Metalik Köpük Nedir? Kullanım Alanları Nelerdir?

Yeni yapısal ve işlenebilirliği iyi olan malzemelere duyulan ihtiyaç artarken insanlığın gelişimi her geçen gün devam etmektedir. Bu gelişmeler yeni malzemelere olan bir arayışı doğurmaktadır. Bu arayışın birçok sebebi olmakla beraber yeni malzemeden istenen en temel özellikleri sıralanırsa rijit ve sert olmanın yanı sarı hafif olması istenir. Bunlarla beraber maliyet faktörünü de unutmamak gerekir. Malzeme bilimciler bu arayış sonucunda öyle bir malzeme geliştirdiler ki birçok özelliği bizlere sunduğu gibi malzeme dünyasına yepyeni bir çığır açmayı başardılar. Bu malzeme kuşkusuz metalik köpüklerdir. Bu yazımda metalik köpük nedir sorusuna cevap verip metalik köpüklerin üretim yöntemlerinden ve kullanım alanlarından bahsedeceğim.

Metalik Köpük Nedir? Kullanım Alanları Nelerdir?

Metalik köpük nedir sorusunu cevaplamadan önce bu malzemenin neden bu isimle adlandırıldığını açıklamak istiyorum. Metalik köpük ismi, doğal köpük ile hiçbir alakası olmamasına rağmen kesiti alındığındaki gözenekli yapısından dolayı bu ismi almıştır.

Metalik köpükler iç yapısı köpük şeklinde olan ve hacimce %70-%90 aralığında gözenek içeren metalik malzemeden yapılan endüstriyel ürünlerdir. Diğer metalik malzemelerden ayrılan en önemli özellikleri; hafiflik, yüksek spesifik mukavemet, yüksek ısı ve ses izolasyonu ve alışılmışın dışında enerji absorbe etme özellikleridir. Hafifliğine özel olarak değinirsek bu malzemenin yoğunluğu 1 gr/cm3′ ün altındadır. Yani bu malzemeyi suya attığımızda batmayacak bir yoğunluğa sahiptir.

Metalik köpük nedir sorusuna cevap verdikten sonra bu köpüklerin hangi malzemelerden üretildiğine bakalım. Metalik köpükler genellikle alüminyum, magnezyum, nikel ve titanyum alaşımlarından üretilmektedir.

Metalik köpükler ikiye ayrılırlar. Bunlar;

  • Açık Hücreli Köpük
  • Kapalı Hücreli Köpük
Metalik Köpük Nedir?
(a)Açık Hücreli Köpük (b)Kapalı Hücreli Köpük

Metalik köpüğü oluşturan gözenekler birbirleriyle bağıntılı şekilde ise bu yapıya açık hücreli köpük adı verilir. Kapalı hücreli köpükte ise her bir gözeneğe gaz hapsedilmiştir. Bu gazların hapsolması yalıtımı sağlamaktadır.

Metalik Köpük Kullanımının Tarihçesi

Metalik köpük ilk kez San Francisco’lu Benjamin Sosnick tarafından 1943 yılında üretilmiştir. Sosnick, ergiyik haldeki alüminyumun içine köpürtücü görevi için cıva kullanarak gözenekli metal oluşturmuştur. 1950 yılından sonra açık hücreli metalik köpük üretimi ile çalışmalarına devam etmiştir. İlk açık hücreli köpük üretiminde ise sıvı haldeki alüminyum, sıkılaştırılmış kaya tuzunun partikülleri içine dökülmüş ve sonra tuzlar sıvı alüminyumun içerisinde çözünerek açık gözenekli köpük elde edilmiştir.

1959 yılına gelindiğinde metalik köpük üretimi gelişen teknoloji ile birlikte farklı bir yöntemle üretilmeye başlandı. Patenti “United Aircraft Corporation” tarafından alınan bu yöntemde, toz biçimindeki metal yine toz haldeki gaz yapıcı madde ile harmanlandı. Ardından elde edilen toz karışım metalin ergime noktasına kadar ısıtıldı. Bu sayede gaz yapıcı madde sıcaklığın etkisiyle birlikte çözünerek sıvının içerisinde gaz boşlukları oluşturdu. Böylece metalik köpük üretimi başarıyla sağlanmış oldu.

1970’li yıllarda ise alüminyumun metalik köpük üretimine en uygun malzeme olduğu anlaşılmıştır. Fakat ekonomik krizlerden ve metalik köpüklere olan rağbet düştüğü için bir süre 1975 yılında metalik köpüklerle ilgili yapılan çalışmalar durmuştur. 1980’li yılların sonlarına doğru ise metalik köpük ile ilgili çalışmalar tekrar artışa geçmiştir.

Metalik Köpüklerin Özellikleri

Metalik köpüklerin özelliklerinden bahsedecek olursak bizlere performans açısından birçok özellik sağlamaktadırlar. Bunları aşağıdaki şekilde listeleyebiliriz.

  • Yüksek spesifik mukavemet
  • Düşük yoğunluk ve hafif
  • Yüksek darbe sönümleme
  • Yüksek çarpışma enerjisi emilimi
  • Yanmaya karşı dayanıklı
  • Geri dönüştürülebilir olduğu için çevre dostu
  • Düşük termal iletkenlik
  • Düşük manyetik geçirgenlik
  • Ses ve titreşim sönümleme

Metalik Köpük Kullanım Alanları Nelerdir ?

Bir önceki başlıkta saydığımız özelliklerinden dolayı metalik köpükler; otomotiv, uzay, inşaat ve savunma sanayi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Bu alanlarda kullanımını aşağıdaki gibi açıklayabiliriz.

