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Jan 08, 2024

Aprimoramento de quase

Relatórios Científicos volume 13, número do artigo: 6929 (2023) Citar este artigo 456 Acessos Métricas detalhes Os blocos de espuma de células fechadas de alumínio são criados com um volume de 1 polegada3 que consistem em alumínio

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6929 (2023) Citar este artigo

456 Acessos

Detalhes das métricas

Os blocos de espuma de células fechadas de alumínio são criados com um volume de 1 polegada3 que consistem em peças de espuma de alumínio blindadas com parte de tubo de alumínio e em alguns tipos reforçadas com tubos internos de alumínio. Os blocos foram feitos para superar alguns problemas existentes na espuma metálica usada para proteger algumas peças de aplicações de impactos como peça de sacrifício. A espuma metálica possui três categorias principais: painéis sanduíche, tubos preenchidos e chapas onduladas. Testes de compressão quase estáticos foram aplicados em 12 blocos com diferentes formatos e comparados com blocos de espuma de alumínio puro como referência. Os resultados mostram o aprimoramento das propriedades mecânicas dos blocos, como resistência ao escoamento (SY), resistência ao esmagamento (Sc) e resistência à densificação (Sd), compressão na deformação de 70%, bem como energia absorvida (área de compressão sob a curva). O maior valor de limite de escoamento (5,87 MPa) foi registrado para o bloco cúbico de falanges dos dedos (FP—0,1 Sq.). Enquanto o valor mais alto para resistência à densificação (21,7 MPa) foi registrado para bloco de cilindros de coluna (SV8—0,17 C25). Os resultados registrados para amostras mostram que o valor mais alto para densidade de dissipação de energia (Edd) é 40,52 J/in3 (aumento de 91%) e resistência ao esmagamento (8,61 MPa) foi registrada para o bloco de cilindros da falange do dedo (FP—0,17 C25). O valor mais baixo para Edd é 14,16 J/in3 (menos que o valor do bloco de espuma de alumínio puro em 33%), SY = 0,42 MPa, Sc = 3,21 MPa e Sd = 4,46 MPa, registrado para bloco de cilindros do canal auditivo de parede fina (EC8— 0,075 C26,5). As melhores propriedades mecânicas foram alcançadas para o bloco de cilindros da falange do dedo (FP—0,17 C25) e bloco de cilindros da coluna (SV8—0,17 C25).

A espuma de alumínio (Al) foi fabricada em meados do século passado. Foi utilizado em muitas aplicações, como suporte de algumas peças de carros e contêineres para absorver choques e melhorar o isolamento de som e calor. A espuma de célula fechada Al (ACCF) é considerada um material consumível em aplicações onde funciona como uma peça de sacrifício que absorve energia para proteger peças ou máquinas de impactos fortes. Apesar de existirem diversas formas como painéis sanduíche, tubos cheios e chapas corrugadas utilizadas em aplicações industriais, ainda enfrenta alguns desafios como alto custo de produção e alto custo de fundição de peças ou enchimento de tubos, após impactos peças ou chapas defeituosas são substituído por um novo, como de costume, se possível, onde não puder ser reparado, o que leva ao alto custo de manutenção (ou seja, as peças de espuma Al quando expostas ao estresse de flexão por impacto serão deformadas e deverão ser totalmente substituídas). A espuma de Al foi usada em muitas aplicações, desde paredes e telhados leves de edifícios (ou seja, painéis sanduíche de Al de aço (SAS) e painéis sanduíche de espuma de Al (AFS)) até resistência a colisões em automóveis.

A Figura 1 mostra algumas aplicações para peças de espuma de alumínio que são utilizadas na blindagem de estruturas automotivas contra impactos. Além disso, os trens utilizavam espuma em zonas de deformação onde possui leveza e capacidade de absorver alta energia durante o impacto. As aplicações mais importantes da espuma metálica são as caixas de colisão que protegem o para-choque dianteiro dos carros. O tipo mais comum é um recipiente cilíndrico ou poligonal cheio de espuma, como aparece na Fig. Muitos formatos e modelos foram feitos para esta caixa com diferentes técnicas como adicionar duas partes de espuma com tamanhos de células diferentes onde espuma com impacto facial de tamanho grande e depois colocar aquela com menor tamanho (Fig. 1f) para melhorar a absorção de energia através do choque gradual absorção. O desafio que ainda existe é o custo de manutenção das peças impactadas somado ao alto custo de confecção desta blindagem com dimensões limitadas controladas.

Algumas aplicações utilizadas de espuma de Al (a) Peças blindadas por espuma no setor automotivo1, (b) Blindagem da estrutura do carro por espuma, (c) Zona de desmoronamento protegida por espuma em trens, (d) Caixas de colisão do pára-choque dianteiro do carro2, (e) Cilíndrico e caixas de colisão poligonais, e (f) Caixas de colisão com duas partes de espuma com diferentes tamanhos de células3.