NL8201985A - METHOD FOR DAMPING VIBRATIONS USING FORM MEMORY ARTICLES. - Google Patents

METHOD FOR DAMPING VIBRATIONS USING FORM MEMORY ARTICLES. Download PDF

Info

Publication number
NL8201985A
NL8201985A NL8201985A NL8201985A NL8201985A NL 8201985 A NL8201985 A NL 8201985A NL 8201985 A NL8201985 A NL 8201985A NL 8201985 A NL8201985 A NL 8201985A NL 8201985 A NL8201985 A NL 8201985A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
temperature
phase
objects
damping
deformation
Prior art date
Application number
NL8201985A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Leuven Res & Dev Vzw
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leuven Res & Dev Vzw filed Critical Leuven Res & Dev Vzw
Priority to NL8201985A priority Critical patent/NL8201985A/en
Priority to EP83200678A priority patent/EP0099137A1/en
Priority to JP8290383A priority patent/JPS5953644A/en
Priority to ES522399A priority patent/ES522399A0/en
Publication of NL8201985A publication Critical patent/NL8201985A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/006Resulting in heat recoverable alloys with a memory effect

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

82.5085/Ti/jz «£82.5085 / Ti / jz

Korte aanduiding: Werkwijze voor het dempen van trillingen gebruikmakend van voorwerpen uit een legering met vormgeheugen.Short designation: Method for damping vibrations using shape memory alloy objects.

Oe aanvrage heeft betrekking op een werkwijze voor het dempen van mechanische trillingen in een konstruktie uit een vast materiaal gebruikmakend van één of meerdere voorwerpen uit een metaallegering met vormgeheugen-eigenschappen die zich bij de 5 omgevingstemperatuur in de martensietfase bevinden.The application relates to a method of damping mechanical vibrations in a solid material construction using one or more metal alloy objects having shape memory properties which are in the martensite phase at ambient temperature.

Metaallegeringen met vormgeheugen kunnen, met wisselend sukses, door middel van hun inwendige wrijving in de martensietfase de energie van vervormingstrillingen absorberen en omzetten in warmte. Het vermogen dit te doen bestaat hoofd-10 zakelijk in de martensietfase, deze metalen behoren daardoor tot de groep van de hidamets. Het dempend vermogen van alle geheugen-legeringen is echter niet in alle omstandigheden voldoende hoog of niet stabiel genoeg naar de tijd of na een bepaald aantal trillingen; ze kunnen bijvoorbeeld hun dempend 15 vermogen betrekkelijk vlug verliezen.Shape memory metal alloys, with varying degrees of success, can absorb the energy of distortion vibrations and convert them to heat, through their internal friction in the martensite phase. The ability to do this exists mainly in the martensite phase, so these metals belong to the group of hidamets. However, the damping capacity of all memory alloys is not sufficiently high or not stable enough over time or after a certain number of vibrations in all circumstances; for example, they can lose their damping power relatively quickly.

De geheugenlegeringen worden gekenmerkt door een transformatie van een martensitische fase bij lagere temperatuur naar een 9 intermetallieke verbinding in β-fase, die kan gepaard gaan met een makroskopische vormverandering van het voorwerp die in 20 omgekeerde richting optreedt bij opnieuw koelen naar de martensietfase. De grenstemperaturen bij opwarmen zijn Ag en en bij koelen M en M^. Mechanische belasting heeft een invloed op deze temperaturen.The memory alloys are characterized by a transformation from a lower temperature martensitic phase to a β-phase intermetallic compound, which may be accompanied by a macroscopic shape change of the object which occurs in reverse upon re-cooling to the martensite phase. The limit temperatures on heating are Ag and and on cooling M and M ^. Mechanical stress affects these temperatures.

De uitvinding beoogt een groter aandeel van de trillings-25 energie, opgenomen door een voorwerp met vormgeheugen, in een andere energievorm om te zetten en de mate van deze demping na herhaalde trilbelasting te optimaliseren. Onder herhaalde trilbelasting wordt verstaan die omstandigheden waarbij het 8201985 - 2 - voorwerp een onbepaald aantal trillingscycli doorloopt in de vorm van bijvoorbeeld een staande trilling of van een herhaalde schokbelasting in een. bepaald tijdsverloop, bijvoorbeeld een aantal schokken per minuut of per uur zodat het begrip 5 "standtijd" aan het voorwerp verbonden wordt.The object of the invention is to convert a larger share of the vibrational energy absorbed by an object with shape memory into a different energy form and to optimize the degree of this damping after repeated vibration load. Repeated vibration load is understood to mean those circumstances in which the object 8201985 - 2 goes through an indefinite number of vibration cycles in the form of, for example, a standing vibration or a repeated shock load in one. determined course of time, for example a number of shocks per minute or per hour, so that the term "tool life" is attached to the object.

De uitvinding verschaft een werkwijze waarbij een of meerdere voorwerpen uit een legering met vormgeheugen, die bij omgevingstemperatuur volledig in de martensietfase zijn, vast op een aan trillingen onderhevige mechanische konstruktie worden 10 bevestigd, zodanig dat ze een trillingsamplitude ondergaan die -5 groter is dan 10 en die bij voorkeur ligt beneden de grens van microplastische vervorming. Deze grens wordt gewoonlijk geacht -3 op 10 te liggen. Bij voorkeur wordt het gebied gebruikt tussen 4» 3 10" en 10" · De trillingsamplitude is hier als dimensieloze -3 15 grootheid van vervorming bepaald, 10 is 0,1$ vervorming, gemeten tussen de neutrale stand en de maximale uitwijking.The invention provides a method in which one or more shape memory alloy objects, which are completely martensite phase at ambient temperature, are fixedly attached to a vibration-prone mechanical construction such that they undergo a vibration amplitude of -5 greater than 10 and which is preferably below the limit of microplastic deformation. This limit is usually considered to be -3 to 10. Preferably, the range is used between 4, 3, 10 "and 10". The vibration amplitude is here determined as the dimensionless -3 magnitude of distortion, 10 is 0.1 $ distortion, measured between the neutral position and the maximum deflection.

