Katalog

Malzeme Araştırmaları Sudan hafif metal köpükler gündemde Hafif protezler üretmek, otolarda güvenliği artırmak, yangınları engellemek gibi bir çok alanda yeni kullanım alanları bulacak olan sudan metal köpükler üzerine Izmir Yiiksek Teknoloji Enstitüsü'nde araştırma yapılıyor Mustafa Güden (*) ASA'nın havadan daha hafif malzemeler ürettiğine yönelik söylentileri bir çoğumuz duymuşuzdur. Bunun ne kadar gerçek olduğunu bilemiyoruz, ancak sudan daha az yoğun alürainyum metal köpükler (bakınız Şekü 1) son yıllarda ticari olarak üretilmektedir. Bir rivayete göre, 1950'li yıllardan itibaren, metal köpüklerin üretimine yönelik bilgiler Amerıkan ordusu tarafından saklı tutuldu ve bilimsel dergilerde yayımlanmadı. Savunma amaçlı kullanım potansiyelinin 1990'larda sona ermesi ile bu malzemelere ilgi hızla arttı ve üretimine ve kullanımına yönelik çalışmalar ivme kazandı. Halihazırda bir kaç fırma tarafından ticari olarak alüminyum metal köpüğü üretilmektedir. köpük metal üretiminde gaz yapıcı malzeme olarak titanyum hıdrur kullanılıyor. Titanyum hidrür yüksek sıcaklıkta bozunarak hidrojen gazı çıkartıyor ve köpükleşmeyi sağlıyor. Bahsedilen yöntem Alporos fırması (Japon) tarafından kullanılmaktadır [2]. N Şekil 2 Poliüretan ve nikel kaplı köpükler ve açık hücre yapısı. İYFE çalışmaları sini sönümlendirmek için kullanılma potensıyelı ortaya çıkıyor. Taşıtlarda tampon ve gövde arasına yerleştirilen içi metal köpük dolu metal borular (ezilme kutuları) son yıllarda göze çarpan önemli uygulamalardan birisidir (Şekil 3). Ezilme kutusu ta sarımda çoklu borula rın kullanılması (Şekil 4) ile kutunun enerji Şekil 3 Otomobil şasesinln metal köpüğün kullanımına uygun kapı sönümleme kapasiteve tampon bölgelerl 15]. sinin artırılması da tüplü ezilme kutu davranışları üzerinde yoamaçlanıyor. Ayrıca kapı ve gövde içine yerğunlaşmıştır. leştirilen hafif köpüklerin, yanal çarpışmaKöpük metal uretımı, kullanım alanlar esnasında oluşan darbeyi emeceği öngöları ve yayınlarla ilgili kaynaklara ve kururülmektedir. luşlara http://www.metalfoam.net adresinKapalı hücreli kopük metallerin den ulaşılabılir. Konu ile özellikle otomobil önemli özelliklerinden biri de yanmaya karfırmaları ve üniversiteler ılgılenmekte ve şı dirençli olmalarıdır. Bunun temel sebebi kullanım alanlarına yönelik projeler yürüthücre yüzeylerinde üretim esnasında olumektedirler. şan alüminyum oksit tabakasıdır. (V Doç. Dr.; Malzeme Araşürma Metal köpük üreticileri tarafından taMerkez İzmir Yük. Tek. luıs. İzmir sarlanan uygulanması oldukça zor kullanım ai mustatn^uden( iyte.edu. tr alanı ise yangının yayılmasını engelleyen kawww.iyte.edu.tr pılardır. Kapının içerisine yerleştirilen köKjytidkçd pükleşecek malzemenin ısı ile genleşmesi 1 I IIN. I) I KENNY. H SANC KS /'afent Nv ve kapı boşluğunu kapatması ile yangının 2. T. M1YOSIII. M. ITOH. ,s AKIY\MA. A KITA diger odalara yayılmasının önlenmesi öngöI1ARA. Atlv Ent. Afjferu/.s 2 (2002) 179. rülüyor. Ancak sıvı köpüğün kapı boşluğun3. J. BAVMF.ISTER. II. SCIIRADEK. l'.S l'jtcnt No 5151246 1992. da tutulma zorluğu ve zamanla drenaj oluş4 http; www,hmı de bcreıche SE SFJ jrfeeması ve benzeri nedenlerden dolayı uygu/(S(J metallschavume lanması zordur. 