La aplicación de un marcador permanente, el pegamento o la cinta producen metales gomosos como el aluminio, Aceros inoxidables, el cobre y el tantalio son mucho más fáciles de cortar para aplicaciones industriales. Crédito:imagen de la Universidad de Purdue / Erin Easterling
Tus marcadores permanentes de todos los días, Las barras de pegamento y la cinta de embalaje pueden ofrecer una solución sorprendentemente de baja tecnología para una molestia de larga data en la industria manufacturera:hacer blandos y dúctiles, o los denominados metales "gomosos" más fáciles de cortar.
Lo que hace que las tintas y los adhesivos sean efectivos no es su contenido químico, pero su pegajosidad a la superficie de cualquier metal gomoso como el níquel, aluminio, aceros inoxidables o cobre, investigadores de Purdue University y University of West Florida encuentran en un estudio publicado recientemente en Revisión física aplicada .
Estos adhesivos ayudan a lograr una corte más limpio y rápido que los procesos de mecanizado actuales, aplicaciones impactantes que van desde la fabricación de implantes ortopédicos e instrumentos quirúrgicos hasta componentes aeroespaciales.
"Una amplia gama de productos se basa en el mecanizado de metales gomosos. Estos podrían ser algo que usamos todos los días, como la válvula en un grifo del fregadero, o algo más crítico como una pieza de compresor en el motor a reacción de un avión, "dijo James Mann, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de West Florida y ex alumno de Purdue.
Si se puede lograr una mejora significativa en la "maquinabilidad" de los metales gomosos o aleaciones, que es lo bien que cortan, perforar o triturar, entonces existe la posibilidad de reducir el costo de los productos, mejorar su rendimiento o permitir diseños nuevos y mejorados.
"Los metales gomosos se deforman característicamente de una manera muy ondulada, "dijo Srinivasan Chandrasekar, Profesor de Purdue de ingeniería industrial. "Este flujo ondulante implica un consumo de energía significativo, lo que significa que estos metales requieren más fuerza para mecanizar que incluso algunos metales duros. Necesitábamos encontrar una manera de suprimir este flujo ondulante ".
Deshacerse de las ondulaciones significa que el metal ahora tiende a actuar más como una cerámica o vidrio quebradizo en el lugar donde debe cortarse.
Una forma bien conocida de hacer que el metal gomoso se vuelva quebradizo es recubriéndolo con un metal líquido adecuado, como el galio en el caso del aluminio. Metales líquidos como estos sin embargo, tienden a funcionar demasiado bien; difundiéndose a través de la superficie y haciendo que todo el metal se desmorone en polvo.
"Esto hace que el metal que se mecaniza sea inutilizable, "Dijo Chandrasekar.
Los investigadores de Purdue han descubierto una solución simple para cortar metales blandos y gomosos (izquierda) tan limpia y fácilmente como los metales duros (derecha). Crédito:imagen de la Universidad de Purdue / Anirudh Udupa
Otros intentos que tuvieron un éxito limitado tendieron a ser tóxicos o provocar roturas y grietas en la superficie mecanizada. Luego, los investigadores comenzaron a explorar otros medios químicos benignos que cortarían más limpio.
Marcar con tinta o colocar cualquier adhesivo en la superficie del metal redujo drásticamente la fuerza de corte sin que todo el metal se desmoronara. dejando un corte limpio en segundos. La calidad de la superficie mecanizada también mejoró enormemente.
La adherencia no se destacó inicialmente como una solución que los marcadores permanentes, las barras de pegamento y la cinta tienen en común.
"Analizamos los ingredientes químicos de la tinta permanente, aislado cada uno de los de la superficie del metal, y no hubo ningún efecto notable, "dijo Anirudh Udupa, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en la Escuela de Ingeniería Industrial de Purdue. "Así que nos dimos cuenta de que no se trata de una sustancia química en particular, sino de la propia tinta que se adhiere al metal a través de un mecanismo de adsorción física".
El investigador de Purdue, Anirudh Udupa, muestra cómo marcar la superficie de un metal gomoso con tinta o adhesivo reduce drásticamente la fuerza necesaria para cortarlo. Crédito:imagen de la Universidad de Purdue / Erin Easterling
El Sharpie y los adhesivos también parecían funcionar en muchos metales gomosos, independientemente de la herramienta de corte.
"En retrospectiva, podemos decirle por qué ciertas cosas no tuvieron éxito en trabajos anteriores. Todo vuelve a la existencia de este fluir ondulante, "dijo Koushik Viswanathan, Investigador postdoctoral de Purdue en ingeniería industrial. "Es posible que algunas personas hayan intentado cortar el cobre, por ejemplo, que estaba en el estado duro en lugar de en el estado blando ".
Según el conocimiento de los investigadores, usando marcadores permanentes, pegamentos o cintas para hacer que los metales gomosos sean más fáciles de mecanizar no representan ningún peligro para el medio ambiente.
Próximo, El grupo de Chandrasekar evaluará el grado de adherencia que funciona mejor para cortar metales gomosos y explorará formas de avanzar en la aplicación de esta tecnología en la práctica industrial.