Om een voorwerp uit een legering met vormgeheugen volledig martensiet te maken moet men het na het betatiseren van de struktuur, op de voorgeschreven manier afkoelen tot boven M en s 20 na een eventuele wachttijd op die temperatuur binnen bepaalde grenzen van afkoelsnelheid afkoelen tot beneden de M^-temperatuur.In order to make a shape memory alloy object completely martensite, it must be cooled above M after satisation of the structure, and cooled to below M after certain waiting time at that temperature within certain limits of cooling rate. ^ temperature.

Om een verbeterde demping te verkrijgen mag het voorwerp in martensitische toestand geen vervorming ondergaan hebben en moet het tijdens zijn functie volledig in deze toestand blijven, 25 wat betekent dat het geen neerslag uit een andere fase mag bevatten en er mag na afkoeling beneden M^. op geen enkel moment vorming van een andere fase zijn, noch door opwarming boven A , sIn order to obtain improved damping, the martensitic article must not have deformed and must remain fully in this state during its function, which means that it must not contain any precipitate from any other phase and after cooling it may not fall below M 2. at no time are formation of another phase, nor by heating above A, s

noch door optreden van vervorming of spanningen. Deze Anor by deformation or stresses. This A

s temperatuur moet dus hoger zijn dan de omgevings- en 30 werkingstemperatuur van de trillingsdemping, het verschil kan echter variëren tussen 1°C tot 100°C of meer. Het dempingsniveau 8201985 - 3 - φ * * kan wel afnemen in de mate dat het verschil belangrijker wordt.s temperature must therefore be higher than the ambient and operating temperature of the vibration damping, however the difference may vary between 1 ° C to 100 ° C or more. The damping level 8201985 - 3 - φ * * may decrease as the difference becomes more important.

De afkoelprocedure is eveneens belangrijk om een betere trillingsdemping te verkrijgen, vooral om een bepaald dempings-niveau gedurende langere tijd te handhaven. Dit is afhankelijk 5 van de samenstelling van de legering. Bij voorkeur wordt een werkstuk uit een vormgeheugenlegering op de evenwichtstemperatuur van de β -fase gebracht en in een afschrikmedium afgekoeld tot een temperatuur boven Mg, bijvoorbeeld 70°C tot 200°C en wordt het op die temperatuur gehouden (verouderd) gedurende een tijd 10 die kan variëren van één minuut tot enkele uren, bijvoorbeeld drie uur. De gekozen tijd zal langer zijn als de behandeling gebeurt dicht bij M of als de afschriksnelheid groter was.The cooling procedure is also important to obtain better vibration damping, especially to maintain a certain damping level for an extended period of time. This depends on the composition of the alloy. Preferably, a shape memory alloy workpiece is brought to the equilibrium temperature of the β phase and cooled in a quenching medium to a temperature above Mg, for example 70 ° C to 200 ° C and kept at that temperature (aged) for a time. it can vary from one minute to several hours, for example three hours. The chosen time will be longer if the treatment is done close to M or if the quenching speed was faster.

5'5 '

De tijd is korter als de behandeling gebeurt bij een temperatuur die beduidend hoger is dan M of als de afkoelsnelheid kleiner 3The time is shorter if the treatment is done at a temperature significantly higher than M or if the cooling rate is slower 3

15 was. Deze behandeling kan bijvoorbeeld in olie worden uitgevoerd tussen 70°C en 100°C of 200°C. De verouderingstijd at is niet willekeurig lang omdat de precipitatie van sommige elementen in bijvoorbeeld bainiet ofCC-fase (een metallieke oplossing) de dempingseigenschap nadelig beïnvloedt. De legering moet bestaan 20 uit een metastabiele β -verbinding met hoofdzakelijk substitutioneel opgeloste nevenelementen en moet bij verdere afkoeling beneden M15. This treatment can, for example, be carried out in oil between 70 ° C and 100 ° C or 200 ° C. The aging time is not arbitrarily long because the precipitation of some elements in, for example, bainite or CC phase (a metallic solution) adversely affects the damping property. The alloy must consist of a metastable β-compound with mainly substituently dissolved side elements and must cool further below M

3 en M^. volledig omgezet worden tot martensiet en bij voorkeur met een afkoelsnelheid tussen 0,5°C en 10°C per minuut. De verouderingstijd is afhankelijk van de absolute temperatuur en de 25 samenstelling en wordt voor elk individueel geval geoptimaliseerd.3 and M ^. completely converted to martensite and preferably at a cooling rate of between 0.5 ° C and 10 ° C per minute. The aging time depends on the absolute temperature and the composition and is optimized for each individual case.

Aanvullend of alternatief worden verbeterde dempingseigen-schappen verkregen door de oordeelkundige keuze van de eigenschappen van de legering. De behandeling is dan aan te passen aan de thermo-mechanische voorgeschiedenis.Additionally or alternatively, improved damping properties are obtained through the judicious selection of the alloy properties. The treatment can then be adapted to the thermo-mechanical history.

30 Een vervorming van de martensietfase zal er bijvoorbeeld voor zorgen dat de A -temperatuur op een hoger niveau ligt, zelfs bij 3 8201985 - 4 -30 A deformation of the martensite phase, for example, will cause the A temperature to be higher, even at 3 8201985 - 4 -

, J, J

• > gebruikelijke opwarmsnelheden. Na één of meerdere transformatie-cycli verdwijnt dat effekt. Het dempend vermogen van vervormd martensiet neemt vlug af na een beperkt aantal trillingen. Een eventuele vervorming in martensiet is bij voorkeur zodanig dat 5 na wegnemen van de vervormingskracht een plastische vervoxming overblijft die bijvoorbeeld kleiner is dan Λ%.•> usual heating rates. This effect disappears after one or more transformation cycles. The damping capacity of deformed martensite quickly decreases after a limited number of vibrations. A possible deformation in martensite is preferably such that after removal of the deformation force a plastic fumigation remains which is, for example, less than Λ%.

De omgevingstemperatuur waarbij de werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast ligt in de meeste gevallen bij kamertemperatuur tussen 0°C en 40°C. De As-temperatuur van onvervormd 10 martensiet moet dan hoger zijn dan 40°C. Indien om één of andere reden een gedeeltelijke transformatie is opgetreden, moet dit geneutraliseerd worden door afkoelen beneden M^.The ambient temperature at which the method according to the invention is applied is in most cases at room temperature between 0 ° C and 40 ° C. The Ash temperature of undistorted martensite must then be higher than 40 ° C. If for some reason a partial transformation has occurred, this must be neutralized by cooling below M ^.

Als konstruktie van vast materiaal wordt beschouwd elk mechanisch bouwwerk waar tijdens het gebruik in één of meerdere 15 onderdelen een mechanische trilling ontstaat, hetzij kontinu, hetzij intermitterend. Dit is bijvoorbeeld de aanslag of de matrijs van een vormpersmachine, een onderdeel van werktuigmachine, de beschermplaat van een kabelmachine of een motor, delen van een voertuig, vaartuig of vliegtuig in metaal, 20 kunststof of komposiet. De demping die in kunststof of komposieten optreedt op natuurlijke wijze is echter doorgaans groter dan van hidamets. De voorwerpen uit vorm-geheugenlegeringen kunnen op de konstruktie van vast materiaal worden bevestigd als funktioneel onderdeel of als niet funktioneel onderdeel, bijvoorbeeld als 25 opgekleefde plaat, als profiel, staafje, verbindingselement, stootkussen, ballastgewicht, enz. of op willekeurig welke manier op de trillende massa bevestigd. Het ontwerp en de plaatsing wordt bij voorkeur volgens gekende techniek zo uitgevoerd dat vooral de lagefrekwentietrillingen worden gedempt, bijvoorbeeld 30 beneden 100 Hz; deze trillingen zijn immers de meest doordringende. De optredende trillingsfrekwentie op zich is mede bepaald door de 8201985 - 5 - ♦ bron en de eigenfrekwentie van het systeem· Voor de demping is de optredende frekwentie echter bijkomstig. Bet is eveneens mogelijk de dempende onderdelen uit te voeren als een mengsel van voorwerpen uit vormgeheugenlegeringen in combinatie met een thermo-5 hardende of thermo-plastische stof, een elastomeer of een kombinatie van deze stoffen.A construction of solid material is considered to be any mechanical structure where, during use, a mechanical vibration occurs in one or more parts, either continuously or intermittently. This is, for example, the stop or die of a molding press machine, a part of a machine tool, the protection plate of a cable machine or an engine, parts of a vehicle, vessel or aircraft in metal, plastic or composite. However, the damping that occurs naturally in plastic or composites is usually greater than that of hidamets. The shape memory alloy articles can be attached to the solid material construction as a functional part or as a non-functional part, for example, as a glued-on plate, as a profile, rod, connecting element, pad, ballast weight, etc. or in any way vibrating mass confirmed. The design and the placement are preferably carried out according to known technology in such a way that especially the low-frequency vibrations are damped, for instance below 100 Hz; after all, these vibrations are the most pervasive. The occurring vibration frequency per se is partly determined by the 8201985 - 5 - ♦ source and the inherent frequency of the system · However, the frequency that occurs is secondary for the damping. It is also possible to design the damping parts as a mixture of shape memory alloy articles in combination with a thermosetting or thermoplastic material, an elastomer or a combination of these materials.

Oe demping wordt als grootheid uitgedrukt als de verlies-faktor Q*"^. Deze verliesfdktor is de verhouding van de energie-fraktie Δ W per volume-eenheid van het voorwerp die tijdens het 10 trillen door inwendige wrijving verloren gaat tot de totale energie-inhoud W onder vorm van trilling aanwezig per volume-eenheid vermenigvuldigd met 2 TT.The damping is expressed as a quantity as the loss factor Q * "^. This loss factor is the ratio of the energy fraction Δ W per unit volume of the object which is lost by internal friction during vibration to the total energy factor. content W in the form of vibration present per unit volume multiplied by 2 TT.