Otomotiv Endüstrisi

Her yeni model otomobil çıktığında bir önceki modelden daha güvenli olması talep edilir. Bu talepten dolayı otomobillerin ön tamponu ve yan direklerinde köpük metal kullanılmaktadır. Böylece kaza esnasında oluşabilecek enerji, köpük metal tarafından absorbe edilip sürücünün en az zarar görmesi sağlanacaktır. Ayrıca metalik köpüklerin ses emilimi özelliği kullanılarak motordan gelen sesler elimine edilmektedir.

Kullanım Alanları Nelerdir?
Otomativ endüstrisinde yan direk olarak metalik köpük kullanımı

Otomobillerin belirli bölgelerinde köpük metal kullanımı toplam ağırlığın da azalmasını sağlayacaktır. Bu azalma yakıt tüketimini düşürmektedir. Çünkü otomobilin ağırlığı ne kadar azaltılırsa yakıt tüketimi de o derece azaltılmış olacaktır.

Havacılık ve Uzay Endüstrisi

Havacılık alanında metalik köpükler, aynı özelliği sağlayan kendi emsallerinden daha ekonomik olduğu için tercih edilir. ABD’nin sahip olduğu havacılık şirketlerinden biri olan Boeing, helikopterlerinin kuyruk kısmının iç çubuklarında metalik köpük kullanmaktadır.

Uzay sanayisinde de son yıllarda metalik köpüklerin kullanımı artmıştır. Özellikle NASA mühendisleri, uzay mekiklerinin iniş takımında metalik köpük kullanarak mekiklerin yeryüzüne yapacağı inişte oluşacak şiddet en aza indirmektedir.

Gemi Yapım Endüstrisi

Gemi imalat sektöründe düşük yoğunlukla hafif malzemeler oldukça büyük öneme sahiptir. Özellikle modern yolcu gemilerinin imalatında; ekstrüzyon ile üretilmiş alüminyum profiller, alüminyum honeycomb ve alüminyum sac ürünleri kullanılmaktadır. Bu sektörde kullanılan alüminyum mamullerinin yerini yavaş yavaş alüminyum köpük sandviç paneller almaya başlamıştır. Böylece gövdeye hafiflik ve rijitliğin yanında mükemmel darbe sönümle özelliği kazandırılmış olunacak.

Demiryolu Endüstrisi

Günümüzde nüfus artmaya devam ettiği sürece hızlı ve rahat olan tramvay, tren ve metro gibi demiryolu taşıtlarının kullanımı artacaktır. Bu yüzden çarpışma olasılığına karşı güvenliği artırmak için trenlerin dış kısmı metalik köpükle kaplanmaya başlamıştır.

Metalik Köpük Nedir? Kullanım Alanları Nelerdir?
Demiryolu endüstrisinde metalik köpük kullanımı

Savunma Sanayi

Metalik köpüklerin kullanıldığı bir yerde savunma sanayisi sektörüdür. Genellikle blast (patlama kaynaklı) etkilere karşı zırhlı araçların tabanlarında destek plakası olarak kullanılmaktadır. Böylece zırhlı aracın mayına basması durumunda bölgede oluşacak enerji absorbe edilip personelin güvenliği sağlanacaktır.

Metalik Köpük Nedir? Kullanım Alanları Nelerdir?
Savunma sanayisinde metalik köpüğün kullanımı

Metalik Köpük Üretim Yöntemleri

Metalik köpüklerin üretimi birçok yöntem ile üretilebildiği gibi sıvı ya da katı fazda üretimi de yapılabilmektedir. Temel olarak metalik köpük üretimini ikiye ayırabiliriz.

  • Sıvı hal köpüklendirmesi
  • Katı hal köpüklendirmesi

Sıvı Hal Köpüklendirmesi

Yalnızca metaller sıvı hal durumunda yüzey gerilmesi kapalı gözenek oluşumuna neden olur.

Kullanım Alanları Nelerdir?

Katı Hal Köpüklendirmesi

Metalik köpükler ergiyik metal ile üretilebildiği gibi toz metalurjisi yoluyla da üretilebilmektedir. Bu süreçte metalik toz daima katı halde kalır ve sinterleme işlemi ile daha rijit bir hal alır.

Günümüzde katı hal köpüklendirmesi metalik köpük üretiminde en yaygın ve en basit yöntemdir. Bu yöntem sırasıyla; toz hazırlama, paket haline getirme, kalıplama ve sinterleme işlemlerini içermektedir.

Metalik Köpük Nedir? Kullanım Alanları Nelerdir?

Katı hal köpüklendirme yöntemi ile metalik köpük üretimi farklı şekillerde üretilebilmektedir. Bunları listelemek istersek;

  • Gaz hapsetme ile köpürtme
  • Çamur köpüklendirme
  • Yer tutucu ilave kullanarak köpüklendirme
  • Metalik boş küre kullanarak köpüklendirme
  • Metal toz/bağlayıcı sistemi ile köpürtme
  • Reaksiyon sinterlemesi

Tavsiye Yazı: Tozaltı Kaynağı Nedir?

Bu yazımda metalik köpük nedir ve kullanım alanları nelerdir sorusuna elimden geldiğince cevap verip metalik köpük ile ilgili merak edilebilecek her şeyi yazmaya çalıştım. Umarım faydalı bir yazı olmuştur. Soru ve görüşlerinizi yorum kısmında benimle paylaşabilirsiniz.

YORUM YAP

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir