Actualizado: 05/07/2024
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han logrado un gran avance en la soldadura de espumas metálicas compuestas (EMC, por sus siglas en inglés) sin comprometer sus propiedades distintivas. Estas espumas, compuestas por esferas metálicas huecas y una matriz metálica, destacan por su ligereza, resistencia y capacidad de aislamiento térmico.
Avance Científico en la Soldadura de Espumas Metálicas
¿Qué Son las Espumas Metálicas Compuestas?
Las EMC son materiales formados por esferas metálicas huecas, como acero inoxidable o titanio, incrustadas en una matriz de acero, titanio, aluminio u otras aleaciones. Esta composición resulta en un material liviano pero extremadamente fuerte, con aplicaciones potenciales en alas de aviones, blindajes de vehículos y armaduras personales.
¿Por Qué Son Importantes las EMC?
Además de ser más ligeras que los metales y aleaciones convencionales, las EMC son mejores aislantes térmicos. Esta combinación de peso, resistencia y aislamiento las hace ideales para almacenar y transportar materiales nucleares, peligrosos, explosivos y otros materiales sensibles al calor.
El Desafío de la Soldadura Tradicional en las EMC
Sin embargo, para aprovechar estas aplicaciones, era necesario unir varias piezas de EMC, lo cual presentaba un problema. La soldadura tradicional, que utiliza un material de relleno y calor directo, resulta inadecuada ya que puede alterar la estructura porosa de las EMC, deteriorando sus propiedades.
La Solución: Soldadura por Inducción
El equipo de investigación, liderado por la profesora Afsaneh Rabiei, ha descubierto que la soldadura por inducción es una técnica efectiva para unir componentes de EMC. Esta técnica utiliza un campo electromagnético generado por una bobina de inducción para calentar el metal. Dado que las EMC solo contienen un 30-35% de metal, este campo puede penetrar profundamente sin afectar los bolsillos de aire que constituyen el 65-70% restante. Esto permite una unión eficaz sin perjudicar las propiedades del material.
Implicaciones del Descubrimiento
Este descubrimiento es un paso importante, ya que permite utilizar las EMC en una variedad de aplicaciones sin comprometer sus características atractivas. La investigación, publicada en el periódico «Advanced Engineering Materials», fue coautorizada por John Cance y Zubin Chacko, estudiantes de doctorado en NC State, con el apoyo del Departamento de Transporte de EE. UU. y la Administración de Seguridad de Materiales Peligrosos y Oleoductos.
Resumen del Estudio
El estudio se centró en técnicas de soldadura en estado sólido, como la soldadura por fricción y la soldadura por inducción, para unir espumas metálicas sin afectar negativamente su estructura. A pesar de que la soldadura por fricción generaba demasiado calor, comprometiendo la estructura celular de las EMC, la soldadura por inducción demostró ser un método eficaz que preserva la integridad estructural de las EMC. Los resultados ofrecen una visión sobre los efectos de diferentes parámetros de soldadura y la idoneidad de estos métodos para unir EMC.
Vía ncsu.edu
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