Caratteristiche: Bassa densità Elevata resistenza specifica

Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”Dipartimento di Ingegneria Meccanica

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I metalli cellulari a celle chiuse ed aperte stanno conquistando un grande interesse per via dell’unicità delle loro applicazioni nelle tecnologie più disparate. Essi combinano in un unico elemento interessanti proprietà.

Caratteristiche:•Bassa densità•Elevata resistenza

specifica•Resilienza (protezione

contro gli urti)•Interessanti proprietà di

scambio termico (scambiatori di calore)

•Assorbimento acustico

Le schiume metalliche


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•Metallo liquido: produzione componenti a geometria semplice (pannelli,…)•Espansione da semisolido: produzione componenti a geometria complessa in stampo chiuso•Sistemi a celle aperte: scambio di calore

Tecnologie da metallo liquido


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Tecnologie da metallo liquido


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Schiumatura da preformati polimerici


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Scambio termico

Il trasporto di calore materiali estremamente porosi, quali le schiume metalliche a celle aperte è stato solo recentemente oggetto di studi. Si ritiene che tali materiali possano fornire dei vantaggi notevoli nel trasporto di calore. La motivazione si attribuisce all’alto rapporto superficie - volume che caratterizza tali materiali e ad un miglioramento delle condizioni di scambio dovuto alla tortuosità presenti all’interno di questi materiali


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Processo a stampo chiuso - SemisolidoUna polvere metallica (Al) e un agente schiumante (TiH2) vengono miscelati e successivamente compattati con l’obiettivo di ottenere un precursore destinato al trattamento termico

Il precursore ottenuto viene riscaldato in

forno fino alla temperatura di

fusione

precursore


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Base di partenza scientifica

Parametri di processo:

quantità di agente schiumante, TiH2

quantità di stabilizzante, SiC

temperatura di trattamento, T

tempo di permanenza in forno, tf

fattori = 4

livelli = 4 % TiH2 % SiC T (°C) tf (min)

I 0.25 2 700 6

II 0.50 2.5 750 8

III 0.75 3 800 10

IV 1 3.5 850 12

pressione di compattazione, p = 400 MPa fissata


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Campagna sperimentale

La preparazione dei precursori Gruppo

% SiC % TiH2 n° precursori

1 2 0.25 16

2 2.5 0.25 16

3 3 0.25 16

4 3.5 0,25 16

5 2 0.5 16

6 2.5 0.5 16

7 3 0.5 16

8 3.5 0.5 16

9 2 0.75 16

10 2.5 0.75 16

11 3 0.75 16

12 3.5 0.75 16

13 2 1 16

14 2.5 1 16

15 3 1 16

16 3.5 1 16

Parametri costanti

d 10 mmh 5 mmpeso 1 g

256 precursori


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Effetti dell’agente schiumante


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0.5% TiH2 fissato repliche = 4

fattori = 3

livelli = 5 Pressione (MPa) Tempo (min.) Temperatura (°C)

I 300 5 700

II 350 8 750

III 400 10 800

IV 450 12 850

V 500 15 900

Effetti dei parametri di processo


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Analisi dei risultati

Analisi ANOM: MEP – IP

Main Effect Plot

T = 750°C

tf = 8 min.

TiH2 = 1%

SiC non influisce su

Interaction plot

T tf - SiC -TiH2

tf SiC- TiH2 - T

TiH2 tf - SiC- T

SiC tf - SiC - TiH2


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Mappe di processo: effetti della pressione e della temperatura


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Multiple regression analysis

E’ stata condotta un’analisi di regressione multipla per trovare il modello matematico migliore per il processo di schiumatura dell’alluminio.

Modellazione degli andamenti sperimentali

587.0491.02

091.0531.077.8 SiCTiHtTr fRelazione analitica

R2 (R squared)Errore della

regressione non accettabile

modello generico ),,,( 4321 ffffyr

4321 fffkfr espresso in forma non lineare

Parametri di processo non modellizzabili

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