Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”
Dipartimento di Ingegneria Meccanica
Le schiume metalliche
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
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Tecnologie da metallo liquido
•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
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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 - Semisolido
Una 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
quantità di agente schiumante, TiH2
Parametri di processo:
quantità di stabilizzante, SiC
temperatura di trattamento, T
tempo di permanenza in forno, tf
pressione di compattazione, p = 400 MPa fissata
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
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Campagna sperimentale
La preparazione dei precursori
Parametri
costanti
d
10
mm
h
5
mm
peso 1 g
256 precursori
Grupp
o
% 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
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Effetti dell’agente schiumante
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Effetti dei parametri di processo
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
0.5% TiH2 fissato
repliche = 4
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Analisi dei risultati
Analisi ANOM: MEP – IP
Interaction
Main
Effect plot
Plot
T
tf
tf - SiC T = 750°C
TiH2
tf = 8 min.
SiC- TiH2 TiH2T= 1%
TiH
tf su
SiC
non
2 influisce
SiC- T
e
SiC
tf - SiC TiH2
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Mappe di processo: effetti della pressione e della
temperatura
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Modellazione degli andamenti sperimentali
Multiple regression analysis
E’ stata condotta un’analisi di regressione multipla per trovare il modello
matematico migliore per il processo di schiumatura dell’alluminio.
r  y( f1 , f 2 , f 3 , f 4 )
modello generico
espresso in forma non lineare
Relazione analitica
R2 (R
squared)



r  kf1 f 2 f 3 f 4

r  8.77T 0.531tf 0.091TiH 2
SiC 0.587
0.491
Errore della
regressione non
accettabile
Parametri di processo non modellizzabili
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