U 2ΤΓ WYou 2ΤΓ W

De verliesfaktor kan bij verschillende temperaturen bepaald . 15 worden met een toestel van het type DMA 980 en 981, "DynamicThe loss factor can be determined at different temperatures. 15 with a device of the types DMA 980 and 981, "Dynamic

Mechanical Analyzer" genoemd en voorgesteld door Du Font Instruments, Wilmington DE 19898 - U.S.A. met de bijbehorende beschrijving E 16368. De monsters die beproefd worden bij hun eigenfrekwentie zijn meestal metalen plaatjes uit de vormgeheugen-20 legering met een lengte van 30,5 mm, een breedte van 5 tot 10 mm en een dikte van 0,3 tot 1,5 mm. De frekwentie die in deze opstelling mogelijk is, ligt tussen 3 Hz en 100 Hz, maar is meestal begrepen tussen 20 en 50 Hz. Door het vermijden van een vervormde toestand wordt het vormgeheugen van de legering niet 25 direkt gebruikt.Mechanical Analyzer "mentioned and proposed by Du Font Instruments, Wilmington DE 19898 - USA with the corresponding description E 16368. The samples tested at their own frequency are usually shape memory-20 metal plates of 30.5 mm length, a width of 5 to 10 mm and a thickness of 0.3 to 1.5 mm The frequency that is possible in this arrangement is between 3 Hz and 100 Hz, but is usually understood between 20 and 50 Hz. of a deformed state, the shape memory of the alloy is not used directly.

De meeste vormgeheugenlegeringen zijn geschikt voor trillings-demping, maar de voorkeur gaat uit naar gemakkelijker beschikbare materialen zoals koper!egeringen en meer in het bijzonder Cu Zn Al. In sommige gevallen wordt Cu voor een beperkt deel gesubstitueerd 30 door 6én of meerdere elementen zoals bijvoorbeeld Ni . Cu Al Ni, 8201985 • » - 6 -Most shape memory alloys are suitable for vibration damping, but preference is given to more readily available materials such as copper alloys and more particularly Cu Zn Al. In some cases Cu is to a limited extent substituted by 6 or more elements such as, for example, Ni. Cu Al Ni, 8201985 • »- 6 -

Cu Sn, Ni Ti en andere samenstellingen komen in aanmerking voor dezelfde toepassing zonder een beperking aan deze opsomming te geven.Cu Sn, Ni Ti and other formulations are eligible for the same application without limiting this list.

De samenstelling wijzigt de A overgangstemperatuur zodat s 5 een keuze van het materiaal kan gemaakt worden volgens de heersende werkomstandigheden. Door de kombinatie van fhermo-mechanische voorbehandeling en van de gekozen samenstelling kan men op basis van een proefneming met trillingsanalyse het werkgebied en de stabiliteit van de trillingsdemping in de tijd 10 vastleggen. Er wordt van uitgegaan dat de verliesfaktor Q ^ na 100.000 trillingscycli nog hoger moet zijn dan 2%t deze grens wordt in bepaalde gevallen op 4$ gebracht zelfs na 1.000.000 cycli. In andere omstandigheden ligt de grens bij 10.000 cycli bijvoorbeeld. Deze dempingsstabiliteit kan verbeterd worden door 15 de verouderingstijd at in de -fase aan te passen of door een andere samenstelling van de legering te nemen of door een kombinatie van beide.The composition changes the A transition temperature so that s 5 can be selected according to the prevailing working conditions. Due to the combination of thermo-mechanical pretreatment and the chosen composition, the working area and the stability of the vibration damping over time can be determined on the basis of an experiment with vibration analysis. It is assumed that the loss factor Q ^ after 100,000 vibration cycles must be even higher than 2%. This limit is in some cases brought to $ 4 even after 1,000,000 cycles. In other circumstances, the limit is at 10,000 cycles, for example. This damping stability can be improved by adjusting the in-phase aging time or by taking a different alloy composition or by combining both.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de figuren waarin hef trillingsgedrag is weergegeven. De legeringssamen-20 stelling is telkens in gewichts^ gegeven.The invention will be elucidated with reference to the figures, in which the vibration behavior is shown. The alloy composition is given by weight in each case.

Fig. 1 toont de wijziging van de verliesfaktor bij dalende temperatuur;Fig. 1 shows the change of the loss factor at falling temperature;

Fig. 2 toont de variatie van de verliesfaktor met het aantal cycli.Fig. 2 shows the variation of the loss factor with the number of cycles.

25 Fig. 3 toont een voorbeeld van warmtebehandeling.FIG. 3 shows an example of heat treatment.

Fig. 4 toont een detail van het ternair diagramme Cu Zn Al.Fig. 4 shows a detail of the ternary diagram Cu Zn Al.

Fig. 5 toont de invloed van Ni substitutie in Cu Zn Al op de stabiliteit van de verliesfaktor.Fig. 5 shows the influence of Ni substitution in Cu Zn Al on the stability of the loss factor.

Fig. 1 werd bepaald door middel van de dempingsanalysator.Fig. 1 was determined by the damping analyzer.

30 Een metaalplaatje van een vormgeheugenlegering werd met zijn eigen-frekwentie aan hef trillen gebracht. Vanaf een temperatuur in de 8201985 ‘ Λ • * -7 - metastabiele β-fase werd het geleidelijk afgekoeld waarbij de verliesfaktor Q"^ werd bepaald; het verloop ervan geeft de kromme 1. Bij overschrijding van M in 2 stijgt Q ^ zeer snel s tot een maximum 3 om terug te dalen zodat de kromme 1 een 5 buigpunt 4 vertoont wanneer bereikt wordt* Daarna vertoont de kromme een minimum 5 om opnieuw, na de stijging in punt 6 een tweede maximum 7 te bereiken en daarna geleidelijk af te nemen in het deel 8* Bij kamertemperatuur K is er stabiele demping en dit komt overeen met de zone 6, Bij opnieuw opwarmen wordt een 10 analoge 1 * geregistreerd waarbij het punt A rond M kan liggen $ s zonder dat er een direkt verband bestaat. Het maximum van de verliesfaktor komt dan voor tussen A en Ar.A shape memory alloy metal plate was vibrated with its own frequency. From a temperature in the 8201985 'Λ • * -7 - metastable β phase, it was gradually cooled, determining the loss factor Q "^, its course giving the curve 1. When M exceeds M in 2, Q ^ rises very quickly. up to a maximum 3 to descend so that the curve 1 has a 5 inflection point 4 when it is reached * Then the curve shows a minimum 5 to reach again, after the increase in point 6, a second maximum 7 and then gradually decrease in the part 8 * At room temperature K there is stable damping and this corresponds to the zone 6, With reheating a 10 analog 1 * is registered where the point A can be around M $ s without a direct relationship. of the loss factor then occurs between A and Ar.

—1 s t—1 s t

De verliesfaktor CT op die manier vastgesteld, is echter slechts een momentopname bij variabele temperatuur. Wordt de 15 temperatuur in het overgangsgebied tussen Mg en bijvoorbeeld konstant gehouden, dan daalt de verliesfaktor na enkele trillingscycli tot een kleine restwaarde die weinig betekenis heeft (zie kromme 15 in fig. 2). Het gedrag dat in fig. 1 naar voor wordt gebracht is een typevoorbeeld. Er bestaan echter een 20 aantal varianten waarbij bijvoorbeeld de demping op het maximumniveau blijft bij dalende temperatuur.However, the loss factor CT determined in this way is only a snapshot at variable temperature. If the temperature is kept constant in the transition region between Mg and, for example, the loss factor drops after a few vibration cycles to a small residual value that has little meaning (see curve 15 in Fig. 2). The behavior presented in Figure 1 is a typical example. However, there are a number of variants in which, for example, the damping remains at the maximum level with decreasing temperature.

Fig. 2 geeft resultaten van de dempingsmeting met het genoemde toestel op een legering (kurve 10) bij een piek amplitude van 0,2 mm. Het monster bestond uit 73,7% Cu, 20,3$ Zn 25 6,0$ Al gew. en was na betatisering bij 750°C en 15 min., verouderd gedurende 30 min. op 95°C, luchtgekoeld en beproefd bij 22°C. De M temperatuur is + 80°C en de A temperatuur + 75°C.Fig. 2 gives results of the damping measurement with said device on an alloy (curve 10) at a peak amplitude of 0.2 mm. The sample consisted of 73.7% Cu, 20.3 $ Zn 25 6.0 $ Al wt. and after plating at 750 ° C and 15 min, was aged for 30 min at 95 ° C, air cooled and tested at 22 ° C. The M temperature is + 80 ° C and the A temperature + 75 ° C.

s . . -1 Ss. . -1 S.

De aanvangswaarde van de meting is Qq · Na een aanvankelijk maximum Cf^, na 3,6 kS (kilosekonden) in 11 neemt de verlies-30 faktor geleidelijk af tot 0,9 Cf7 bij 11 kS. Op dat ogenblik wordt de amplitude gedurende 2 sekonden op 0,8 mm gebracht, waardoor een nieuwe dempingskarakteristiek 12 analoog aan de 8201985 - 8 - eerste 10 gegenereerd wordt. Deze regeneratie van de demping is ook mogelijk door mechanisch ontspannen (losmaken) van het monster of door het opnieuw doorlopen van een thermische cyclus boven A^ en onder M^., 5 De lijn 13 is de gelijktijdige registratie van de frekwentie die tussen 25 en 30 Hz verloopt. De kromme 14 geeft het dempingsverloop van een identisch monster dat echter rechtstreeks afgeschrift werd tot martensiet in water van 20°C.The initial value of the measurement is Qq. After an initial maximum Cf ^, after 3.6 kS (kilo-seconds) in 11, the loss factor decreases gradually to 0.9 Cf7 at 11 kS. At that time, the amplitude is brought to 0.8 mm for 2 seconds, generating a new damping characteristic 12 analogous to the 8201985-8 first 10. This regeneration of the damping is also possible by mechanically relaxing (loosening) the sample or by repeating a thermal cycle above A ^ and below M ^. 5 Line 13 is the simultaneous recording of the frequency which is between 25 and 30 Hz expires. Curve 14 gives the attenuation course of an identical sample, which was, however, directly scraped to 20 ° C martensite in water.

Indien de martensitische transformatie geen volledige doorgang 10 vond zal de demping bijna onmiddellijk verwaarloosbaar worden zoals blijkt uit de kurve 15. Andere samenstellingen met dempend vermogen zijn in tabel II gegeven.If the martensitic transformation did not complete passage 10, the attenuation will become almost negligible as shown in the curve 15. Other attenuating compositions are given in Table II.

Fig» 3 is het schema van de thermische behandeling als funktie van de tijd en ten opzichte van de omzettingstemperaturen 15 Ms, Mj. bij koelen en A^ bij opwarmen om tot een verbeterde demping te komen, waarbij de verliesfaktor in de tijd langer boven een grenswaarde blijft. De lijn 16 geeft het temperatuurs- verloop in de tijd S. De gearceerde zone geeft aan wanneer een onvoldoende demping gevonden wordt. De legering bestaat 20 bijvoorbeeld uit 65,6 $ Cu, 14,1 $ Zn, 8,3 $ Al, 2$ Ni, gewichts$.Fig. 3 is the schematic of the thermal treatment as a function of time and with respect to the conversion temperatures of 15 Ms, Mj. on cooling and A ^ on heating to achieve an improved damping, whereby the loss factor remains longer above a limit value over time. Line 16 indicates the temperature trend over time S. The shaded zone indicates when insufficient attenuation is found. For example, the alloy consists of $ 65.6 Cu, $ 14.1 Zn, $ 8.3 Al, $ 2 Ni, $ weight.