5. http: www unmıs sjv sk Metal köpük üretiminde bir başka yöntem ise toz metalürjisidir. Toz haldeki metal ve gaz yapıcı madde karıştırıla rak sıcak preslenmekte ve daha sonra bir fırının içerisinde ergime sıcaklığına kadar ıstılarak gaz çıkışı sağlanmaktadır. Metod Fraunhofer CMAM (Almanya) tarafından patentlendi [3], Avantajı ne? Toz metalürjisi ile alüminyum köpük metal üretiminin önemli avantajı, yapılarırı nihai şekilde üretilmesidir ve dolayısıyla kesme ve benzeri ikincil işlemleri gerektirmemesidir. Kalıp içerisinde genişleyen köpük, kalıbın şeklini alır. Kalıp ile temas eden dış yüzeylerde parlatma, boyama ve benzeri işlemlerin yapılnıasıııa olanak sağlayan ince, yoğun bir metal tabakası oluşur. Halter diskleri şeklinde üretilen. ancak köpük ihtiva eden yapılar, üretici firmalar tarafından müşlerileri şaşırtmak için kullanılır. Oldukça ağır olduğu düşünülen disk, aslında olması gerekenden yaklaşık 1/10 daha hafiftir. Metal köpükler şıı an yoğun olarak alüminyum metali ile yapılıyor. Bunun temel nedeni ise alüminyum ınetalin düşük yoğunluğu ve düşük ergime sıcaklığıdır. Çelik ve titanyum metal esaslı köpükler ise insan vııcudunda kullanılmak üzere tasarlanan hafif protez üretimi için uygun malzemelerdir. Bu tür uygulamalarda yapının vücut sıvısının geçişine izin vermesi gerekir. Yukarıda bahsedilen yöntemler sonucunda üretilen köpüklerin hücreleri kapalı olduğundan protez uygulamalarına uygun değildir. Hava ve sıvının geçişine izin veren açık hücreli metal köpükler hassas döküm, toz metalürjisi ve kaplama yönetemi ile üretilir. Şekil 2'de poliüratan köpük malzemesinden kaplama yöntemı ile hazırlanmış nikel köpük görülmekte. Nasıl uretiliyor? Metal köpük üretim süreçleri, basıtçe sıvı metalin içerisinde hava kabarcıkları oluşturma temeline dayanır; bardağa boşaltılan biranın üstünde oluşan sıvı birahava karışımı, sıvı köpüğe güzel bir örnektir. Sıvıhava karışımı hızlıca katılaştırılırsa katı köpük oluşturulur. Burada, biranın üstünde oluşan köpüğün zamanla bozunarak sıvıya dönüştüğünü hatırlatmak isteriz. Köpükden sıvı akışı (drenaj) benzer şekilde metal köpük üretim süreçlerinde de gözlenir. Drenajın önlenmesi için, sıvı metalin vizkositesinin ayarlanması ve köpük oluşumundan sonra hızlıca katılaştırılması gerekir. Metal köpük üretiminde en basit yöntem, sıvı metale hava enjekte etmek ve yüzeyde biriken ıııetalhava karışımını katılaştırmaktır. Alcan fırması (Kanada) bu yöntemi kullanarak ticari alüminyum köpükler üretmektedir [1|. İkıncı yontem ıse sıvı metalin içerisine gaz yapıcı madde ilavesidır. Alüminyum Otolarda güvenlik artbna Köpük metallerin otomobil endüstrisinde güvenliği arttırıcı standart malzemeler olarak kullanımları, bu malzemelerin büyük ölçekte üretilmelerini gerektirecektir. Şu anda dünya çapında bir kaç fırma tarafından az miktarda üretilmekte olan metal köpüklerin çeşitli mühendislik uygulama alanlarını belirlemeye yönelik deneysel çalışmalar halen sürüyor. Köpük metal üretimi ve uygulamasına yönelik çalışmalar, 1998'den itibaren İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü'nde sürüyor. TIİBİTAK bu projeleri destekliyor. Araştırmalar, kompozit kapalı ve açık hücreli alüminyum köpük metal üretimi ve çok li. .S. A. Crtvne. I IV IIMI jml M Cıideıı I Mııter Utters2U2002)51.15IH En önemli özelliği Metal köpüklerin en önemli özelliği düşük yüklerde oluşan darbe enerjisini sönümlendirme kabiliyetleridir. Örneğin düşük hızlardaki taşıt çarpışmalarında oluşan çarpma enerji 20mm Şekll 1 Sudan daha az yoğun alüminyum metal köpük. Şekil 4 Ezilme kutusu tasarımda çoklu boruların kullanılması 886/1813 Mart 2004