Uw dagelijkse permanente markers, lijmsticks en verpakkingstape kunnen een verrassend low-tech oplossing bieden voor een al lang bestaande overlast in de maakindustrie:het zacht en kneedbaar maken, of zogenaamde "gummy" metalen gemakkelijker te snijden.

Wat inkten en lijmen effectief maakt, is niet hun chemische inhoud, maar hun kleverigheid aan het oppervlak van een gomachtig metaal zoals nikkel, aluminium, roestvrij staal of koper, onderzoekers van Purdue University en de University of West Florida vinden in een recent gepubliceerd onderzoek in Fysieke beoordeling toegepast .

Deze lijmen helpen om een ​​gladdere, schoner en sneller snijden dan de huidige bewerkingsprocessen, impact hebben op toepassingen variërend van de productie van orthopedische implantaten en chirurgische instrumenten tot onderdelen voor de ruimtevaart.

"Een breed scala aan producten is afhankelijk van de bewerking van gummy metalen. Dit kan iets zijn dat we elke dag gebruiken, zoals de klep in een gootsteenkraan, of iets kritischers zoals een compressoronderdeel in de straalmotor van een vliegtuig, " zei James Mann, assistent-professor werktuigbouwkunde aan de University of West Florida en Purdue-alumnus.

Als er een aanzienlijke verbetering kan worden aangebracht in de "bewerkbaarheid" van gomachtige metalen of legeringen - en dat is hoe goed ze snijden, boren of slijpen - dan is er potentieel om de kosten van producten te verlagen, hun prestaties te verbeteren of nieuwe en verbeterde ontwerpen mogelijk te maken.

"Gummy metalen vervormen kenmerkend op een zeer wiebelige manier, " zei Srinivasan Chandrasekar, Purdue hoogleraar industriële techniek. "Deze kronkelige stroom brengt een aanzienlijk energieverbruik met zich mee, wat betekent dat deze metalen meer kracht nodig hebben om te bewerken dan zelfs sommige harde metalen. We moesten een manier vinden om deze kronkelige stroom te onderdrukken."

Het wegwerken van de kronkels betekent dat het metaal nu de neiging heeft om zich meer te gedragen als een broos keramiek of glas op de plek waar het moet worden gesneden.

Een bekende manier om het gummy metaal bros te maken is door het te coaten met een geschikt vloeibaar metaal, zoals gallium in het geval van aluminium. Vloeibare metalen zoals deze, echter, hebben de neiging om te goed te werken; diffunderen door het oppervlak en het hele metaal doen afbrokkelen tot een poeder.

"Dit maakt het metaal dat wordt bewerkt onbruikbaar, ' zei Chandrasekar.

Andere pogingen met beperkt succes waren meestal giftig of resulteerden in scheuren en barsten op het machinaal bewerkte oppervlak. De onderzoekers begonnen toen andere goedaardige chemische media te onderzoeken die schoner zouden snijden.

Markeren met inkt of het aanbrengen van lijm op het metaaloppervlak verminderde de snijkracht drastisch zonder dat het hele metaal uit elkaar viel, een zuivere snede achterlaten in seconden. Ook de kwaliteit van het bewerkte oppervlak is sterk verbeterd.

Kleverigheid viel aanvankelijk niet op als een oplossing die permanente markers, lijmstiften en tape hebben gemeen.

"We hebben gekeken naar de chemische ingrediënten van de permanente inkt, isoleerde elk van die op het metaaloppervlak, en er was geen merkbaar effect, " zei Anirudh Udupa, hoofdauteur van de studie en een postdoctoraal onderzoeker in Purdue's School of Industrial Engineering. "Dus we realiseerden ons dat het geen bepaalde chemische stof is, maar dat de inkt zelf aan het metaal kleeft via een fysiek adsorptiemechanisme."

De Sharpie en lijmen bleken ook te werken op veel gomachtige metalen, ongeacht het snijgereedschap.

"Achteraf gezien, we kunnen je vertellen waarom bepaalde dingen in eerder werk niet gelukt zijn. Het komt allemaal terug op het bestaan ​​van deze kronkelige stroom, " zei Koushik Viswanathan, Purdue postdoctoraal onderzoeker in de industriële techniek. "Sommige mensen hebben misschien geprobeerd koper te snijden, bijvoorbeeld, dat was in de harde staat in plaats van in de zachte staat."

Voor zover de onderzoekers weten, permanente markers gebruiken, lijmen of tape om kleverige metalen gemakkelijker te bewerken te maken, vormt geen gevaar voor het milieu.

Volgende, De groep van Chandrasekar zal de mate van plakkerigheid beoordelen die het beste werkt voor het snijden van gummy metalen en manieren onderzoeken om de toepassing van deze technologie in de industriële praktijk te bevorderen.