De veroudering vindt plaats bij 70°C (Τβ) gedurende een periode a van 120 min. De temperatuur van 45°C en van 15°C wordt overschreden door afkoelen in een waterijsmengsel. Daarna mag het monster opnieuw opwarmen tot 20°C, de proeftemperatuur, wel 25 beneden A (45°C). Voor regeneratie moet de cyclus doorgevoerd sThe aging takes place at 70 ° C (Τβ) for a period a of 120 min. The temperature of 45 ° C and 15 ° C is exceeded by cooling in a water ice mixture. The sample is then allowed to reheat to 20 ° C, the test temperature, as much as 25 A (45 ° C). The cycle must be completed for regeneration s

worden boven Aabove A.

Fig. 4 geeft in een ternair diagramma een aantal samenstellingen van legeringen Cu Zn Al, waarbij de uitvinding kan worden toegepast. Het van belang zijnde gebied bevindt zich 30 tussen de punten 17, 18, 19 en 20. De volgende punten 17 : 1$ Al en 35$ Zn; 18 : 5$ Al en 21$ Zn; 19 : 12,5$ Al en 0$ Zn; 20 : 14$ Al en 0$ Zn, alles in gewichtsprocent, de rest telkens in 8201985 - 9 - hoofdzaak Cu, eventueel vervangen door een paar procent van een ander metaal, bijvoorbeeld Ni tot 2,3$. De omzettingstemperatuur varieert tussen ongeveer 0°C en 200°C. Het verschil tussen Ag en M is daarbij enkele °C, De werkelijk gemeten omzettingstemperatuur 5 is een efficiënter criterium dan de samenstelling die slechts een zichtparameter is ten gevolge van nauwkeurigheidsbegrenzingen van de analyse.Fig. 4 shows in a ternary diagram a number of compositions of alloys Cu Zn Al, in which the invention can be applied. The region of interest is 30 between points 17, 18, 19 and 20. The following points 17: 1 $ Al and 35 $ Zn; 18: 5 $ Al and 21 $ Zn; 19: 12.5 $ Al and 0 $ Zn; 20: 14 $ Al and 0 $ Zn, all in percent by weight, the remainder in 8201985 - 9 - mainly Cu, possibly replaced by a few percent of another metal, for example Ni to 2.3 $. The conversion temperature varies between about 0 ° C and 200 ° C. The difference between Ag and M is a few ° C. The actually measured conversion temperature 5 is a more efficient criterion than the composition, which is only a visual parameter due to accuracy limits of the analysis.

Fig. 5 toont de invloed op de dempingsfaktor van dergelijke legeringen. Ni wordt als substitutie van Cu in gewicht toegevoegd 10 omdat bij dezelfde verhouding Al - Zn een kleine afwijking van MFig. 5 shows the influence on the damping factor of such alloys. Ni is added as a substitute for Cu by weight, because at the same ratio Al - Zn a small deviation from M.

S' verwacht wordt. De samenstellingen A en M temperaturen zijn s s in tabel I weergegeven. De lijn 21 is de dempingsfaktor na 100.000 triilingscycli, de lijn 22 na 200.000 cycli en de lijn 23 na 300.000 cycli. Vervanging van 2$ Cu door 2$ Ni heeft een 15 stabiliserend effekt op de waarde van de dempingsfaktor. De verouderingstijd was 2 uur bij 220°C.S 'is expected. Compositions A and M temperatures are shown in Table I s s. Line 21 is the damping factor after 100,000 cycle cycles, line 22 after 200,000 cycles, and line 23 after 300,000 cycles. Replacement of 2 $ Cu by 2 $ Ni has a stabilizing effect on the value of the damping factor. The aging time was 2 hours at 220 ° C.

Het spreekt vanzelf dat een vergelijkbaar gedrag kan gevonden worden, vooral bij koperlegeringen waar een overgang van eenβ Hume - Rothery metallische verbinding naar een 20 martensitische fase op geschikte temperatuur mogelijk is.It goes without saying that a similar behavior can be found, especially with copper alloys where a transition from a β Hume - Rothery metallic compound to a martensitic phase at suitable temperature is possible.

De verouderingstijd kan echter beslissend zijn voor een positief of negatif resultaat. Zo was dempingsfaktor in het voorbeeld van fig. 5 beduidend kleiner als de afschriktijd van 2 uur tot 1 uur of 30 minuten werd teruggebracht.However, the aging time can be decisive for a positive or negative result. For example, the damping factor in the example of Fig. 5 was significantly smaller when the quench time was reduced from 2 hours to 1 hour or 30 minutes.

25 Fig. 6 heeft betrekking op een legering 73,44$ Cu, 20,24$ Zn en 6,06$ Al en geeft de invloed van de amplitude op de dempingsfaktor bij trillen gedurende lange tijd kS (kiloseconden). De cijfers bij de verschillende kurven zijn de opgelegde amplituden.FIG. 6 refers to an alloy 73.44 $ Cu, 20.24 $ Zn and 6.06 $ Al and shows the influence of the amplitude on the damping factor when vibrating for a long time kS (kiloseconds). The figures for the different curves are the imposed amplitudes.

