SU1100423A1

SU1100423A1 - Силовой термочувствительный элемент

Info

Publication number: SU1100423A1
Application number: SU823511926A
Authority: SU
Inventors: Юрий Георгиевич Ермаков
Original assignee: Ermakov Yurij G
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1984-06-30

Abstract

СИЛОВОЙ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ в виде -стержн из материала на основе сплавов с эффектом пам ти формы и эффектом сверхупругости, отличающийс тем, что, с целью расширени области применени , стержень выполнен из пористой массы спрессованной биметаллической стружки.

Description

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к устройствам дл получени механической энергии при расширении или сжатии твердых тел, вызываемом изменением температуры, и может быть использовано при создании тепловых двигателей и инструмента дл пластической обработки различных деталей.

Известен силовой термочувствительный элемент инструмента дл развальцовки труб, выполненный в виде стержн из материала на основе сплава с эффектом пам ти формы 1 .

Недостатками известного- силового элемента вл ютс недостаточна величина (4-8°/о) тепловой деформации при многократной обратимой пам ти формы, обусловленна нег1олным возвратом формы элементов при их охлаждении, а также узка область применени из-за невозможности использовани дл работы одного и того же элемента различных источников нагрева и охлаждени .

Наиболее близким к изобретению вл етс силовой термочувствительный элемент в виде стержн из материала на основе сплавов с эффектом пам ти формы и эффектом сверхупругости 2.

Введение в данном силовом элементе гильзы из материала с эффектом сверхупругости , надетой на стержень из материала с эффектом пам ти формы, обеспечивает увеличение степени тепловой деформации при многократном термоциклировании до lO-lS-/o, однако и данный силовой элемент имеет узкую область применени из-за невозможности использовани дл его работы различных источников и способов нагрева и охлаждени .

Цель изобретени - расширение области применени .

Поставленна цель достигаетс тем, что в силовом термочувствительном элементе в виде стержн из материала на основе сплавов с эффектом пам ти формы и эффектом сверхупругости, стержень выполнен из пористой массы спрессованной биметаллической стружки.

При предлагаемом выполнении силового элемента обеспечиваетс величина тепловой деформации при многократном термоциклировании до 10 -15% за счет инициировани материалом с эффектом сверхупругости возврата первоначальной формы силового элемента при охлаждении, и кроме того, обеспечиваетс расширение области применени за счет возможности эффективного теплообмена при использовании разнообразных источников нагрева (нагрев электрическим током, теплом прокачиваемого через поры силового элемента теплоносител , инешним излучением, теплоотдачей от контакта с твердым нагревателем, пропусканием через силовой элемент ультразвука и т. п.) и охлаждени (пропусканием через

поры силового элемента холодного теплоносител , излучением тепла в окружающую среду и т. п.).

На фиг. 1 изображен силовой термочувствительный элемент, вариант его исполнени в качестве инструмента дл развальцовки труб в трубной доске теплообменника; на фиг. 2 -- схема получени биметаллической стружки из сплавов с эффектом пам ти формы и с эффектом сверхупругости дл

изготовлени пористой спрессованной биметаллической стружки.

Силовой термочувствительный элемент 1 в виде стержн из материала на основе сплавов с эффектом пам ти формы и с эффектом сверхупругости выполнен из пористой мас5 сы 2 спрессованной биметаллической стружки 3.

Биметаллическую стружку 3 получают, например, путем обточки резцом на токарном станке (фиг. 2) стержн , составленного

Q путем диффузионной сварки поочередно расположенных дисков 4 толш,иной 0,81 ,0 мм из сплава с эффектом пам ти формы (никелнд титана Т4бН54 с критической температурой Мн 75°С) и дисков 5 толшиной 0,2-0,5 мм из сплава с эффектом сверхупругости (никелид титана Т45Н55 с критической температурой Мн 35°С).

Биметаллический материал дл стружки может быть получен также любым известным способом: путем контактной сварки, ультразвуковой сварки, совместной прокатки слоев металлических сплавов в вакууме, напылением слоев, путем получени биметаллического двухслойного аморфного стекла сверхбыстрой закалкой из расплава в вакууме и т.д.

Полученную таким образом биметаллическую стружку 3, например, с размерами поперечного сечени 0,5 мм-0,3 мм, в сжатом состо нии прессуют при 20°С дл получени силового элемента 1 в форме la (фиг. 1, справа от вертикальной оси) с диаметром,

равным внутреннему диаметру участка 6 развальцованной трубы 7. При этом количество биметаллической стружки 3 принимают с учетом получени пористости массы в диапазоне 30-50%. После этого силовой элемент 1 в форме la подвергают отжигу в

закрытом штампе при 450°С в течение 3060 мин, а после охлаждени до 20°С вынимают из штампа и при температуре ниже 20°С пластически деформируют обжимом по диаметру на 10-15% до получени сило- вого элемента 1 (фиг. 1, слева от вертикальной оси).

Силовой элемент 1 инструмента дл развальцовки труб соединен нерабочим концом с эластичным шлангом 8 дл периодической подачи гор чего и холодного воздуха, напри5 мёр, при избыточном давлении 2-4 кгс/см. Форма выполнени силового термочувствительного элемента может быть разнообразной (в виде стержн , полосы, ленты. блока, сильфона, пружины, трубы, хомута и т.п.). Силовой элемент работает следующим образом . Силовой элемент 1 вставл етс в подлежащую развальцовке трубу 7, котора вставлена в отверстие 9 трубной доски 10 с зазором (фиг. 1, слева от вертикальной оси). Затем по шлангу 8 прокачивают через пористую массу 2 силового элемента 1 гор чий воздух с температурой выше 100°С. Силовой элемент 1 нагреваетс до температуры про влени эффекта пам ти формы (выше 100°С), увеличиваетс в диаметре на 10-15% и, воздейству на трубу 7 изнутри , развальцовывает ее на участке 6, прочно закрепл в трубной доске 10. После этого по шлангу 8 прокачивают холодный воздух с температурой ниже 20°С. Силовой элемент 1 охлаждаетс и в соответствии с обратимостью эффекта пам ти принимает первоначальную форму с меньшим диаметром (фиг. 1 слева от вертикальной оси). На этом цикл развальцовки одной трубы заканчиваетс , и силовой элемент 1 вынимаетс из нее и используетс описанным выше образом дл развальцовки другой трубы 7. Предлагаемый силовой термочувствительный элемент обладает многократным (обратимым) эффектом пам ти формы при термоциклировании болеее Ю циклов с величиной формоизменени по диаметру lO-lS /o и генерированием напр жений при увеличении диаметра от нагрева (Bbitue 75°С) более 30 кгс/мм. При этом возврату формы силового элемента 1 при охлаждении (ниже 40°С) активно способствует имеющийс в составе пористой массы 2 сплав с эффектом сверхупругости, который про вл етс при температурах выше 35°С. Использование изобретени обеспечивает расширение области применени силовых термочувствительных элементов вместо дорогосто щих и громоздких гидравлических , пневматических и электромеханических устройств, а также позвол ет расширить возможность использовани солнечной энергии и низкопотенциальных источнлков тепла - естественной разности температур и тепловых отходов промышленного производства .

Claims

СИЛОВОЙ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ в виде стержня из материала на основе сплавов с эффектом памяти формы и эффектом сверхупругости, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, стержень выполнен из пористой массы спрессованной биметаллической стружки.

ФигЗ

V