Casting Protokolle für die Herstellung von Aluminium-Schäume Offenzellige vom Replikations Technik und der Auswirkungen auf die Porosität

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, einen Metallschaum durch die Infiltrationsmethode herzustellen. Dies wird erreicht, indem zuerst eine Form mit feinem Natriumchlorid am Boden, Infiltration, Natriumchlorid in der Mitte und einem Aluminiumstab oben geladen wird. Setzen Sie dann den Deckel auf die Kammer.

Der zweite Schritt besteht darin, die Form an einem Ventilsystem zu befestigen und in einen vorgeheizten Ofen zu stellen, um das Aluminium zu schmelzen. Als nächstes wird Argongasdruck auf das geschmolzene Aluminium ausgeübt und in die freien Räume zwischen den infiltrierenden Natriumchloridkörnern gedrückt. Die letzten Schritte bestehen darin, die Form aus dem Ofen zu nehmen und die Schaumprobe zu entnehmen.

Schneiden Sie dann die Probe zu und entfernen Sie das Natriumchlorid in einem Wasserbad. Letztendlich geben das Gewicht und das Volumen der Probe ihre Dichte an und informieren über Änderungen im Protokoll, um Schäume mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erhalten. Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da geringfügige Abweichungen im Verfahren einen großen Einfluss auf das Ergebnis haben.

Stellen Sie in einem ersten Schritt den Ofen auf 20 Grad Celsius pro Minute auf eine Endtemperatur von 740 Grad Celsius ein, wenn er seine Endtemperatur erreicht, beginnen Sie mit der Vorbereitung des Preforms, der Preform wird in eine Form gelegt. Die Form in diesem Experiment ist zylindrisch, 150 Millimeter hoch und hat einen Innendurchmesser von 51 Millimetern. Vor diesem Experiment wurde ein Aluminiumbarren mit kommerzieller Reinheit für die Verwendung in der Form gegossen.

Das Aluminium wird zu einem zylindrischen Stab mit einem Durchmesser von 50 Millimetern umgeformt. Die Stange wird in vier gleiche Teile geschnitten, was für vier Versuche ausreicht. Beginnen Sie als Nächstes mit dem Sammeln des Natriumchlorids, das für die Infiltration verwendet werden soll.

Wählen Sie ein Sieb mit Öffnungen, die etwa so groß sind wie der kleinste akzeptable Durchmesser, und ein weiteres mit Öffnungen, die etwa so groß sind wie der größte Porendurchmesser. Stellen Sie einen Behälter zum Auffangen von gefiltertem Natriumchlorid auf die Bank. Setze das Sieb mit der kleinsten Öffnung darauf.

Platzieren Sie das Sieb mit den größeren Öffnungen darüber an dieser Stelle, fertig, entweder hochreines oder Supermarkt-Natriumchlorid. Geben Sie ca. 500 Gramm Natriumchlorid in ein Gefäß und gießen Sie es in die gestapelten Siebe. Rühren Sie dann die Siebe eine Minute lang nach dem Rühren den Inhalt des oberen Siebs weg.

Entsorgen Sie auch das Natriumchlorid aus dem Bodenbehälter. Das Natriumchlorid im mittleren Sieb wird nach dem Wiegen zur Infiltration verwendet. Das Experiment in diesem Video verwendet sowohl eine Infiltration, Natriumchlorid als auch ein feines Natriumchlorid.

Verwenden Sie die Siebtechnik einmal, um 150 Gramm Infiltration und Natriumchlorid zu sammeln, und ein zweites Mal, um 100 Gramm feines Natriumchlorid zu sammeln. Nachdem Sie das Natriumchlorid gesammelt haben, fahren Sie fort, indem Sie mit der Infiltrationsform arbeiten. Es sollte sauber und frei von Verunreinigungen aus der vorherigen Verwendung sein.

Verwenden Sie ein Bornitrid-Aerosolspray, um eine dünne Beschichtung im Inneren des Zylinders zu erzeugen. Nachdem der Zylinder getrocknet ist, verwenden Sie feines Schleifpapier, um Bornitridrückstände von den Enden des Zylinders zu entfernen, während die Form vorbereitet ist. Arbeite mit dem Formboden.

Legen Sie eine Graphitdichtung auf die Nut des Sockels. Setzen Sie dann den Boden des Formzylinders mit einem Hammer in die Nut oben auf der Dichtung ein, klopfen Sie auf die Zylinderoberseite, um sie in der Basis zu sichern, bevor Sie fortfahren. Holen Sie sich nun die 100 Gramm Natriumchlorid und gießen Sie es in den Formzylinder.

Legen Sie einen ungeschnittenen Aluminiumstab auf die Oberseite und klopfen Sie leicht mit einem Hammer darauf, um die Packungsdichte zu erhöhen und die Oberfläche des Natriumchlorids flach zu machen. Entfernen Sie den ungeschnittenen Stab und gießen Sie das zu infiltrierende Natriumchlorid in die Form. Halten Sie die Oberseite des Zylinders an Ort und Stelle und heben Sie die Basis an, um die Baugruppe leicht zu schütteln, bis das Natriumchlorid oben eine ebene Oberfläche bildet.