Bij lagere amplituden is de dempingsfaktor veranderlijk in de -3 30 tijd, terwijl bij hogere amplituden rond 10 de dempingsfaktor gedurende zeer lang-praktisch gelijk of zelfs verhoogd blijft.At lower amplitudes, the damping factor is variable over time, while at higher amplitudes around 10, the damping factor remains practically the same or even increased for a very long time.

De eigenfrekwentie van het monster ligt gewoonlijk tussen 25 en 8201985 . I» - 10 - 3Ó Hz.The sample's natural frequency is usually between 25 and 8201985. 10 - 3 Hz.

TABEL ITABLE I

Cu Zn Al Ni Μ ACu Zn Al Ni Μ A

-ίίϊ_ίίΐ_{$}_(-$)_- (°C) ( °C) a 73,44 20,24 6,06 - 70 65 76,83 14,44 8,22 0,51 100 85 c 72,6 20,7 6,2 0,5 87 80 d 74,96 17,30 6,97 0,56 74 56 e 76,18 14,79 7,92 0,96 35,5 22 f 76,79 12,68 8,6 1,94 62 41 s 75,57 14,06 8,17 2,03 37,5 26-ίίϊ_ίίΐ _ {$} _ (- $) _- (° C) (° C) a 73.44 20.24 6.06 - 70 65 76.83 14.44 8.22 0.51 100 85 c 72, 6 20.7 6.2 0.5 87 80 d 74.96 17.30 6.97 0.56 74 56 e 76.18 14.79 7.92 0.96 35.5 22 f 76.79 12. 68 8.6 1.94 62 41 s 75.57 14.06 8.17 2.03 37.5 26

TABEL IITABLE II

Cu Zn Al M ACu Zn Al M A

_^)- (#).- (#) (°c) (°C) h 73,7 20,3 6,0 60 55 i 73,94 20,24 6,06 80 75 j 70,0 26,0 4,0 53 48 k 78 14 8 72 60 8201985^) - (#) .- (#) (° c) (° C) h 73.7 20.3 6.0 60 55 i 73.94 20.24 6.06 80 75 y 70.0 26, 0 4.0 53 48 k 78 14 8 72 60 8201 985

Claims (10)

1. Werkwijze voor het dempen van mechanische trillingen in een konstruktie van vast materiaal door middel van dén of meer voorwerpen uit een metaallegering mét vormgeheugen die een omzettingstemperatuur A bezitten die hoger is dan de omgevings- s 5 temperatuur zodat bij deze A temperatuur de martensieffase op s reproduceerbare wijze overgaat naar de /* -fase van een metallische verbinding, met het kenmerk, dat één of meerdere voorwerpen uit een metaallegering met vormgeheugen bevestigd worden op een konstruktie van vast materiaal, dat deze voorwerpen 10 zich volledig in martensitische toestand bevinden en dat ze door herhaalde trilbelasting trillingsenergie opnemen met een -5 vervormingsamplitude groter dan 10 en kleiner dan de grens van microplastische vervorming.1. A method for damping mechanical vibrations in a solid material construction by means of one or more metal alloy objects with shape memory which have a conversion temperature A higher than the ambient temperature, so that at this A temperature the torture phase at s reproducibly transitions to the / * phase of a metallic compound, characterized in that one or more shape memory metal alloy objects are mounted on a solid material construction, that these objects are completely martensitic and that they absorb vibration energy with a -5 deformation amplitude greater than 10 and less than the limit of microplastic deformation through repeated vibration loading. 2. Werkwijze volgens conclusie 1,met het 15 kenmerk, dat de voorwerpen tijdens het af schrikken uit de /3 -fase boven de Mg temperatuur verouderd worden en daara afgekoeld tot beneden de temperatuur.2. A method according to claim 1, characterized in that the objects are aged above the Mg temperature during quenching from the / 3 phase and then cooled below the temperature. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat de voorwerpen bestaan uit martensiet met 20 een blijvende plastische vervorming kleiner dan 1%.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the objects consist of martensite with a permanent plastic deformation of less than 1%. 4. Werkwijze volgens conclusie 1 tot en met 3, m e t het -3 kenmerk, dat de vervormingsamplitude kleiner is dan 104. Method as claimed in claims 1 to 3, characterized in that the deformation amplitude is less than 10 5. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk, dat de vervormingsamplitude -4 25 groter is dan 10 . 8201985 - 12 -Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the deformation amplitude -4 is greater than 10. 8201985 - 12 - 6. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat na herhaalde trilbelasting de amplitude kortstondig en ingrijpend gewijzigd wordt om de uitgangsdemping opnieuw te vergroten.Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that after repeated vibration loading the amplitude is changed briefly and drastically to increase the output damping again. 7. Werkwijze volgens één der conclusies T tot en met 5, met. het k e n m e r k, dat de metaallegering een koperlegering is met meer dan 50$ Cu,A method according to any one of claims T to 5, with. It is noted that the metal alloy is a copper alloy with more than 50 $ Cu, 8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de koperlegering Zn en Al bevat tussen de 10 samenstellingen (17) Cu 62,5$, Al 1$, Zn 35$ - (18) Cu 74$, Zn 21$, Al 5$ - (19) Cu 87,5$, Al 12,5$, Zn Q$ en (20) Cu 86$, Al 14$, Zn 0$.Process according to claim 7, characterized in that the copper alloy contains Zn and Al between the 10 compositions (17) Cu 62.5 $, Al 1 $, Zn 35 $ - (18) Cu 74 $, Zn 21 $, Al 5 $ - (19) Cu 87.5 $, Al 12.5 $, Zn Q $ and (20) Cu 86 $, Al 14 $, Zn 0 $. 9. Werkwijze volgens conclusie 8, m e t het kenmerk, dat 1 tot 2,3 $ Cu door Ni gesubstitueerd werd.9. Process according to claim 8, characterized in that 1 to 2.3 Cu is substituted by Ni. 10. Konstruktie van vast materiaal voorzien van één of meer voorwerpen uit een metaallegering met vormgeheugen die een om- zettingstemperatuur A bezitten die hoger is dan de omgevings- temperatuur zodat bij deze A temperatuur de martensietfase op s reproduceerbare wijze overgaat naar de^-fase van een metallische 20 verbinding, met het kenmerk, dat deze voorwerpen zich volledig in martensitische toestand bevinden zodanig dat ze door herhaalde trilbelasting trillingsenergie opnemen met een vervormingsamplitude groter dan 10 ® en kleiner dan de grens van microplastische vervorming. 820198510. Construction of solid material comprising one or more shape memory metal alloy articles having a conversion temperature A higher than the ambient temperature so that at this A temperature the martensite phase transitions to the phase of S in a reproducible manner. a metallic compound, characterized in that these objects are completely in a martensitic state such that they absorb vibrational energy with a deformation amplitude greater than 10 and less than the limit of microplastic deformation by repeated vibration loading. 8201985
NL8201985A 1982-05-13 1982-05-13 METHOD FOR DAMPING VIBRATIONS USING FORM MEMORY ARTICLES. NL8201985A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8201985A NL8201985A (en) 1982-05-13 1982-05-13 METHOD FOR DAMPING VIBRATIONS USING FORM MEMORY ARTICLES.
EP83200678A EP0099137A1 (en) 1982-05-13 1983-05-11 Vibration absorbing article made of shape memory alloy
JP8290383A JPS5953644A (en) 1982-05-13 1983-05-13 Vibration alleviation member comprising shape memory alloy
ES522399A ES522399A0 (en) 1982-05-13 1983-05-13 VIBRATION DAMPER ARTICLE BUILT OF ALLOY WITH MEMORY FORM.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8201985A NL8201985A (en) 1982-05-13 1982-05-13 METHOD FOR DAMPING VIBRATIONS USING FORM MEMORY ARTICLES.
NL8201985 1982-05-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8201985A true NL8201985A (en) 1983-12-01

