книги из ГПНТБ / Фавстов Ю.К. Сплавы с высокими демпфирующими свойствами

закрепленных в узлах колебаний 1, к достаточно мас­ сивной балке или кронштейну. Через прикрепленные в узлах колебания угли 2 или штырьковые контакты па образец подается ток промышленной частоты. Возбуж­ дение механических колебаний происходит при подаче на электромагнит тока с модулированными колебания­ ми от генератора с последовательно подключенным мощным усилителем. Запись колебаний осуществляется оптическим способом.

неоднородное напряженное состояние по длине образца.

разной раме с основанием 1. Образец 2 закрепляют с по­ мощью винтового зажима нижним концом в вырезе ра­ мы—основания. На верхнем конце образца также при помощи винтового зажима закрепляется маятник. При­ нятая форма образца позволяет получить в рабочей зо-

не относительно однородное по длине зоны напряженное состояние. Разница между максимальным и минималь­ ным значениями напряжения составляет около 10%. Маятник имеет с одной стороны вырез, в который при­ паивается впрессованный в медную оправку постоянный магнит 4. На противоположную сторону маятника при­ паивают полюсный наконечник из армко-железа 5. Отк­ лонение маятника от исходного положения, т. е. выбор начальной амплитуды, осуществляется электромагнитом 6, установленным на салазки и перемещаемым .винтом. Маятник освобождают выключением электромагнита.

Затухающие колебания образца с маятником с по­ мощью индукционного датчика 8 преобразуются в элек

рукция прибора на рис. 21. Образец 1 крепится с помо­ щью винтового зажима к планке 2, жестко связанной со стойкой 3, укрепленной па общем основании 4. Возбуж­ дение колебаний осуществляется электромагнитом 5, пи­ таемым от генератора звуковых сигналов, настраиваемо­ го в резонанс с собственной частотой колебаний образ­ ца. Для определения демпфирующей способности при нагреве или в магнитном поле на образец надвигают соответственно трубчатую печь или соленоид 6.

Амплитуда колебаний образца определяется опти ь-.- ским микроскопом с мерной сеткой 7. Уровень демпфи­ рования определяется резонансным методом.

ристикам интенсивности затухания собственных колеба­ ний образца или по величине периодической силы, под­ держивающей установившиеся вынужденные колебания.

При возбуждении колебаний электростатическим ме­ тодом образец закрепляют посередине или подвешива­ ют в узлах колебаний на двух нитях. Изолированные торцы образца являются подвижными пластинами кон­ денсатора (неподвижными пластинами являются специ­

переменного напряжения с частотой, близкой к резонан­ сной или равной ей. Конденсатор, образованный вторым концом (торцом) образца и вторым электродом, служит емкостным датчиком. В некоторых конструкциях воз­ буждение колебаний и их измерение производится одним и тем же конденсатором, т. е. с одного и того же конца образца.

При электромагнитном возбуждении [105, 106] пере­ менная сила задается электромагнитом, расположенным у одного из торцов образца. Датчиком служит индукци­ онная катушка, установленная у противоположного тор­ ца образца. Если образец не ферромагнитен, к его тор­

цам приклеиваются небольшие наконечники из ферро­ магнитных материалов. При магнитострикционном ме­ тоде возбуждения [29, с. 172—176] образец является ча­ стью колебательной системы, состоящей из магнитострикционного вибратора, концентратора и образца. Длину образца подбирают так, чтобы место склейки об­ разца с концентратором приходилось на узловое сече­ ние. Возбуждение системы производится подачей на об­ мотки магнитострикционного вибратора переменного на­ пряжения резонансной частоты. Демпфирующая способ­ ность образца оценивается по интенсивности затухаю­ щих колебаний, по полуширине резонансной кривой,или по величине мощности, затрачиваемой на поддержание установившихся вынужденных колебаний. Измерение значений амплитуд производится обычно емкостным дат­ чиком.

Приборы для определения демпфирующей способности образцов в сложно-напряженном состоянии

Наряду с приборами, в которых возбуждение колеба­ ний осуществляется при каком-либо одном напряжен­ ном состоянии, также используются приборы, позволяю­ щие создавать сложное напряженное состояние.

На рис. 22 показан прибор созданный в Институте металлокерамики и специальных сплавов АН УССР

[29, с. 172 —176] для определения демпфирующей спо­ собности при крутильных и продольных колебаниях в диапазоне амплитуд от двух до нескольких сот Мн/м2

(десятков кГ/мм2).

Образец 3 трубчатого сечения (толщина стенок 0,6— 1,0 мм) диаметром 11 мм, длиной 50 мм с коническими головками крепится своим верхним концом в массивную стальную плиту 5, подвешенную к потолочной балке на стальных тросах 6. Нижний конец образца закрепляется в захвате 1 из мягкого железа. При работе установки к торцу захвата подводится электромагнит.

При возбуждении крутильных колебаний электромаг­ нит располагается таким образом, чтобы выступы на его поверхности были бы сдвинуты по отношению к анало­ гичным выступам на захвате примерно на половину сво ей ширины. При возбуждении продольных колебаний выс­ тупы электромагнита располагаются против выступов захвата. Расстояние между торцами захвата и электро­ магнита принимают равным 2—2,5 мм. После установки электромагнита в нужном положении к нему через мощ­ ный усилитель подается переменное напряжение от зву­ кового генератора с частотой, равной половине резонан­

ллографом. Механико-электрическим преобразователем служит емкостный датчик 4, одной из обкладок которого является верхняя плоскость захвата 1, другой — метал­ лическая пластина с прорезями, жестко укрепленная на плите 5 стойками, электрически изолированными от нее. Электрический сигнал в случае продольных колебаний создается при изменении емкости за счет изменения за­ зора между пластинкой н плоскостью захвата, а при кру­ тильных колебаниях за счет изменения величины пере­ крываемой площади выступов на поверхности захвата с пластиной (крутильные колебания).

Недостатками описанного прибора являются повышен, ные потери из-за магнитного взаимодействия нижнего захвата с электромагнитом вследствие остаточной на­ магниченности, а также невозможность определения демпфирующей способности при высоких температурах

ив магнитном поле.

Вприборе Зеемана и Сиоля [107] определяют ампплнтуднозависимое демпфирование в широком диапазо­

на катодный или шлейфовый осциллограф 16. Для опре­ деления температурного изменения демпфирования обра­ зец может быть нагрет электронным пучком до 1500°С. С целью предохранения образца от окисления и умень­ шения аэродинамических потерь его помещают в ваку­ умную камеру. Система возбуждения колебаний остается вне камеры.

вешивается маятник 3 и таким образом получается маятник на двойном упругом подвесе. Электромагнитом или рычажным приспособлением 4 маятник отводится в сторону до некоторой начальной амплитуды и затем от­ пускается. Свободные затухающие колебания маятника

наблюдаются визуально, пли фиксируются па ленту шлейфового осциллографа. Напряжение на образце оп­ ределяется формулой

где h — толщина образца; I — длина образца;

Е— модуль нормальной упругости;

а— амплитуда колебаний маятника;

Другой прибор, сконструированный одним из авто­ ров, в Кировском политехническом институте предназна­ чен для определения демпфирующей способности в ам­ плитуднозависимой области на образцах — пластинках толщиной от 0,17 до 1 мм. Диапазон изменения ампли­ туд зависит от толщины ленты и состава материала. На­ пример, для ленты из бронзы толщиной 0,32 жж интер­ вал амплитуд напряжений находится в пределах от 1 до 200 Мн/м2 (0,1—20 кГ/мм2).

