11 Aralık 2014
Replikasyon, gözenekli metal süngerlerin üretimi için kullanılan işleme tekniklerinden biridir. Bu yazıda, açık hücreli gözenekli alüminyum üretimi için yöntemin bir uygulaması ayrıntılı olarak gösterilmiştir.
Bu prosedürün genel amacı, sızma yöntemi ile metal bir köpük üretmektir. Bu, önce altta ince sodyum klorür içeren bir kalıbın yüklenmesi, sızma, ortada sodyum klorür ve üstte bir alüminyum çubuk ile gerçekleştirilir. Ardından kapağı hazneye yerleştirin.
İkinci adım, kalıbı bir valf sistemine bağlamak ve alüminyumu eritmek için önceden ısıtılmış bir fırına yerleştirmektir. Daha sonra erimiş alüminyuma argon gazı basıncı uygulanır ve onu infiltrasyon sodyum klorür taneleri arasındaki boş alanlara zorlar. Son adımlar, kalıbı fırından çıkarmak ve köpük numunesini almaktır.
Daha sonra numuneyi boyutuna göre kesin ve sodyum klorürü bir su banyosunda çıkarın. Sonuç olarak, numunenin ağırlığı ve hacmi, yoğunluğunu gösterecek ve farklı özelliklere sahip köpükler elde etmek için protokoldeki değişiklikleri bildirecektir. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler mücadele edecektir çünkü prosedürdeki küçük değişiklikler sonuç üzerinde büyük etkiye sahiptir.
İlk adım olarak, fırını dakikada 20 santigrat dereceyi, son sıcaklığına ulaştığında 740 santigrat derece nihai sıcaklığa çıkacak şekilde ayarlayın, preformun hazırlanmasına başlayın, preform bir kalıba yerleştirilecektir. Bu deneydeki kalıp silindirik, 150 milimetre boyunda ve 51 milimetre iç çapa sahiptir. Bu deneyden önce, kalıpta kullanılmak üzere ticari saflıkta bir alüminyum külçe dökülmüştür.
Alüminyum, 50 milimetre çapında silindirik bir çubuk haline getirilir. Çubuk, dört deney için yeterli olan dört eşit parçaya kesilir. Ardından, sızma için kullanılacak sodyum klorürü toplamaya başlayın.
Kabul edilebilir en küçük çapın büyüklüğü kadar açıklıkları olan bir elek ve en büyük gözenek çapının büyüklüğü kadar açıklıkları olan bir elek seçin. Tezgahın üzerine filtrelenmiş sodyum klorürü yakalamak için bir kap yerleştirin. Bunun üzerine, eleği en küçük açıklığa yerleştirin.
Elekleri, üzerinde daha büyük açıklıklar olacak şekilde, yüksek saflıkta veya süpermarket sodyum klorür olarak bu noktaya hazır olarak yerleştirin. Bir kaba yaklaşık 500 gram sodyum klorür koyun ve istiflenmiş eleklere dökün. Ardından elekleri bir dakika çalkalayın Çalkalamadan sonra, üst eleğin içindekileri atın.
Ayrıca sodyum klorürü alt kaptan atın. Orta elekteki sodyum klorür, tartıldıktan sonra sızma için kullanılacaktır. Bu videodaki deneyde hem bir sızma, sodyum klorür hem de ince bir sodyum klorür kullanılır.
150 gram infiltrasyon, sodyum klorür toplamak için bir kez elek tekniğini ve 100 gram ince sodyum klorür toplamak için ikinci kez kullanın. Sodyum klorürü topladıktan sonra, infiltrasyon kalıbı ile çalışarak devam edin. Temiz olmalı ve önceki kullanımdan kaynaklanan herhangi bir kirlilikten arındırılmış olmalıdır.
Silindirin içinde ince bir kaplama oluşturmak için bir bor nitrür aerosol sprey kullanın. Silindir kuruduktan sonra, hazırlanan kalıp ile silindirin uçlarından bor nitrür kalıntısını çıkarmak için ince zımpara kağıdı kullanın. Kalıp tabanı ile çalışın.
Tabanın oluğuna bir grafit conta yerleştirin. Ardından kalıp silindirinin altını bir tokmakla contanın üstündeki oluğa yerleştirin, devam etmeden önce tabana sabitlemek için silindirin üst kısmına hafifçe vurun. Şimdi 100 gram asma sodyum klorürü alın ve kalıp silindirine dökün.
Üstüne kesilmemiş bir alüminyum çubuk yerleştirin ve paketleme yoğunluğunu artırmak ve sodyum klorürün yüzeyini düz hale getirmek için bir tokmakla hafifçe vurun. Kesilmemiş çubuğu çıkarın ve sızacak sodyum klorürü kalıba dökerek devam edin. Silindirin üst kısmını yerinde tutun ve sodyum klorür üstte düz bir yüzey oluşturana kadar tertibatı hafifçe sallamak için tabanı kaldırın.
Ardından, hazırlanan alüminyum çubuğu sodyum klorür preformunun üzerine yerleştirin. Contalı kalıp kapağını kalıp silindirinin üzerine yerleştirin ve sabitleyin. Kalıbı bir gaz kaynağına ve vakum pompasına bağlanacağı yere taşıyın.