Family

ID=19839731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8201985A NL8201985A (en) 1982-05-13 1982-05-13 METHOD FOR DAMPING VIBRATIONS USING FORM MEMORY ARTICLES.

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0099137A1 (en)
JP (1) JPS5953644A (en)
ES (1) ES522399A0 (en)
NL (1) NL8201985A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112506248B (en) * 2020-11-20 2021-08-03 华中科技大学 Memory alloy component capable of deforming and recovering and device using same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE758862A (en) * 1969-11-12 1971-04-16 Fulmer Res Inst Ltd Improvements relating to the treatment of alloys

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5953644A (en) 1984-03-28
EP0099137A1 (en) 1984-01-25
ES8402916A1 (en) 1984-03-01
ES522399A0 (en) 1984-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nakai et al. The effects of stress ratio and grain size on near-threshold fatigue crack propagation in low-carbon steel
Skorupa Load interaction effects during fatigue crack growth under variable amplitude loading—a literature review. Part I: empirical trends
Savaşkan et al. Effect of copper content on the mechanical and tribological properties of ZnAl27-based alloys
Baik et al. Mechanisms of creep-fatigue interaction
Hekimoğlu et al. Structure and mechanical properties of Zn-(5–25) Al alloys
Shockey et al. Evaluation of dynamic crack instability criteria
NL8201985A (en) METHOD FOR DAMPING VIBRATIONS USING FORM MEMORY ARTICLES.
Zhang et al. Damping behavior of particulate reinforced 2519 Al metal matrix composites
Bashir et al. Low cycle fatigue of as-HIP and HIP+ forged René 95
Wu et al. Quasi-static and low-velocity impact mechanical behaviors of entangled porous metallic wire material under different temperatures
Chandra et al. Effect of heat treatment on hardness of Al7075-Albite particulate composites
Vatansever et al. Effect of ultrasonic melt treatment on the tribological behavior of 7075 aluminum alloy
Ilandjezian et al. Tensile fracture and compression failure behavior of cenosphere reinforced AA6061 metal matrix composite
Lee et al. Dynamic mechanical response and microstructural evolution of high strength aluminum–scandium (Al–Sc) alloy
Rustamov et al. Experimental investigations into fretting wear and damage mechanisms of Inconel X-750 alloy
Subhash et al. Dynamic indentation response of ZrHf-based bulk metallic glasses
Jian-Ning et al. Grain boundary peak in a foamed Zn-Al eutectoid alloy
Stanzl et al. Slow fatigue crack growth under step and random loading
Montross et al. Self-limiting hardness changes in laser peened 6061-T6 aluminium
Morrissey et al. Strain accumulation in Ti-6Al-4V during fatigue at high mean stress
Lin et al. Effects of strain ratio and tensile hold time on low-cycle fatigue of lead-free Sn-3.5 Ag-0.5 Cu solder
Dover et al. The influence of mean stress and thickness on the fatigue crack growth behaviour of the aluminium alloy BS2L71
Adeleke et al. Physicomechanical Properties of Al6063 Metal Matrix Composite Reinforceed with Incinerated Waste Cardboard Paper Ash
Madelaine-Dupuich et al. Fatigue of eutectic Al-Si alloys
Fedelich et al. Modeling the lifetime reduction due to the superposition of TMF and HCF loadings in cast iron alloys

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
A85 Still pending on 85-01-01
BV The patent application has lapsed