Výskum mechaniky lisovania plastov penových kovových materiálov

S rozvojom ekonomiky a pokrokom spoločnosti sa priemyselná technológia rýchlo rozvíjala. Vývoj kompozitných materiálov a skúmanie nových materiálov sú dôležité témy v dnešnej priemyselnej oblasti. Ako nový typ materiálu v porovnaní s tradičnými kovovými materiálmi a poréznymi polymérnymi materiálmi má kovová pena nielen vlastnosti funkčných materiálov, ale zohľadňuje aj vlastnosti konštrukčných materiálov. Má zjavné výhody a široké možnosti rozvoja. V súčasnosti sa penové kovové materiály uplatňujú v mnohých oblastiach ako je automobilový priemysel, stavebníctvo, letectvo a stali sa jednou z kľúčových tém výskumu v oblasti nových materiálov.

1. Charakteristika kovovej peny

Penový materiál má kovovú kostru a póry. V porovnaní s tradičnými kovovými materiálmi má základné vlastnosti, ako je tradičná zvárateľnosť kovu a má tiež veľký počet vnútorných pórov. Práve kvôli existencii týchto vnútorných pórov má penový kov svoje výhody.

1.1 Priepustná

Pretože kovová pena má veľký počet pórov, ale veľký podiel zaberá aj počet uzavretých buniek, pretože priepustnosť má iba štruktúra priechodných pórov, takže uzavreté póry majú veľký vplyv na priepustnosť. Priepustnosť zároveň súvisí aj s veľkosťou veľkosti pórov a vlastnosťami permeátu.

1.2 Zníženie hluku a tlmenie nárazov

Štruktúra priechodných{0}odier v kovovej pene dokáže premeniť prichádzajúce zvukové vlny a vibrácie na tepelnú energiu a rozptýliť ju. Výkon tlmenia hluku a tlmenia nárazov priamo súvisí s výškou jeho pórovitosti a veľkosťou jeho priemeru. Penový kov je zároveň odolnejší ako azbest a iné materiály a má vyššiu pevnosť a lepšiu retardáciu horenia.

1.3 Tepelná vodivosť

Tepelná vodivosť kovovej peny je lepšia ako u kovových materiálov a nižšia ako u tepelne izolačných materiálov a jej tepelná vodivosť priamo súvisí s jej pórovitosťou. Štruktúra uzavretých -buniek má lepšiu tepelnú izoláciu ako štruktúra s priechodnými{1} dierami. V konvekčných podmienkach môže zvýšenie pórovitosti a rozšírenie veľkosti pórov zlepšiť konvekčnú kapacitu prenosu tepla.

1.4 Elektrické vlastnosti

Vďaka štruktúre pórov je tlmenie veľmi dobré. Ak je vysokomolekulárny polymér vyplnený v póroch, tlmiace vlastnosti sa môžu účinne zlepšiť. Pri kovových penách tlmiace vlastnosti priamo súvisia s veľkosťou povrchu.

2. Konštrukčná forma kovových penových materiálov

Keď ľudia študujú a používajú konštrukčné materiály, musia najprv zvážiť mechanické vlastnosti materiálov. Preto sú mechanické vlastnosti dôležitým parametrom pre hodnotenie vlastností materiálu. Aby ľudia mohli uskutočniť-hĺbkový výskum mechanických vlastností samotného materiálu, musia najprv pochopiť štruktúru a morfológiu materiálu.

Hlavným telom kovového penového materiálu je kovová kostra a póry, pričom póry obsahujú dva typy priechodných -dier a uzavretých{1}} buniek. Štruktúra cez-diery sa tiež nazýva otvorená bunka, to znamená, že jeden vzduchový otvor vo vnútri penového kovu je otvorený a vzduchové otvory sú navzájom spojené. Póry uzavretej-bunkovej štruktúry sú uzavreté a navzájom nezávislé a sú oddelené od základného kovu. Treba poznamenať, že uzavreté bunky a otvorené bunky koexistujú vo väčšine štruktúr s obsahom kovovej peny.

