Herstellungsverfahren und Probleme von Aluminiumschaum-Sandwichplatten

Die Vorbereitung vonAluminiumschaum-Sandwichplattenist insgesamt in zwei Kategorien unterteilt. Die erste Kategorie besteht darin, zuerst den Aluminiumschaum vorzubereiten und dann den Aluminiumschaum mit dem zu verbindenMetallDie Herstellung von Aluminiumschaum-Sandwichplatten erfolgt auf verschiedene Weise, z. B. durch Kleben, thermisches Oberflächenspritzen und Schweißen. Bei der zweiten Methode wird ein vorgefertigter Körper aus Aluminiumschaum-Sandwichplatten hergestellt. Anschließend wird der vorgefertigte Körper erhitzt, um die Kernschicht aufzuschäumen. Nach der Fertigstellung des Schaums wird der Schaum abgekühlt. Zu den gängigen Herstellungsverfahren gehören Heißpressen, pulvermetallurgisches Schäumen, Walzen, Beschichten und Schäumen.

1. Klebeverbindung

Unter Kleben versteht man die Herstellung von Sandwichpaneelen durch Verkleben von Aluminiumschaum mit Metallplatten mithilfe geeigneter Klebstoffe. Der Klebeprozess übernimmt die PhySical Verbindung zur Herstellung der Sandwichplatte, und das Verfahren hat die Vorteile der einfachen Verfahren und hohe Produktionspräzision. Allerdings aufgrund der strukturellen Eigenschaften der hohen Porosität vonAluminiumschaum, das Entfernen von Verunreinigungen in den Löchern auf der Oberfläche des Aluminiumschaums ist relativ schwer; bei dieser Verbindungsmethode werden die Platte und die Kernschicht hauptsächlich an den Öffnungszinken verklebt und die tatsächliche effektive Klebefläche ist klein, was zu einer geringen Klebefestigkeit der Sandwichstruktur führt; der Klebstoff versagt bei hohen Temperaturen oder in stark korrosiven Umgebungen, was zur Trennung der Kernschicht von der Platte und zur Zerstörung der Struktur führt.

2. Schweißverbindung

Schweißverfahren zur Herstellung von Aluminiumschaum-Sandwichplatten umfassen Laserschweißen, Ultraschall-Torsionsschweißen und Hartlöten. Beim Laserschweißen wird die hohe Wärmeenergie eines Lasers genutzt, um die Oberflächenschicht von Plattenmaterialien und Aluminiumschaum zu schmelzen, abzukühlen und die beiden Verbundwerkstoffe miteinander zu verbinden. Die Punktschweißposition und die Schweißsequenz sind in Abbildung 1 dargestellt. Laserschweißen ist hochpräzise und ermöglicht eine effektive Kontrolle des Schmelzbereichs. Obwohl dieses Verfahren im Dauerbetrieb eingesetzt werden kann, ist die Effizienz gering und die Produkthaftung gering. Das Prinzip des Ultraschall-Torsionsschweißens besteht darin, zwei Materialien durch Ultraschallenergie miteinander zu verbinden. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine bestimmte Schweißfläche, und es ist nicht möglich, alle Zielflächen vollständig zu verschweißen, was den Einsatz in der Produktion einschränkt. Die Lötverbindung wird durch die oxidierte Schicht des Aluminiumschaums beeinträchtigt, daher ist es wichtig, die oxidierte Schicht zu entfernen. Bei der Anwendung von Lötverfahren ohne Lötflussmittel ist dies unerlässlich.SchaumaluminiumBei Sandwichplatten sollten einige Korrosionsschutzmaßnahmen berücksichtigt werden, um eine Korrosion von Zinklegierungen und anderen Legierungen mit Aluminium zu verhindern. Darüber hinaus haben die mit dieser Methode verbundenen Teile nur Lochzinken, wodurch die Verbindungsfestigkeit verringert wird.

3. Oberflächen-Thermospritzverfahren

Der Beschichtungsprozess erfordert in der Regel eine hohe Ebenheit der Bauteiloberfläche und eignet sich daher nicht für komplexere Strukturen. Thermisches Spritzen ist eine Oberflächentechnologie, die durch das Schmelzen von Drähten oder Pulvern realisiert wird. Bei diesem Verfahren wird das geschmolzene Material durch einen Luftstrahl beschleunigt und auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils übertragen. Dies ermöglicht die Bearbeitung von Bauteilen mit komplexen Formen. Die Wärmequelle ist in der Regel ein Lichtbogen. Aufgrund der Komplexität des Prozesses ist die industrielle Umsetzung dieses Verfahrens jedoch schwierig.

4. Heißpressen - Pulvermetallurgisches Schäumverfahren

Bei diesem Verfahren wird zunächst das zum Aufschäumen verwendete Kernschichtpulver in die Platte eingebracht. Anschließend werden beide Teile gemeinsam in die Form gelegt und mit einer hydraulischen Presse kaltgepresst. Anschließend werden die Rohlinge etwa eine Stunde lang bei 450 °C gehalten und anschließend heißgepresst, um vorgefertigte Rohlinge für das Aufschäumen zu erhalten. Der Vorformling wird anschließend in einer geschlossenen Form erhitzt und aufgeschäumt. Nach dem Abkühlen entsteht die Sandwichplatte. Die Verwendung der Form bei diesem Verfahren schränkt die Größe der fertigen Aluminiumschaum-Sandwichplatte ein.

5. Roll-Coating-Schäumverfahren

Bei diesem Verfahren wird das Ausgangspulver mithilfe geeigneter Walzmittel aufgeschäumt, um das Kernmaterial herzustellen. Anschließend werden die Platte und das vorgefertigte Kernmaterial gewalzt und beschichtet, um vorgefertigte Rohlinge zu erhalten. Nach dem Abkühlen wird geschäumt, um die gute Struktur der Sandwichplatte zu erhalten. Dieses Verfahren zur Herstellung von Produkten mit hoher Bindungsfestigkeit ermöglicht eine kontinuierliche Produktion, muss jedoch zwei technische Schwierigkeiten überwinden: Zum einen muss das Pulver verdichtet werden, zum anderen ist die effektive Kombination von Kernmaterial und Plattenwalzung erforderlich.