Metallivaahdon luokitukset ja käyttötarkoitukset

Vaahtohuokoisia erityisiä metallimateriaaleja kutsutaan metallivaahdoksi. Sillä on korkea ilmanläpäisevyys, ja käytännössä kaikki sen huokoset ovat yhteydessä toisiinsa. Metallivaahdolla on useita myönteisiä etuja sen erillisten rakenteellisten ominaisuuksien ansiosta, kuten alhainen tiheys, tehokas lämmön- ja äänieristys sekä kyky absorboida sähkömagneettista säteilyä.

Metallivaahdon luokitukset

Yleisimmät metallivaahtotyypit ovat kuparista, nikkelistä, raudasta ja muista seoksista valmistetut.

Kuparivaahtoa voidaan käyttää akun anodimateriaalien, katalyyttikannattimien ja sähkömagneettisten suojamateriaalien luomiseen, koska sillä on parempi johtavuus kuin nikkelivaahdolla, se on sitkeämpää ja helpompi valmistaa.

Erityisesti akkuelektrodin pohjamateriaalina käytetään kuparivaahtoa, jolla on ilmeisiä etuja. Kuparin alempi korroosionkestävyys kuin nikkelillä kuitenkin rajoittaa sen käyttöä.

Nikkelivaahdolla on suuri ominaispinta-ala, kapillaarivoima ja kaasun suorituskyky johtuen sen yhdistetystä huokosrakenteesta ja suuresta huokoisuudesta. Sitä käytetään ensisijaisesti toiminnallisena materiaalina lämmönvaihtimien, sumuttimien, nestesuodattimien ja katalysaattoreiden luomiseen.

Sovellukset metallivaahdolle

Metallivaahtoja käytetään kevyinä, lämpöä siirtävinä tukirakenteina ilmailu- ja ohjusteollisuudessa. Koska ne voidaan hitsata, liimata tai galvanoida rakenteeseen, niistä voidaan valmistaa sandwich-laakerielementtejä, kuten siiven metallikuoren tuki, romahdusta estävä rakenne ja niin edelleen. Tätä materiaalia on pitkään käytetty lentokoneiden pidikkeiden ydinmateriaalina.

Nykyaikaisten hissien kiihdytys ja hidastuminen korkealla taajuudella ja suurella nopeudella edellyttävät myös kevyttä vaahtometallirakennetta, jolla on sekä energian absorptio- että laakerointiominaisuudet energiankulutuksen vähentämiseksi. Sylinterimäisiä kuoria käytetään laajalti teknisissä rakenteissa, kuten lentokoneiden rungoissa ja offshore-öljynporauslautoissa. Ohutseinäisiä sylinterimäisiä kuoria käytetään laajalti teknisissä rakenteissa.

Kuparivaahto sopii kiinnikkeisiin, koska se on yksinkertainen valmistaa ja helppo muotoilla.

Lukuisia orgaanisia, epäorgaanisia ja metallisia materiaaleja voidaan myös vahvistaa metallivaahdoilla.

Esimerkiksi nikkelivaahtovahvisteinen alumiiniseosmateriaali (NFRA) luodaan koteloimalla sulaa alumiinia materiaaliin sen jähmettymisen jälkeen.

Erilaisten laminoitujen komposiittien luomiseksi vaahtometalli on erittäin ihanteellinen kevyt rullamateriaali erilaisten paneelien, kuorien ja putkien kuljettamiseen. Sandwich-paneelit ovat yleinen esimerkki siitä, kuinka huokoisia materiaaleja käytetään rakenneosissa. Nykyaikaisissa lentokoneissa käytetään sandwich-paneeleja, joissa on lasi- tai hiilikuitukomposiittikuori. Jotta sandwich-paneelille saadaan merkittävää erityistä taivutusjäykkyyttä ja erityistä taivutuslujuutta, tämä pintakerros erotetaan hartsikennomateriaalista metallilla, alumiinilla, paperilla tai jäykällä polymeerivaahdolla. Samaa tekniikkaa on laajennettu erilaisiin käyttötarkoituksiin, joissa paino on tärkeä indikaattori, kuten liikkuviin rakennuksiin, kelkoihin, avaruusaluksiin ja kilpaveneisiin.

Metallivaahtoja käytetään enimmäkseen puskurisuojaukseen, mikä edellyttää kykyä absorboida energiaa ja rajoittaa suojattavaan kohteeseen vaikuttavaa maksimivoimaa vaurioittavan kynnyksen alapuolelle. Tällaiset sovellukset toimivat hienosti huokoisten vaahtojen kanssa. Metallivaahtojen vetolujuutta voidaan vaihdella laajasti säätämällä niiden suhteellista tiheyttä.