Legen Sie anschließend den vorbereiteten Aluminiumstab auf den Natriumchlorid-Preform. Setzen Sie den Formdeckel mit Dichtung auf den Formzylinder und befestigen Sie ihn. Transportieren Sie die Form an den Ort, an dem sie an eine Gas- und Vakuumpumpe angeschlossen wird.

Schnüren Sie die Form unter den Schlauch für das Ventilsystem. Befestigen Sie dann den Schlauch ordnungsgemäß an der Oberseite des Deckels. Die Ventile direkt über der Form steuern die Isolierung des Argongasflusses der Form und den Zugang zur Vakuumpumpe.

Zunächst sollten alle Ventile geschlossen sein. Um die Formdichtung zu testen, öffnen Sie die Ventile zur Form und zur Vakuumpumpe. Pumpen Sie auf den niedrigstmöglichen Druck, bevor Sie anhalten und die Verlustrate überprüfen.

Nachdem Sie die Formdichtung getestet haben, stellen Sie das System mit dem Überdruckventil der Pumpe wieder auf Umgebungsdruck her. Fahren Sie fort, indem Sie das Ventil schließen, das zur Vakuumpumpe führt. Während die Form noch am Ventilsystem befestigt ist, bewegen Sie die Form in den vorgeheizten Ofen.

Lassen Sie es dort eine Stunde lang stehen. Starten Sie nach einer Stunde den Infiltrationsprozess Indem Sie das Ventil zur Form schließen, sollten alle Ventile im System geschlossen sein. Öffnen Sie als Nächstes die Ventile zur Argonne-Gasflasche.

Um den Infiltrationsdruck bereitzustellen, bereiten Sie das Öffnen des Formventils vor. Öffnen Sie schnell das Formventil und warten Sie eine Minute. Nehmen Sie die Form aus dem Ofen und legen Sie sie auf eine Kühlfläche, hier einen Kupferblock.

Überwachen Sie in den nächsten fünf Minuten den Druck am Argonne-Regler und stellen Sie den Argonne so ein, dass der Infiltrationsdruck aufrechterhalten wird. Wenn die Form kühl genug ist, ergreifen Sie geeignete Schritte, um sie vom Ventilsystem zu lösen. Wenn dies erledigt ist, transportieren Sie die Form zu einer Werkbank, wo die Probe entnommen werden kann.

Befestigen Sie an einer Werkbank, die mit einem Schraubstock ausgestattet ist, den Boden der Form im Schraubstockgriff und schrauben Sie die Beschläge ab, mit denen der Deckel an der Oberseite des Zylinders befestigt ist. Um die Oberseite zu entfernen, während die Oberseite entfernt ist, klopfen Sie mit einem Hammer leicht senkrecht zum Schraubstockgriff auf den Formzylinder, um den Formzylinder von der Basisnut zu lösen. Lassen Sie anschließend den Schraubstockgriff los, um die Formbasis zu entfernen.

Legen Sie nach dem Entfernen den Formboden beiseite und bereiten Sie sich darauf vor, den Formzylinder in den Schraubstock zu setzen. Befestigen Sie den Formzylinder im Schraubstockgriff, so dass das restliche Aluminium an der Oberseite der Probe mit dem Hammer zugänglich ist. Klopfen Sie auf das restliche Aluminium an der Oberseite der Probe, um es aus dem Formzylinder zu drücken.

Das zurückgewonnene Material wird mit einer Schaumprobe versehen, überschüssige Aluminiumproben in der gewünschten Höhe können mit einer Bandsäge geschnitten werden. Nach dem Schneiden von Proben in der gewünschten Höhe muss das Natriumchlorid aus dem Preform entfernt werden. Dazu hast du ein mit ausreichend Wasser gefülltes Becherglas, um den Schaum abzudecken, und einen magnetischen Rührstab auf einer Rührplatte.

Beginnen Sie mit dem Rühren und fügen Sie den Schaum hinzu. Stellen Sie die Temperatur auf 60 Grad Celsius ein und seien Sie darauf vorbereitet, das Wasser alle 10 Minuten zu wechseln, bis kein Natriumchlorid mehr im Schaum vorhanden ist. Das Protokoll wurde dreimal für Natriumchloridkörner unterschiedlicher Größe befolgt.

Die Porengrößen des Schaums reichen von einem Millimeter bis etwa 1,2 Millimeter, von 1,4 Millimetern bis 1,7 Millimetern und von zwei Millimetern bis etwa 2,4 Millimetern. Die durchschnittliche Porosität der Proben beträgt 70 %Jede Probe besteht aus 99,95 % Aluminium und misst 51 Millimeter im Durchmesser und etwa 25 Millimeter in der Höhe. Einmal gemeistert, kann diese Technik in zwei Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig durchgeführt wird.