный композит нагревается для преобразования основного слоя в пену. ^{[2] [9]} Температура плавления материала лицевого листа выше температуры плавления вспениваемого материала-прекурсора. Состав прекурсора обычно представляет собой сплавы Al-Si, Al-Si-Cu или Al-Si-Mg, в то время как лицевые листы представляют собой алюминиевые сплавы серий 3xxx, 5xxx и 6xxx.

Из склеенных на месте AFS можно изготовить сложную 3D-форму. В случае второго типа, то есть интегрального формования пены, желаемая геометрия вспененной детали достигается путем проектирования формы, внутри которой отливается пена. ^[10]

В случае третьего типа трехслойный композитный прекурсор преобразуется перед вспениванием. Нагрев такой детали приводит к получению трехмерной пенопластовой детали. ^{[2] [9]} Трехслойные композитные панели AFS также преобразуются после вспенивания путем ковки. Если AFS изготовлен из термообрабатываемых сплавов, прочность дополнительно повышается за счет упрочнения старением . ^[2] Для соединения двух деталей AFS или соединения детали AFS с металлической деталью используются несколько технологий соединения, таких как лазерная сварка , сварка TIG , сварка MIG , клепка и т. д. ^{[11] [12]}

• Томас Хипке, Гюнтер Ланге, Рене Посс: Taschenbuch für Aluminiumschäume. Aluminium-Verlag, Дюссельдорф, 2007 г., ISBN  978-3-87017-285-5 .
• Ханнелоре Диттмар-Ильген: Metalle lernen schwimmen. В: Dies.: Wie der Kork-Krümel ans Weinglas kommt. Хирцель, Штутгарт 2006, ISBN 978-3-7776-1440-3 , S. 74.