Populære Innlegg

Redaksjonens - 2018

Metall for "gummy" å kutte? Tegn på den med en Sharpie eller limpinne, sier vitenskapen

Anonim

Dine daglige faste markører, limpinner og pakkingstape kan gi en overraskende lavteknologisk løsning til en langvarig gener i produksjonsindustrien: Å gjøre myke og duktile, eller såkalte "gummy" metaller lettere å kutte.

annonse


Hva gjør blekk og klebemidler effektive er ikke deres kjemiske innhold, men deres klebrighet til overflaten av noe gummi som nikkel, aluminium, rustfritt stål eller kobber, forskere ved Purdue University og University of West Florida finner i en studie som nylig ble publisert i fysisk gjennomgang anvendt .

Disse limene bidrar til å oppnå en jevnere, renere og raskere kutt enn dagens bearbeidingsprosesser, som påvirker bruksområder som spenner fra produksjon av ortopediske implantater og kirurgiske instrumenter til luftfartskomponenter.

"Et bredt spekter av produkter er avhengig av bearbeiding av gummimetaller. Disse kan være noe vi bruker hver dag, for eksempel ventilen i en vaskevann, eller noe mer kritisk som en kompressor del i jetmotoren til et fly", sa James Mann, assisterende professor i maskinteknikk ved University of West Florida og Purdue alumnus.

Hvis det kan gjøres en betydelig forbedring av "maskinbearbeidelse" av gummimetaller eller legeringer - hvor godt de skjærer, borer eller maler - så er det potensial for å redusere kostnadene ved produkter, forbedre ytelsen eller aktivere nye og forbedrede design.

"Gummy metaller karakteriserer karakteristisk på en veldig wiggly måte, " sa Srinivasan Chandrasekar, Purdue professor i industriell ingeniørfag. "Denne wiggly-strømmen innebærer betydelig energiforbruk, noe som betyr at disse metallene krever mer kraft til maskin enn noen harde metaller. Vi trengte å finne en måte å undertrykke denne wiggly-strømmen på."

Å bli kvitt wiggles betyr at metallet nå har en tendens til å virke mer som en sprø keramikk eller et glass på stedet der den må kuttes.

En kjent måte å gjøre det gummiske metallet sprøtt, er ved å belegge det med et egnet flytende metall, for eksempel gallium i tilfelle aluminium. Flytende metaller som disse har imidlertid en tendens til å fungere for godt; diffunderer gjennom overflaten og forårsaker at hele metallet smelter i et pulver.

"Dette gjør at metallet blir bearbeidet ubrukelig, " sa Chandrasekar.

Andre forsøk oppnådd med begrenset suksess har en tendens til å være toksiske eller resultere i tårer og sprekker på den bearbeidede overflaten. Forskerne begynte da å utforske andre godartede kjemiske medier som ville kutte renere.

Merking med blekk eller festing av lim på metallets overflate reduserte kraftig skjæringen uten at hele metallet falt fra hverandre, og etterlot et rent kutt i sekunder. Kvaliteten på den bearbeidede overflaten forbedres også sterkt.

Klistrethet ble ikke i utgangspunktet skilt ut som en løsning som permanente markører, limpinner og tape har felles.

"Vi så på de kjemiske ingrediensene i permanent blekk, isolerte hver av dem på metallets overflate, og det var ingen merkbar effekt, " sa Anirudh Udupa, hovedforfatter på studien og en postdoktoralforsker i Purdues Industrielle Engineering. "Så vi innså at det ikke er en bestemt kjemikalie, men selve bleken holder seg fast ved metallet gjennom en fysisk adsorpsjonsmekanisme."

Sharpie og klebemidler syntes også å virke på mange gummiformede metaller, uavhengig av skjæreverktøyet.

"I ettertid kan vi fortelle deg hvorfor visse ting ikke var vellykkede i tidligere arbeid. Alt kommer tilbake til eksistensen av denne wiggly-strømmen, " sa Koushik Viswanathan, Purdue postdoktorale forsker innen industriell ingeniørfag. "Noen mennesker har kanskje forsøkt å kutte kobber, for eksempel, det var i hard tilstand i stedet for i myk tilstand."

Til forskernes kunnskap, ved bruk av permanente markører, lim eller tape for å gjøre gummimetaller lettere å maskinere, utgjør ingen miljøfarer.

Neste vil Chandrasekars gruppe vurdere graden av klebrighet som fungerer best for å kutte gummy metaller og utforske måter å fremme anvendelsen av denne teknologien i industriell praksis.

Denne forskningen støttes av US Army Research Office (W911NF-15-1-0591), National Science Foundation (CMMI 1562470 og DMR 1610094) og US Department of Energy (DE-EE0007868).

Se en YouTube-video for å se hvordan på //youtu.be/gjwPAgFAQUE.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Purdue University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Anirudh Udupa, Koushik Viswanathan, Mojib Saei, James B. Mann, Srinivasan Chandrasekar. Material-uavhengig mekanokjemisk effekt i deformasjonen av høystammeherdemetaller . Fysisk gjennomgang anvendt, 2018; 10 (1) DOI: 10, 1103 / PhysRevApplied.10.014009


Legg Igjen Din Kommentar