Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” Dipartimento di Ingegneria Meccanica 1 I metalli...
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Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”Dipartimento di Ingegneria Meccanica
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