| Atomer
utfører spleisen
Et 300 år gammelt fenomen kan
revolusjonere bruken av aluminium. Nå kan materialet skjøtes
uten skruer, sveising, lim eller bolter.
 |
 |
|
| DETTE
SKJER: |
|
|
Atomene i de to emnene som skal sammenføyes, begynner
å dele på elektronene i de to ytterste elektronskallene.
Det dannes en sky av frie elektroner som fritt beveger seg mellom
de positivt ladede atomkjernene, og metallisk binding oppstår. |
Aluminium har egenskaper som gjør
det til et populært materiale, men må ofte finne seg
i å konkurrere med stål fordi det taper styrke eller
slår seg etter sveising. Nå har forskere nylig tatt
patent på en ny sammenføyingsmetode spesielt egnet
for aluminium. Skjøten blir like sterk som aluminiumet selv
og er nesten usynlig. Årsaken er at metallets egne atomer
utfører spleisen gjennom elektrondeling.
TRO OG TVIL PÅ LABEN
Det særegne fenomenet kaldbinding ble oppdaget i England i
1724 av J. I. Desaguliers. Selv om funnet var svært spesielt,
gjorde ingen noe stort nummer av det, og kunnskapen havnet bak støvete
permer. Nesten 300 år senere fattet professor i metallurgi
ved NTNU i Trondheim, Øystein Grong, interesse for det glemte
fenomenet. Det ga ham ideen til en maskin som skulle kunne sammenføye
plater og profiler av aluminium på samme måte. Han så
for seg en innretning som med høyt trykk presser aluminium
ned i sprekken (fugen) mellom to aluminiumsdeler som skal skjøtes.
Der vil det skapes metallisk binding mellom delene. Problemet var
at ingen av hans kolleger trodde det var mulig.
DU TROR DET IKKE FØR DU FÅR
SE DET
Grong fikk etter hvert støtte av faglig nestor ved SINTEF,
nå avdøde Knut Gjermundsen. Denne hadde kunnskap nok
til å se at ideen kunne realiseres, og lånte den unge
professoren en liten krok av sitt materialtekniske laboratorium.
Da resultatene begynte å komme, stillet SINTEF opp igjen med
penger, faglig støtte og hjelp til å bygge utstyr,
og dermed var prosjektet for alvor i gang. Åtte år senere
er trondheimsforskerne kommet nær en industriell løsning.
Maskinene som skal kaldsveise plater og profiler, er ennå
ikke ferdig utviklet, men det er tatt patent på sammenføyningsprosessen
Hymen Bonding (Hybrid Metal Extrusion & Bonding).
 |
| FRUKTBART
SAMARBEID: |
|
|
Professor Øystein Grong og student Tomas Erlien berømmer
det fruktbare samarbeidet mellom NTNU og SINTEF.
Foto:
Thor Nielsen |
|
– Det som skjer, er at atomene i de
to emnene som skal sammenføyes, begynner å dele på
elektronene som beveger seg i de to ytterste elektronskallene, de
såkalte valenselektronene. Hvert aluminiumatom har tre slike
elektroner.
Stipendiat Tomas Erlien, som tar sin doktorgrad på Hymen Bonding-metoden,
demonstrerer prinsippet ved å legge to aluminiumtråder
inn i en slags presse, med et spor til hver tråd. Trådene
peker mot hverandre, og når Erlien presser ned en hendel,
føres endene nøyaktig mot hverandre. Etter noen få
trykk tar han ut trådene. Det som før var to metalltråder
har nå blitt til en. I tillegg er skjøten blitt minst
like sterk som aluminiumtrådene selv. Raskt går det
også.
– Reaksjonen kan bare skje når
metalloverflatene er jomfruelige, dvs. befinner seg i en tilstand
hvor oksidbelegget som vanligvis omslutter metallet, er fjernet,
forklarer Erlien. Det er denne erkjennelsen Hymen Bonding-metoden
bygger på.
KIRURGISK NØYAKTIGHET
Nå står industriell utnyttelse av kaldbindingsprinsippet
for tur. Her går arbeidet i to retninger: Den ene er å
bygge en ekstruderingsmaskin som kan skjøte to plater eller
profiler som ligger i samme plan. Den andre er å utvikle en
skrue-ekstruder som egner seg for sammenføyning av mer komplekse
geometrier. Begge skal på sikt styres av en datamaskin.
MILJØGEVINST
En vellykket industrialisering av prosessen vil gjøre framtidens
biler, båter og fly både sterkere og betydelig lettere.
Dette vil påvirke drivstofforbruket i positiv retning, noe
som også vil være et pluss for miljøet. Hymen
Bonding-metoden er også miljøvennlig i seg selv, fordi
den ikke avgir farlig røyk eller helseskadelige gasser, som
ved vanlig sveising.
Av Christina
B.Winge
Kontakt: Øystein Grong, Institutt
for
materialteknologi, NTNU.
Tlf: 73 59 48 96, e-post: oystein.grong@material.ntnu.no |
