A espuma metálica composta (CMF) é um material poroso de célula fechada muito útil que pode ser produzido pela distribuição de bolas metálicas em uma matriz metálica. Devido ao seu formato uniforme e distribuição uniforme dos poros, o CMF pode fornecer melhores propriedades mecânicas em comparação com as espumas metálicas tradicionais. Este material é leve e de alta resistência e pode ser usado em áreas como asas de aeronaves, blindagem de veículos e blindagem corporal humana. Além disso, em comparação com metais e ligas tradicionais como o aço, o CMF tem melhores propriedades de isolamento térmico, o que significa que se espera que o CMF também seja utilizado para armazenar e transportar materiais nucleares, mercadorias perigosas, explosivos e outros materiais sensíveis ao calor.
CMFs são normalmente esferas ocas feitas de um metal contido em uma matriz sólida composta do mesmo metal ou de metais diferentes. Eles são como uma barra de chocolate de aviação, se fossem feitos de metal em vez de chocolate. Um de seus maiores argumentos de venda é que eles são mais leves que os metais sólidos tradicionais, ao mesmo tempo que são igualmente fortes. Nos últimos anos, também foi descoberto que eles também podem parar balas, bloquear a radiação e isolar contra altas temperaturas.
Infelizmente, quando CMFs diferentes são soldados entre si através de métodos tradicionais, eles perdem estas propriedades desejáveis na junta de solda.
Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte descobriram agora uma técnica de soldagem que pode ser usada para unir peças de espuma metálica composta (CMF) sem comprometer as propriedades que tornam o CMF um material ideal. O CMF é leve, forte e isola eficazmente altas temperaturas, por isso espera-se que seja amplamente utilizado em vários campos.
Afsaneh Rabiei, professor de engenharia mecânica e aeroespacial na Universidade Estadual da Carolina do Norte, disse: "A soldagem por fusão tradicional usa um enchimento para unir duas peças de metal. É aqui que reside o problema, porque o metal que derrete as duas peças de CMF é sólido, por isso não possui as propriedades ideais do CMF em ambos os lados. Além disso, qualquer método de soldagem que aqueça diretamente o metal fundido fará com que alguns dos poros do CMF se preencham. "
Procurando uma alternativa, Rabiei e colegas analisaram uma tecnologia menos utilizada chamada soldagem por indução. Simplificando, ele usa corrente de radiofrequência para energizar uma bobina de indução, produzindo um campo eletromagnético de alta frequência que aquece certos metais até o ponto de fusão.
Como o CMF tem apenas 30-35% de conteúdo metálico, o campo eletromagnético pode penetrar profundamente no material para obter uma boa soldagem. As bolsas de ar que constituem os 65-70% restantes do CMF atuam para isolar o material do calor. Desta forma, a soldagem por indução aquece a área alvo que conecta as duas peças de CMF, mas evita que o calor se espalhe para fora da conexão. Isto ajuda a manter as características do CMF.
“Este é um passo importante porque as propriedades do CMF o tornam atraente em uma ampla gama de aplicações, mas é fundamental que haja uma maneira de soldar peças CMF sem comprometer as propriedades que o tornam atraente”, disse Rabiei.
Um artigo sobre a pesquisa foi publicado recentemente na revista Advanced Engineering Materials.