Hoppa till innehållet

SMART - Surface tension of Metals Above vapoRization Temperature

Publicerad: 11 januari 2021

Jörg Volpp, på ämnet Produktionsutveckling har erhållit etableringsbidrag från Vetenskapsrådet för att undersöka grundläggande fenomen inom ytspänning hos metaller vid höga temperaturer. Projektet kommer pågå under fyra år.

Ytspänningseffekter har undersökts i stor utsträckning, dock sällan vid temperaturer över avdunstningstemperaturen. Fysikaliska teorier förutsäger att ytspänningen är mycket låg vid förångningstemperatur men i praktiken kan emellertid ytspänning observeras. Därför är syftet med projektet att förklara de fysikaliska effekter som påverkar ytspänningen på förångande ytor. En kombination av teoretisk modellering och experiment föreslås.

Den teoretiska modellen kommer att beräkna materialets avdunstningshastighet baserat på yttemperaturen och de verkande krafterna som bestämmer ytspänningen med tanke på krafterna mellan atomskikten. Det kommer att undersökas hur ytan reagerar på förlusten av avdunstade partiklar och hur detta påverkar ytspänningen.

En mätmetod baserad på laserstrålning av fallande metalldroppar inklusive temperatur och höghastighetsavbildning föreslås för att bestämma metallmaterialets ytspänning vid yttemperaturer över förångningstemperaturen som ska jämföras med teoretiska modeller som beaktar förluster av metalljoner.

Inom fyra års projekttid genomförs de teoretiska och experimentella testerna och kombineras till en teori. Dessa metoder utlovar ny inblick i beteendet och egenskaperna hos metallmaterial vid överhettade ytor. Resultaten är värdefulla för  många högtemperaturs materialtester och laserprocesser, t.ex. svetsning, borrning, skärning eller ytstrukturering.

sketch_SMART_surface
Skiss av antagandet att ytspänningen på förångande ytor återställs av de underliggande atomskikten
droplets_SMART
Producering laserbelysta droppar av olika storlekar (diameter: 3.7 mm, 3.3 mm och 2.9 mm, från vänster till höger) för 2 kW lasereffekt och 5 m/min bearbetningshastighet