Valf sistemi için kalıbı borunun altına bağlayın. Ardından hortumu kapağın üstüne düzgün bir şekilde takın. Kalıbın hemen üzerindeki vanalar, kalıp argon gazı akışının izolasyonunu ve vakum pompasına erişimi kontrol eder.
Başlangıçta, tüm vanalar kapatılmalıdır. Kalıp contasını test etmek için kalıba giden valfleri ve vakum pompasını açın. Durmadan ve kayıp oranını kontrol etmeden önce mümkün olan en düşük basınca pompalayın.
Kalıp contasını test ettikten sonra, pompanın tahliye vanasını kullanarak sistemi ortam basıncına geri döndürün. Vakum pompasına giden vanayı kapatarak devam edin. Kalıp hala valf sistemine bağlıyken, kalıbı önceden ısıtılmış fırına taşıyın.
Bir saat orada kalmasına izin verin. Bir saat sonra sızma işlemine başlayın Vanayı kalıba kapatarak, sistemdeki tüm vanalar kapatılmalıdır. Ardından, Argonne gaz silindirine giden valfleri açın.
Sızma basıncını sağlamak için kalıp valfini açmaya hazırlanın. Kalıp valfini hızlı bir şekilde açın ve bir dakika bekleyin. Kalıbı fırından çıkarın ve burada bir soğutma yüzeyine, bakır bir bloğa yerleştirin.
Önümüzdeki beş dakika boyunca, Argonne regülatörü üzerindeki basıncı izleyin ve sızma basıncını korumak için Argonne'u ayarlayın. Kalıp yeterince soğuduğunda, valf sisteminden ayırmak için uygun adımları atın. Bu yapıldığında, kalıbı numunenin çıkarılabileceği bir tezgaha taşıyın.
Bir mengene ile donatılmış bir tezgahta, kalıbın tabanını mengene tutamağına sabitleyin ve kapağı silindirin üstüne tutan donanımı sökün. Üst kısmı çıkarılmış halde üst kısmı çıkarmak için, kalıp silindirini taban oluğundan gevşetmek için kalıp silindirini mengene tutamağına dik olarak hafifçe vurmak için bir tokmak kullanın. Ardından, kalıp tabanını çıkarmak için mengene tutamağını serbest bırakın.
Çıkardıktan sonra kalıp tabanını bir kenara koyun ve kalıp silindirini mengeneye yerleştirmeye hazırlanın. Kalıp silindirini, numunenin üst kısmında kalan alüminyuma tokmakla erişilebilecek şekilde mengene tutamağına sabitleyin. Kalıp silindirinden dışarı itmek için numunenin üst kısmında kalan alüminyuma hafifçe vurun.
Geri kazanılan malzeme bir köpük numunesine sahip olacak, istenen yükseklikte fazla alüminyum numuneler bir şerit testere kullanılarak kesilebilecektir. Kesmek için istenen yükseklikteki numunelerden sonra, sodyum klorür preformdan çıkarılmalıdır. Bunu yapmak için, köpüğü kaplayacak kadar suyla doldurulmuş bir beher ve karıştıran bir sıcak plaka üzerinde manyetik bir karıştırma çubuğu bulundurun.
Karıştırmaya başlayın ve köpüğü ekleyin. Sıcaklığı 60 santigrat dereceye ayarlayın ve köpükte sodyum klorür kalmayana kadar her 10 dakikada bir suyu değiştirmeye hazır olun. Protokol, farklı büyüklükteki sodyum klorür taneleri için üç kez takip edildi.
Köpük gözenek boyutları bir milimetre ila yaklaşık 1,2 milimetre, 1,4 milimetre ila 1,7 milimetre ve iki milimetre ila yaklaşık 2,4 milimetre arasında değişir. Numunelerin ortalama gözenekliliği %70'tirHer numune %99.95 alüminyumdan yapılmıştır ve 51 milimetre çapında ve yaklaşık 25 milimetre yüksekliğindedir Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa iki saat içinde yapılabilir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Bu makale, özellikle açık hücreli alüminyum köpüklerin oluşturulmasında kullanılan infiltrasyon tekniğine odaklanarak, gözenekli metal süngerlerin üretimi için bir yöntemi ayrıntılı olarak açıklamaktadır. İşlem, bir kalıbın sodyum klorür ve alüminyum ile doldurulmasını, ardından köpüğü oluşturmak için eritme ve basınç uygulama aşamalarını içerir.
Açık hücreli alüminyum köpüğün gözenekliliği ve yapısı üzerindeki hassas kontrol, biyofarmasötik Ar-Ge'deki yüksek yüzey alanlı uygulamalar için gelişmiş malzemelerin geliştirilmesine olanak tanır&filtrasyon, kataliz ve elektrot tasarımı gibi D'ler. Açıklanan replikasyon döküm protokolü, köpük özelliklerini özelleştirmek için tekrarlanabilir bir yol sunarak malzeme performansına yönelik öngörülebilir güveni desteklemektedir. Bu yetenek, tutarlılığın ve ayarlanabilir özelliklerin temel gereksinim olduğu keşif ve preklinik iş akışlarına yeni malzemelerin entegre edilmesi açısından kritik öneme sahiptir.
Bu döküm protokolü, ayarlanabilir açık hücreli köpüklerin tekrarlanabilir üretimini sağlayarak erken keşif, tarama ve translasyonel araştırma süreçleri arasında köprü kurmakta ve malzeme inovasyonu sürekliliğine katkıda bulunmaktadır.