Nosná konštrukcia svahového kovu môže byť rozdelená na steny otvorov, rebrá a spoje. V otvorenej-bunkovej štruktúre sú póry prepojené a izolované steny pórov sú neúplné, zatiaľ čo uzavretá-bunková štruktúra izoluje póry úplnou stenou pórov. Keď je stena pórov oveľa tenšia ako stena rebra, vplyv steny pórov na celkové mechanické vlastnosti kovového penového materiálu je veľmi slabý a možno to považovať za kvázi-otvorenú bunkovú štruktúru.

3. Tlakovo-mechanické vlastnosti penových kovových materiálov

3.1 Správanie pri statickej kompresii

Krivka napätia-deformácie materiálu kovovej peny je rozdelená do troch etáp (pozri obrázok 1): prvou fázou je fáza elastickej deformácie, druhou fázou je fáza plató klzu a treťou fázou je kolaps etapa zhutňovania. Na začiatku je napätie malé a centrovanie napätia-deformácie je lineárna elasticita; potom sa napätie ďalej zvyšuje a napätie je vo fáze plató, takmer v stave konštantnej alebo malej zmeny, a nakoniec, s kontinuálnym vytláčaním vnútorných otvorov penového kovového materiálu zlisovaného k sebe, je materiál v zhutnený stav s rýchlym nárastom napätia. Pri pôsobení tlakovej sily je deformačným mechanizmom penového kovového materiálu hlavne ohýbanie hranola a ohýbanie a rozťahovanie fólie steny otvoru. Niektoré otvory v materiáli sú však samy o sebe slabé. Keď sa napätie koncentruje v lokálnej polohe, pôvodne slabé otvory sú najprv rozdrvené pôsobením extrúzie a potom sú susedné otvory poháňané, aby pokračovali v drvení, čím sa vytvorí sekvenčný prevod. Situácia nakoniec viedla k vytvoreniu „deformačnej zóny“. Pri kontinuálnom rozširovaní "deformačnej zóny", kedy expanzia a prenos napätia pri porušení pôsobí na celý materiál, sa prejavuje drvením celého materiálu. Je vidieť, že kompresná plastická deformácia kovového penového materiálu je postupne zničená vrstvou--prenosom vrstiev.

Experimentálne výsledky ukazujú, že keď je materiál z kovovej peny vystavený tlakovej sile, fáza elastickej deformácie je veľmi krátka a keď napätie dosiahne 2 percentá, vstúpi do obdobia plató klzu, to znamená pre kovovú penu. materiál, medza klzu a medza klzu sú rovnaké.

3.2 Správanie pri dynamickej kompresii

Vďaka vlastnostiam kovovej peny-absorbujúcej otrasy je to dobrý{1}}absorbčný a tlmiaci materiál používaný pri mnohých príležitostiach. Skúmanie mechanických vlastností kovovej peny pri dynamickom tlakovom zaťažení je horúcou témou v oblasti nových materiálov. V porovnaní s mechanickými vlastnosťami pri statickom tlakovom zaťažení sú mechanické vlastnosti dynamického tlakového zaťaženia zložitejšie. Dynamická kompresia musí plne zvážiť sériu dynamických efektov vrátane zotrvačných efektov a efektov rýchlosti deformácie. Podľa mechanizmu tlakovej deformácie penového kovového materiálu sa medza klzu materiálu zlepšuje, keď je rýchlosť deformácie vyššia. V podmienkach statického tlakového zaťaženia kovový penový materiál podlieha tlakovej deformácii vrstvu po vrstve a jedna vrstva stien pórov podlieha deformácii ohybom, to znamená prvej fáze plastickej deformácie až po kolaps druhej vrstvy pórov. Pri pôsobení sa zrúti vrstva po vrstve, až kým sa všetky póry neohnú a nezhutnia do hustoty. Tento proces deformácie nie je rovnomerný a v určitej časti je nestabilný. Potom v podmienkach dynamického tlakového zaťaženia narastá napätie a spevnenie materiálu ovplyvňujú najmä dva faktory. Jedným z nich je, že pri kontinuálnom zvyšovaní rýchlosti nárazu sú póry na povrchu nárazu pevnejšie zhutnené, takže medza klzu neustále rastie. Druhým je, že dynamická kompresia má výraznú lokalizačnú vlastnosť, vďaka ktorej sa zvyšuje rýchlosť deformácie zóny plastickej deformácie kompresie a účinok mikro-zotrvačnosti vedie k zvýšeniu symetrických a asymetrických spôsobov deformácie.