Ваши повседневные перманентные маркеры, клей-карандаши и упаковочная лента могут предложить удивительно низкотехнологичное решение давней проблемы в обрабатывающей промышленности: облегчение резки мягких и пластичных или так называемых «липких» металлов..
Чернила и клеи эффективны не в их химическом составе, а в их липкости к поверхности любого липкого металла, такого как никель, алюминий, нержавеющая сталь или медь, считают исследователи из Университета Пердью и Университета Западной Флориды. в исследовании, недавно опубликованном в журнале Physical Review Applied.
Эти клеи помогают добиться более гладкого, чистого и быстрого реза по сравнению с существующими процессами механической обработки, что влияет на различные области применения, от производства ортопедических имплантатов и хирургических инструментов до компонентов аэрокосмической отрасли.
Широкий спектр продуктов основан на обработке липких металлов. Это может быть что-то, что мы используем каждый день, например, клапан в кране для раковины, или что-то более важное, например, часть компрессора в реактивном двигателе самолет», - сказал Джеймс Манн, доцент кафедры машиностроения Университета Западной Флориды и выпускник Университета Пердью.
Если можно значительно улучшить «обрабатываемость» липких металлов или сплавов, т. е. насколько хорошо они режут, сверлят или шлифуют, то существует потенциал для снижения стоимости продуктов, улучшения их характеристик или включения новый и улучшенный дизайн.
«Клейкие металлы обычно очень волнообразно деформируются», - сказал Шринивасан Чандрасекар, профессор промышленной инженерии Университета Пердью.«Этот волнистый поток связан со значительным потреблением энергии, а это означает, что для обработки этих металлов требуется больше усилий, чем даже для обработки некоторых твердых металлов. Нам нужно было найти способ подавить этот волнистый поток».
Избавление от покачиваний означает, что металл теперь ведет себя как хрупкая керамика или стекло в том месте, где его нужно разрезать.
Один из хорошо известных способов сделать клейкий металл хрупким - это покрыть его подходящим жидким металлом, например, галлием в случае алюминия. Однако подобные жидкие металлы работают слишком хорошо; растекаясь по поверхности и заставляя весь металл рассыпаться в порошок.
«Это делает обрабатываемый металл непригодным для использования», - сказал Чандрасекар.
Другие попытки с ограниченным успехом, как правило, были либо токсичными, либо приводили к разрывам и трещинам на обработанной поверхности. Затем исследователи начали исследовать другие безвредные химические среды, которые могли бы резать чище.
Маркировка чернилами или нанесение любого клея на поверхность металла значительно снижает усилие резания без разрушения всего металла, оставляя чистый срез за считанные секунды. Качество обработанной поверхности также значительно улучшилось.
Липкость изначально не выделялась как решение, которое объединяет перманентные маркеры, клеевые стержни и скотч.
«Мы изучили химические ингредиенты перманентных чернил, выделили каждый из них на поверхности металла, и не было никакого заметного эффекта», - сказал Анирудх Удупа, ведущий автор исследования и научный сотрудник школы Пердью. промышленного машиностроения. «Итак, мы поняли, что дело не в конкретном химическом веществе, а в том, что сами чернила прилипают к металлу посредством механизма физической адсорбции».
Фломастер и клей также подходят для обработки многих липких металлов, независимо от режущего инструмента.
"Оглядываясь назад, мы можем сказать вам, почему некоторые вещи не были успешными в предыдущей работе. Все это связано с существованием этого волнистого потока, - сказал Косик Вишванатан, постдокторский исследователь Purdue в области промышленной инженерии. - Некоторые люди, возможно, пытались резать медь, например, в твердом, а не в мягком состоянии.."
Насколько известно исследователям, использование перманентных маркеров, клея или ленты для облегчения обработки липких металлов не представляет опасности для окружающей среды.
Далее группа Чандрасекара будет оценивать степень липкости, которая лучше всего подходит для резки липких металлов, и изучать способы продвижения применения этой технологии в промышленной практике.
Это исследование поддерживается Исследовательским бюро армии США (W911NF-15-1-0591), Национальным научным фондом (CMMI 1562470 и DMR 1610094) и Министерством энергетики США (DE-EE0007868).
Посмотрите видео на YouTube, чтобы узнать, как это сделать, на