- A ShAPE eljárás egyesíti homogenizálást és extrúziót.
- Többé nem kell előmelegítő homogenizálás, jelentős energia megtakarítás.
- Energiamegtakarítás akár 50%-os a folyamatban.
- Szélesebb alkalmazás esetén az alumínium végső ára jelentősen csökkenhet.
A Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) kutatói kifejlesztettek egy új eljárást, amely felére csökkenti a nagy teljesítményű alumínium ötvözetek előállításához szükséges energiát.
Az alábbiakban elmagyarázzuk, hogyan valósul meg ez a folyamat, és milyen előnyökkel jár majd a mindennapi életben és az autóiparban.
A Materials and Design folyóiratban megjelent cikkükben a kutatók kifejtik, hogy a hagyományos fémgyártás során a hő felhasználásával egyes fémeket és ötvözőelemeket – mint például az alumínium, réz vagy magnézium – olvasztanak össze, hogy könnyebb, erősebb vagy könnyebben formálható ötvözeteket hozzanak létre. Ha ezek az elemek nem jól keverednek, repedések és törések keletkezhetnek a feldolgozás során, veszélyeztetve a végtermék tulajdonságait. A fémgyártás során a hőt arra használják, hogy biztosítsák a metallikus elemek jó keveredését egy homogénezésnek nevezett fázis során.
A homogénezés alatt a nagy, öntött fémdarabokat, amiket billettnek neveznek, közel 500 Celsius-fokra hevítik akár 24 órán keresztül. Ez a hőkezelési fázis feloldja az ötvözet aggregátumokat a billettben, hogy biztosítsa az összes fém elem egyenletes, vagyis homogénezett eloszlását. Ez javítja a végtermék teljesítményét. A homogénezést követően a fémpálcák újabb hevítési és formálási fázison mennek keresztül egy extrúziónak nevezett fázis során.
Az energia nagy részét a homogénezési folyamat során fogyasztják. A PNNL kutatói kifejlesztettek egy ShAPE nevű eljárást, amely jelentősen csökkenti az elektromos energia szükségességét, legalább olyan jó eredményeket elérve.
A csapat vezető kutatója, Scott Whalen, aki anyagtudományi szakértő és a technológia egyik alapítója, elmondta, hogy a ShAPE eljárás megszünteti a különálló homogénezési és extrúziós lépések szükségességét, azáltal hogy magát a fém formáját módosítja, így az egész folyamatot rövidebbé és hatékonyabbá teszi.
A ShAPE gépben a fémdarabot egyszerre nyomják át egy kis nyíláson egy forgó öntőformában. A forgó mozgás és deformáció folyamatain keresztül, amelyek egyszerre mennek végbe, a fém elemei nagyon jól összekeverednek, miközben extrudálják őket.
Más szavakkal, az új folyamat másodpercek alatt homogénezi a fémdarabot, közvetlenül az extrúdálás előtt. Ez megszünteti a napokig tartó előmelegítő homogénezési fázis szükségességét, és azt jelenti, hogy nem használnak fel további energiát a billett fűtésére az extrudálás alatt. Együttesen ez akár 50%-os energiamegtakarításhoz vezet.
A kutatók teljesítményteszteket végeztek, amelyek kimutatták, hogy technológiájukkal javul az ötvözőelemek keveredése, ami jobb végterméket eredményez. Részleteiben, a ShAPE eljárással kezelt alumíniumötvözetekből készült alkatrészek meghaladták az Amerikai Társaság a Vizsgálati és Anyagok Szabványainak jelenlegi normáit szilárdság és nyúlás tekintetében.
Úgy tűnik, hogy ez az új technológia nagy előnyöket jelenthet számos területen, és ha széles körben alkalmazzák, aktívan segíti az alumínium végső árának jelentős csökkentését. Ezen felül jelentősen csökkenti az elektromos energiafogyasztást ebben a szektorban.
forrás:
