close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14169

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14169
(13) C1
(19)
C 22F 3/00
C 21D 8/00
СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЭФФЕКТА ПАМЯТИ ФОРМЫ
(21) Номер заявки: a 20090233
(22) 2009.02.19
(43) 2010.10.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Рубаник Василий Васильевич (BY); Рубаник Василий Васильевич (BY); Вьюненко Юрий Николаевич (RU); Шадурский Александр
Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 2413 C1, 1998.
BY 4133 C1, 2001.
BY 4065 C1, 2001.
RU 2268312 C1, 2006.
РУБАНИК В.В. Инициирование эффекта памяти формы в сплавах Ti-Ni
под действием ультразвуковых колебаний: Автореф. - Минск. - 2005. - С. 13, 6-9, 15.
BY 14169 C1 2011.04.30
(57)
Способ инициирования эффекта памяти формы в материале образца, при котором переводят упомянутый материал из мартенситной фазы в аустенитную путем возбуждения в
нем ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что возбуждают ультразвуковые колебания последовательно на, по меньшей мере, двух резонансных частотах, причем изменение резонансной частоты осуществляют в момент времени, при котором в точках
предварительно заданных деформаций материала, соответствующих пучностям ультразвуковых колебаний текущей резонансной частоты, температура нагрева достигнет величины, соответствующей окончанию обратного мартенситного превращения.
Фиг. 1
BY 14169 C1 2011.04.30
Изобретение относится к области материаловедения, в частности к материалам, обладающим эффектом памяти формы.
Известен наиболее близкий по технической сущности к изобретению способ инициирования эффекта памяти формы [1], предусматривающий перевод материала из мартенситной фазы в аустенитную путем возбуждения в нем ультразвуковых колебаний с
амплитудой механических напряжений, равной 0,6-0,8 величины предела текучести материала.
В конкретном случае осуществления этого способа изделие, например, в виде проволоки из сплава Ti-Ni деформируют при комнатной температуре, придавая ей необходимую форму, например спираль. В таком состоянии изделие отжигают при температуре
550-600 °С. После охлаждения изделию придают прямолинейную или иную форму, крепят к ультразвуковому преобразователю с волноводом и возбуждают ультразвуковые колебания с амплитудой знакопеременных напряжений, равной 0,6-0,8 величины предела
текучести сплава. При этом проволока из материала с эффектом памяти формы принимает
форму спирали.
Данный способ обеспечивает удовлетворительное инициирование однонаправленного
эффекта памяти формы и способствует определенному снижению времени перевода материала из одного фазового состояния в другое. При этом достаточно одностороннего доступа к образцу для его нагрева, что невозможно при других способах нагрева, например,
за счет пропускания тока.
Существенным недостатком способа является то, что он, в силу особенностей приемов его осуществления, например возбуждения ультразвуковых колебаний на одной
фиксированной резонансной частоте, обладает ограниченной возможностью по управлению инициированием однонаправленного эффекта памяти формы, что ограничивает его
реализацию на длинномерных изделиях.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является способ
инициирования эффекта памяти формы, позволяющего расширить эксплуатационные
возможности по управлению процессом ультразвукового инициирования однократного
эффекта памяти формы путем возбуждения в материале нескольких резонансных частот,
что позволяет сократить время протекания фазовых превращений, изменять последовательность срабатывания эффекта памяти формы на различных участках конструкции и
тем самым изменить траекторию движения рабочих элементов в заданной последовательности, и реализовать различные исполнительные устройства.
Поставленная задача достигается тем, что при использовании существенных признаков, характеризующих известный способ инициирования эффекта памяти формы, при котором материал переводят из мартенситной фазы в аустенитную путем возбуждения в нем
ультразвуковых колебаний, в соответствии с изобретением возбуждение осуществляют
последовательно на нескольких резонансных частотах, при этом изменение резонансной
частоты производят в момент, когда в материале в пучностях напряжений ультразвуковой
волны температура нагрева достигает значения температуры окончания обратного мартенситного превращения.
Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемый способ отличается от прототипа иным образом и последовательностью возбуждения в материале ультразвуковых колебаний, что свидетельствует о наличии признаков, отличающих заявляемое изобретение
от прототипа.
В данном случае при возбуждении ультразвуковых колебаний в образце резонансной
длины материала, обладающего эффектом памяти формы, он начинает интенсивно нагреваться. При этом максимальный разогрев происходит в точках, соответствующих пучностям механических напряжений (узлы механических смещений). В этих участках
волновода раньше достигается температура окончания обратного мартенситного превращения и после перехода материала в аустенитное состояние дальнейший нагрев на этих
2
BY 14169 C1 2011.04.30
участках прекращается. При изменении первоначальной резонансной частоты на другую в
момент, когда в узловых точках достигнута температура окончания обратного мартенситного превращения, начинается интенсивный нагрев образца в новых узлах механических
смещений, что позволяет значительно быстрее реализовать эффект памяти формы по всей
длине образца, т.е. достичь его нагрева до температуры окончания обратного мартенситного превращения и последовательно восстанавливать предварительно заданную в узловых точках деформацию. Все это свидетельствует о достижении нового более высокого
технического результата способом, который явным образом не следует для специалиста из
уровня техники.
Техническая сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, где на фиг. 1
показаны схема реализации заявляемого способа и эпюры распределения по длине образца механических смещений и температуры соответственно для последовательных резонансных частот, на фиг. 2 и на фиг. 3.
Устройство для реализации способа (см. фиг. 1) состоит из вибратора 1 ультразвуковых колебаний, соосно соединенного с ним волновода 2, выполненного из сплава Ti-Ni
или иного материала, обладающего эффектом памяти формы, и магнитострикционного
преобразователя с генератором ультразвуковых колебаний (на черт. не показаны), обеспечивающих возбуждение в волноводе 2 механических колебаний с частотой 22 кГц и
44 кГц. Характер распределения по длине образца (волновода) 2 механических смещений
и температуры для частоты 22 кГц иллюстрируется графиками 3,4 соответственно, а для
44 кГц - графиками 5,6 соответственно.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
В образце из материала, обладающего эффектом памяти формы, сначала возбуждают
ультразвуковые колебания с заданной резонансной частотой и за счет диссипации ультразвуковой энергии разогревают образец до температуры окончания обратного мартенситного превращения в точках, соответствующих пучностям механических напряжений, и
переводят материал в аустенитное состояние. Затем, когда в узловых точках достигнута
температура обратного мартенситного превращения, изменяют начальную резонансную
частоту на другую, чем обеспечивают интенсивный нагрев образца в новых узлах механических смещений по его длине.
Конкретные примеры по реализации способа.
Пример 1 (прототип).
В образце диаметром 2 мм, например из сплава Ti-Ni, возбуждали ультразвуковые колебания частотой 22 кГц и амплитудой 10 мкм. Время разогрева волновода 2 до температуры окончания обратного мартенситного превращения, равной 100 °С, составило 150 с, а
неравномерность нагрева по длине волновода составила 20 °С.
При возбуждении в образце ультразвуковых колебаний частотой 44 кГц и амплитудой
10 мкм разогрев до температуры 100 °С произошел за 125 с, а неравномерность нагрева
составила 15 °С.
Пример 2 (заявляемый способ).
В образце диаметром 2 мм на основе сплава Ti-Ni сначала возбуждали ультразвуковые
колебания резонансной частотой 22 кГц и после достижения через 92 с в точке А (см.
фиг. 1) температуры окончания обратного мартенситного превращения, равной 100 °С,
изменяли резонансную частоту на 44 кГц.
В результате изменения частоты практически мгновенно (через 6 с) в точках В и С
температура достигла значения температуры окончания обратного мартенситного превращения, а температура по всей длине образца достигла температуры обратного фазового превращения за 98 с, что значительно меньше времени для случая, когда
инициирование эффекта памяти формы осуществляли на фиксированной резонансной частоте. Неравномерность нагрева по длине образца составила 5 °С.
3
BY 14169 C1 2011.04.30
Пример 3.
Предварительно образцу задавали С-образную форму (см. фиг. 2а), а затем выпрямляли (см. фиг. 2б). После этого последовательно возбуждали ультразвуковые колебания резонансных частот 22 и 44 кГц и реализовывали эффект памяти формы, получая
первоначально заданную форму образца (см. фиг. 3б). При этом на резонансной частоте
22 кГц сначала происходило восстановление в точке В, где раньше температура достигала
значения температуры окончания обратного мартенситного превращения, а при последующем возбуждении частоты 44 кГц происходило восстановление и в точках А и С, в результате чего образец восстанавливал исходную заданную форму на фиг. 2а, причем
восстановление происходило плавно и синхронно в точках А и С. Время разогрева образца и восстановление его формы произошло за 95 с. Неравномерность нагрева по длине образца составила 5 °С.
Кроме того, возможно осуществить фазовые превращения на участках А и С, а затем
на участке В, для чего необходимо сначала возбудить колебания резонансной частотой 44
кГц, а затем - 22 кГц.
Экспериментально подтверждено, последовательное возбуждение в материале, обладающем эффектом памяти формы, нескольких резонансных частот позволяет сократить
время протекания фазовых превращений, изменять последовательность срабатывания эффекта памяти на различных участках конструкции, что обеспечивает расширение области
применения и эксплуатационных возможностей по управлению процессом эффекта памяти формы и исполнительных устройств на его основе.
Источники информации:
1. Патент 2413 С2 BY, МПК С 21D 8/00, С 22F 3/00, 1998.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
209 Кб
Теги
патент, by14169
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа