Slévárenské technologie výroby kovových pěn a možnosti jejich využití coby výměníku tepla

Ing. Ivana Kroupová¹; Ing. Filip Radkovský¹; doc. Ing. Petr Lichý, Ph.D.¹

Stáhnout článek v PDF

Kovové pěny jsou materiálem s širokým uplatněním v mnoha oborech lidské činnosti (např. automobilový průmysl, stavebnictví, medicína, aj.). Tyto materiály obsahují ve své struktuře uměle vytvořené póry. Tyto póry jim pak dávají mnoho výjimečných vlastností, jako je např. vysoká tuhost při nízké měrné hmotnosti, vysoká tepelná vodivost, schopnost absorpce energie atd. První zmínky o kovových pěnách pocházejí již z počátku 20. století, kdy se tyto pórovité kovové materiály začaly používat pro strojírenské účely. Ve dvacátých letech minulého století se začaly vyrábět a komerčně využívat pěny vyhotovené spékáním kovových prášků, které se používaly pro výrobu filtrů, baterií a samomazných ložisek. Ve francouzském patentu z roku 1925 nalezneme zmínky o kovových pěnách vyrobených vzpěněním materiálu, o třicet let později v USA začíná jejích komerční použití. Ale rozsáhlá výzkumná a vývojová činnost začala až v 90. letech a pokračuje dodnes. V současné době probíhá na VŠB – Technické univerzitě Ostrava výzkum zabývající se optimalizací výroby tohoto unikátního materiálu slévárenskou cestou. Od objevu porézních kovových materiálů bylo vyvinuto mnoho metod jejich výroby. Porézní kovové materiály mohou být vyrobeny z tekutého kovu, kovového prášku, kovových par či ionizovaného kovu. Cílem tohoto příspěvku je představit slévárenské metody výroby kovových pěn, a to jak pěn s pravidelnou, tak i s nepravidelnou buňkovou strukturou. Tyto metody jsou založeny na konvenčních slévárenských technologiích a ve slévárnách běžně používaných materiálech. Principem níže uvedených technologií výroby kovových pěn je infiltrace tekutého kovu do dutiny formy vyplněné prekurzory/preformou nebo použití odpařitelného modelu. Cílem příspěvku je rovněž ukázat možné aplikace odlitků kovových pěn s pravidelnou vnitřní strukturou coby výměníků tepla – využití velkého vnitřního povrchu těchto složitých odlitků.

1. VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Department of Metallurgy and Foundry, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic