Açık hücreli alüminyum köpük metallerin üretim praktikliğinin deneysel olarak incelenmesi ve 3 boyutlu modellenebilirliğe uygunluğu

Abstract

Günümüz sorunlarından biri olan enerji verimliliği tükenen enerji kaynakları sebebiyle daha da önemli hale gelmektedir. Bu sorunun üstesinden gelebilmek için ilk akla gelen yöntemlerden biri kullanılan materyallerin hafifletilmesidir. Köpük metaller yüksek hacimlere sahipken; bu geniş hacimlerine oranla göreceli yoğunlukları çok düşüktür. Bununla birlikte enerji, ses, radyasyon ve titreşim sönümleme; susturucu, filtrasyon ve ısı eşanjörü gibi çok çeşitli alanlarda farklı amaçlar doğrultusunda kullanılan bir malzeme olarak da ilgi çekici bir konudur. Bu amaç doğrultusunda tez içerisinde köpük metallerin tarihçesi ve açık hücreli köpük metallerin üretim yöntemlerine literatür kısmında değinilmiştir. Bilgisayar ortamında üretim proseslerine uygun bir tasarım yapılmış ve analizlenmiştir. Bu tasarıma da uygun olarak üretim yöntemlerinden sıvı hal prosesi ile açık hücreli köpük metal üretimi seçilerek polimer köpüklerle hassas döküm ve yer tutan malzeme etrafına döküm yöntemleri tatbik edilmiştir. Polimer köpüklerle hassas döküm yönteminde poliüretan retiküle bir süngerin replikalama işlemi yapılmıştır. Poliüretan retiküle sünger seramik çamur içerisine batırılmış ve kuruması beklenerek polimerin negatifinden kalıp yapılmak istenmiştir. İkinci üretim yönteminde polimer köpük yer tutucu etrafına döküm yapılmıştır. Poliüretan köpüğün cidarları seramik çamur ile kalınlaştırılmıştır. Bu yapı mukavemet kazandırılmak üzere pişirilmiştir. Boşluk yerlere alüminyum dökülerek açık hücreli köpük metal üretmek amaçlanmıştır. Üçüncü yöntemde küresel boşluk tutucu kullanılmıştır. Küreler bir kabın içerisine doldurulmuştur. Bu kaba döküm yapılarak kürelerden arta kalan alanın geometrisinden açık hücreli köpük metal elde edilmek istenmiştir. Dördüncü yöntem olarak ise fiber boşluk tutucular kullanılmıştır. En uygun üretim prosesi küresel boşluk tutucuların kullanıldığı yöntem olarak görülmüştür.

Energy efficiency gaining more importance because of depleting energy resources at the present day. One of the most efficient methods to overcome that problem is lightening the materials. Foam metals have high volumes but very low relative densities. These are interesting subjects because their use in various fields for different purposes such as filtration, heat exchanger or energy, sound, radiation and vibration damping etc. In this study, production methods of open cell foam metals classified and explained, the history of foam metals referred, and a 3D foam metal was designed and analyzed as suitable for production processes. In accordance with this 3D design, liquid state process selected which includes investment casting with polymer foams and casting methods with space-holding fillers. Replication of a polyurethane reticulated sponge was performed by the investment casting method with polymer foams. Secondly, polymer foam space-holder used to aim to produce open-cell foam metal by casting aluminum into cavities. In the third method, spherical spacers were used. The spheres were filled into a mold. It was desired to obtain open cell foam metal from the geometry of the area remaining from the spheres by casting aluminum into this mold. Fiber holders were used as the fourth method. The most suitable production process was seen casting around spherical space-holders.