準の強化

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6929 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

アルミニウム独立気泡フォームブロックは、1 インチ 3 の体積で作成され、アルミニウムチューブの一部でシールドされたアルミニウムフォーム部品で構成され、一部のタイプでは内側のアルミニウムチューブで補強されています。 ブロックは、犠牲部品として一部のアプリケーション部品を衝撃から保護するために使用される発泡金属の既存の問題を克服するために作られています。 金属発泡体には、サンドイッチパネル、充填チューブ、波形シートの 3 つの主要なカテゴリがあります。 準静的圧縮試験は、異なる形状の 12 個のブロックに適用され、参照として純粋なアルミニウム発泡ブロックと比較されました。 結果は、降伏強度 (SY)、圧壊強度 (Sc)、緻密化強度 (Sd)、ひずみ 70% での圧縮、吸収エネルギー (曲線の下の圧縮領域) などのブロックの機械的特性の向上を示します。 降伏強さの最高値 (5.87 MPa) は、指節立方体ブロック (FP - 0.1 Sq.) で記録されました。 一方、緻密化強度の最高値 (21.7 MPa) はスパイン シリンダー ブロック (SV8 - 0.17 C25) で記録されました。 サンプルの登録結果では、エネルギー散逸密度 (Edd) の最高値が 40.52 J/in3 (91% 強化) であり、圧壊強度 (8.61 MPa) がフィンガーファランクス シリンダー ブロック (FP-0.17 C25) で記録されたことが明らかです。 Edd の最低値は 14.16 J/in3 (純アルミニウム発泡ブロック値より 33% 小さい)、SY = 0.42 MPa、Sc = 3.21 MPa、および Sd = 4.46 MPa で、薄肉外耳道シリンダー ブロック (EC8—) に登録されています。 0.075 C26.5）。 最高の機械的特性は、指節骨シリンダー ブロック (FP - 0.17 C25) および脊椎シリンダー ブロック (SV8 - 0.17 C25) で達成されました。

アルミニウム (Al) フォームは、前世紀半ばに製造されました。 車やコンテナの一部を支えて衝撃を吸収したり、遮音性や断熱性を高めるなど、多くの用途に使用されました。 Al 独立気泡フォーム (ACCF) は、部品や機械を強い衝撃から保護するためにエネルギーを吸収する犠牲部品として機能する用途では、消耗品とみなされます。 産業用途で使用されるサンドイッチパネル、充填チューブ、波形シートなどのいくつかの形態があるにもかかわらず、製造コストの高さや、衝撃により部品やシートに欠陥が生じた後の鋳造部品や充填チューブのコストの高さなど、いくつかの課題に直面しています。可能であれば通常どおり新しいものと交換します。修理できない場合は、メンテナンス費用が高額になります（つまり、アルミニウム発泡部品は衝撃曲げ応力にさらされると変形するため、完全に交換する必要があります）。 アルミニウム発泡体は、軽量の建物の壁や屋根（鋼鉄アルミニウムサンドイッチ（SAS）やアルミニウム発泡サンドイッチパネル（AFS）など）から自動車の衝突安全性まで、多くの用途に使用されてきました。

図 1 は、自動車のフレームを衝撃から保護するために使用されるアルミニウム発泡部品のいくつかの用途を示しています。また、電車では、軽量で衝撃時の高エネルギーを吸収する能力があるクランプルゾーンに発泡体が使用されています。 金属発泡体の最も重要な用途は、車のフロントバンパーを保護するクラッシュボックスです。 最も一般的なタイプは、図 1e に示すように、発泡体が充填された円筒形のキャニスターまたは多角形のキャニスターです。 このボックス用に多くの形状とモデルが作られており、セルサイズの異なる 2 つのフォームを追加し、大きなサイズのフォームが面に衝突し、次に小さなサイズのフォームを配置する (図 1f) などのさまざまな技術を使用して、衝撃を緩やかにすることでエネルギー吸収を向上させています。吸収。 課題は依然として存在しており、影響を受けた部品を維持するコストと、制御された限られた寸法でこのシールドを製造するための高額なコストがかかることです。

Al フォームの使用例 (a) 自動車のフォームによるシールド部品 1、(b) フォームによる自動車フレームのシールド、(c) 電車内のフォームによるクランブル ゾーン、(d) 車のフロント バンパーのクラッシュ ボックス 2、(e) 円筒形および多角形のクラッシュ ボックス、および (f) 異なるセル サイズの 2 つのフォーム パーツを備えたクラッシュ ボックス 3。