Wie ist der Aluminiumschaum mit dem Werkstoff verbunden?

Bindung ist eine PhySicVerbindungsmethode, bei derAluminiumschaum und Plattenverbunden sind. Es ist ein einfacher Prozess, der hochpräzise Produkte hervorbringt. Die Oberflächenreinigung von AluminiumSchaumund Platten vor dem Verkleben ist relativ aufwendig. Klebstoffe weisen zudem eine geringe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit auf, und die Bindungsfestigkeit ist relativ gering, was die Entwicklung dieses Verfahrens einschränkt. Im Vergleich zum Verkleben verbessert Schweißen die Bindungsfestigkeit der Grenzfläche deutlich. Löten und Laserschweißen sind derzeit Gegenstand intensiver Forschung.

Lötverfahren

Hartlöten ist ein weitverbreitetes Schweißverfahren fürAluminiumschaum-Sandwichmaterialien. Der Schlüssel zu dieser Methode liegt in der Auswahl des geeigneten Lötmaterials und dem Entfernen der Oxidschicht von der Oberfläche des Aluminiumschaums. Aufgrund der Elektrodenpotenzialdifferenz zwischen der Lötverbindung und dem Grundmaterial des Aluminiumschaums kann leicht elektrochemische Korrosion auftreten, die zu geringer Hitzebeständigkeit und geringer Verbindungsfestigkeit führt. Wang Hui et al. verwendeten Stickstoffschutz, um die Stabilität von Lötverbindungen zu verbessern. Ihre Forschung ergab, dass sich an der Schnittstelle kein durchgehender Film bildete; stattdessen bestand dieser aus Kontaktpunkten an den Rändern der Endporen. Bei Verwendung einer Zn-Al-Cu-Legierung als Lötmaterial bietet der Schweißprozess selbst eine gewisse Entschichtungsfunktion und vermeidet so Korrosionsprobleme durch mechanisches Abkratzen. Der Einsatz einer Legiertechnik in Kombination mit Ultraschallvibrationen während des Schweißens stellt sicher, dass das Lötmaterial die Poren gleichmäßig füllt, wodurch letztlich eine metallurgische Sandwichplatte zwischen dem Lötmaterial und der Aluminiumplatte sowie dem Lötmaterial und dem Aluminiumschaum entsteht. Chen Nannan et al. verwendete eine Verbundschicht aus Kupferfolie, Aluminiumblech und Kupferfolie als Zwischenschicht und optimierte die Schweißtemperatur, um die Poren gleichmäßig zu füllen, und stellte schließlich eine metallurgische Sandwichplatte aus dem Lötmaterial und der Aluminiumplatte sowie dem Lötmaterial und Aluminiumschaum her. Song Yufeng verwendete eine Al-Si-basierte Legierung als Lötmaterial und reine Aluminiumplatten als Platten. Sie löteten Sandwichplatten aus Aluminiumschaum und führten ein orthogonales Experiment durch, um die Auswirkungen von Schweißtemperatur, -zeit und -glühprozess auf die Leistung der Sandwichplatte zu untersuchen. Die optimalen Prozessparameter waren: eine Schweißtemperatur von 640 °C, eine Zeit von 15 Min. und Spannungsglühen bei 400 °C für 30 Min. Außerdem zeigte ein Vergleich der Fehler bei bei 400 °C gelöteten und geklebten Proben, dass das Lötverfahren bei hohen Temperaturen eine bessere Stabilität aufwies als das Klebeverfahren.

Laserschweißverfahren

Beim Laserschweißen wird ein hochintensiver, energiereicher Laserstrahl auf eine Metalloberfläche gerichtet, diese geschmolzen und anschließend die Teile miteinander verbunden. Zu den Vorteilen dieses Verfahrens gehören minimale Werkstückverformung nach dem Schweißen, hohe Produktionseffizienz und die Möglichkeit einer kontinuierlichen Produktion. Zhang Di et al. fügten die Aluminiumlegierung 6061 zwischenAluminiumschaum(mit 70 % Porosität) und der Platte. Sie nutzten die Hitze eines Laserstrahls, um die Aluminiumlegierung 6061 zu schmelzen, sodass sie in die Poren des Aluminiumschaums eindringen konnte, wodurch eine bessere Schweißung erreicht wurde. Die Zugfestigkeit der Schweißverbindung lag bei 2,97 MPa und entsprach damit nahe der Festigkeit des Aluminiumschaums selbst. Beim Laserschweißen ist die Absorption der Laserenergie durch das Grundmaterial des Aluminiumschaums jedoch aufgrund der Reflexion an den Porenwänden und des begrenzten Porenraums im Aluminiumschaum begrenzt. Unter Einwirkung einer Hochtemperatur-Wärmequelle können die inneren Poren des Aluminiumschaums durch Wärmeabsorption und Schmelzen kollabieren, wodurch eine dichte, breite Schweißzone entsteht. Das Laserschweißen befindet sich noch in der frühen Entwicklungsphase und es ist noch ein langer Forschungsweg vor ihm, bevor es in der industriellen Produktion eingesetzt werden kann.