Общий вид прибора показан на рис. 25. Прибор мон­ тируется на массивной стойке 1. Образец 3, представля­ ющий собой пластинку размером 20X40 жж с вырезом в рабочей части, крепится верхним концом в винтовом зажиме 2. На нижний конец образца таким же зажимом закрепляется маятник в виде консоли с впрессованным постоянным магнитом на свободном конце. Маятник изготавливают из немагнитного легкого материала, например алюминия. Начальная амплитуда задается или механическим толчком, или подачей на катушку 5 тока резонансной частоты. Затухающие свободные ко­ лебания, трансформированные индукционной катушкой 5 в электрические, фиксируются осциллографом.

В этом приборе, кроме переменных напряжений, на образец действуют также и постоянные, величина кото­ рых зависит от массы маятника и размеров образца. Например, для образца толщиной 0,32 мм при закрепле­ нии на его свободном конце алюминиевого маятника — напряжение от вертикальной составляющей силы будет равным 1,75 Мн/м2 (0,175 кГ/мм2), а от момента,созда­ ваемого консолью маятника 0,45 Мн/м2 (0,045 кГ/мм2). Это напряжение полезно, так как оно несколько умень­ шает искаженность формы образца. В приборе нельзя

определять демпфирующую способность при повышенных

температурах и в магнитном поле.

Прибор для измерения демпфирующей способности при температуре от 1,5 до 400°К, а в модернизирован­ ном варианте до 1000°К и амплитудах колебаний по­ рядка ІО'5—ІО“"4 предложен в работе [119] (см. рис. 26). Образец 1 представляет собой пластинку 5X20 мм и толщиной 0,5—1,0 мм с двумя глубокими продольными надрезами, образующими язычок длиной 15 и шириной

Рис. 26. Прибор для определе­ ния демпфирующей способно­ сти ленточных образцов в ши­ роком диапазоне температур \Скотт и Мак-Кроун)

1 мм. Образец зажимают винтами между двумя массив­ ными блоками из немагнитного материала с пазами таким образом, чтобы язычок образца мог свободно ко­ лебаться в этих пазах. Собранный узел прикрепляют к траверсе 3 и подвешивают на проволоке внутрь криоста­ та. Колебания в образце возбуждаются электромагни­ том 4, воздействующим на небольшой ферромагнитный наконечник, приклеенный к концу язычка. Другая сторо­ на язычка служит конденсаторной пластиной емкостно­ го датчика, преобразующего механические колебания в электрические.

Г л а в а I I I

С П Л А В Ы Мп—Си

Исследования сплавов Мп—Си показали, что они обла­ дают ценным комплексом физико-механических свойств, что и определяет их техническую ценность для ряда от­ раслей промышленности. Сплавы Мп—Си характеризу­ ются прежде всего высокой демпфирующей способно­

(35 -f-45 кГ/мм2)] и пластичности.

Сочетание высокого демпфирования с удовлетвори­ тельной прочностью позволяет рекомендовать сплавы Мп—Си для широкого использования в качестве кон­ струкционного материала для изготовления большой номенклатуры деталей машин и конструкций, работаю­ щих в условиях циклического нагружения.

Высокое электросопротивление марганцевомедных сплавов в сочетании с малым или даже отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления представляет интерес для электротехнической промыш­ ленности и приборостроения. Также может представить определенную техническую ценность низкая теплопро­ водность и высокий коэффициент термического расши­ рения. Однако несмотря на перечисленные выше ценные физико-механические свойства марганцево-медные спла­ вы пока еще не нашли должного применения в про­ мышленности.

Причинами этого являются, с одной стороны, недо­ статочная изученность свойств сплавов, а с другой — отсутствие научно обоснованной технологии изготовле­ ния изделий.

1. МАРГАНЕЦ И ЕГО СВОЙСТВА

Марганец, как известно, относится к переходным ме­

и часто целые слитки марганца, охлажденные от темпе­ ратуры плавления с относительно большой скоростью состоят целиком из кристаллов этой модификации.