Способ обработки изделий из сплавов, обладающих эффектом памяти формы

 

Изобретение относится к способам обработки сплавов с обратным фазовым превращением мартенситного типа, обладающих свойствами формоизменения, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении при изготовлении термочувствительных силовых элементов многократного действия. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет увеличения величины деформации в процессе термоциклирования. Полую или пористую заготовку термоциклируют через интервал температур мартенситного превращения в белом олове в процессе затвердевания и расплавления последнего, причем охлаждение проводят до -33°С в закрытой емкости, а нагрев до расплавления олова - в открытой. Способ позволяет деформировать заготовку в процессе термоциклирования на 9-26,7% без использования сложного прессового оборудования. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ П1НТ СССР

1 (21) 4612261/27-02 (22) 05. 12. 88 (46) 07. 12. 90. Бюл. М - 45 (71) Всесоюзный проектно-технологический институт энергетического машиностроения (72) Ю.Г.Ермаков (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1514820, 19.07.88. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ

СПЛАВОВ, ОБЛАДАЮЩИХ ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ

ФОРМЫ (57) Изобретение относится к способам обработки сплавов с обратным фазовым превращением мартенситного типа, обладающих свойствами формоизме— нения, и может быть использовано в

Изобретение относится к способам обработки сплавов с обратимым фазовым превращением мартенситного типа, обладающих свойством формоизменения, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении при изготовлении термочувствительных силовых элементов многократного действия °

Цель изобретения — расширение технологических возмояжостей за счет. увеличения величины деформации в процессе термоциклирования.

Способ включает термоциклирование через интервал температур мартенситного превращения в белом олове в процессе расплавления и затвердева(s>)s С 22 F 1/00 1/18 1/!0 машиностроении и приборостроении прй изготовлении термочувствительных силовых элементов многократного действия. Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет увеличения величины деформации в процессе термоциклирования. Полую или пористую заготовку термоциклируют через интервал температур мартенситного превращения в белом олове в процессе затвердевания и расплавления последнего, причем охлаждение проводят до -33 С в закрытой емкости, а нагрев до расплавления олова — в открытой. Способ позволяет деформировать заготовку в процессе термоциклирования на 9-26,7/ без использова- Ю ния сложного прессового оборудования .

1 табл. ния последнего, причем охлаждение проводят до -330С в закрытой емкости, а нагрев — до расплавления олова в открытой емкости. Олово, в среде которого осуществляется термоциклирование в процессе затвердевания и охлаждения, претерпевает усадку со степенью деформации от 1 до 3/, что создает поле напряжений, воздействующих на обрабатываемый сплав и его начальную деформацию. Незначительное напряжение на стадии зародышеобразования мартенсита стимулирует образование выгодно ориентированных зародышей, подавляя невыгоднь е. При их дальнейшем росте в процессе охлаждения даже .

1611979 уже без внешнеге нагружения накапливается значительная деформация, обеспечивающая очередное изменение формы обрабатываемого элемента сплава вслед5 ствие проявления эффекта памяти формы при. нагреве со степенью деформации, соответствующей критической для сплошных элементов, но значительно меньше критической для полых и пористых эле- 10 ментов из запоминающего сплава из-sa недостаточности 3%-ной усадки затвердевающего олова для получения хотя бы ЗХ-ной степени деформации полого элемента. 15

Дополнительное охчаждение. белого олова до -33 С приводит к его полиа мбрфному превращению в серое порошкоо брав ное олово с ме ныне и пло тно с тью, а следовательно, с большим объемом на

26,7%, что, в свою очередь, в закрытой емкости приводит к увеличению деформации находящегося в ней обрабатываемого запоминающего от 9 до 26,7% 25 в зависимости ат размещения элемента относительно стенок закрытой емкости.

Ввиду того, чта нагрев осуществляют при открытой емкости (например, путем сдвига крышки, установленной в пазах корпуса емкости), порошкообразное серое олово не мешает полному восстановлению первоначальной формы обрабатываемого запоминающего элемента.

По окончании нагрева и расплавления

35 серого олова вновь следует охлаждение, что приводит к получению затвердевшего белого олова, которое при дао полнительном охлаждении до -33 С опять превращается в серое алова, а следовательно, к очередному нагружению и еще большей деформации обрабатываемого силового запоминающего элемента. После 5-10-ти таких циклов сплав оказывается "натренированным" на необходимую свойственную ему мнагократнаобратимую величину проявления эффекта памяти формы па законам пластиччости превращения, которые обусловлены реализацией мартенситных

tt 50 превращений по принципу точно вперед-назад", и поэтому последующие внешние силовые воздействия в. процессе применения в силовых элементах таким образом обработанного сплава практически не сказываются на вели55 чине и характере обратимого формоизмечения в процессе получения механической работы.

Способ

Степень деформации силовых элементов

9-26, 7

1, 25-9

Предлагаемый

Известный

Пример. Полый цилиндр диаметрам t4 мм и толщиной стенки 3 мм из сплава никелида титана марки ТН-1 или

THM-3 с интервалом температур мартенситного превращения ат 30 до 150 С размещают горизонтально в емкости с выходом концов через уплотненные фторапластовыми втулками отверстия в боковых стенках. Затем в емкость заливают расплав белого алова и устанавливают верхнюю крышку. В процессе затвердевания белое олово претерпевает усадку до 1,5%, создавая внешнее поле напряжений посредством механического воздействия обжимом на наружную поверхность стержня из сплава никелида титана. Под действием этих напряжений, достигающих 40 Г1Па, материал стержня претерпевает пластичность превращения и деформируется, соответственно уменьшаясь в диаметре на величину да 1,57. При дальнейшем охлаждении gv 0: С деформация уменьшения диаметра стержня продолжается сама и достигает 2,57, длина стержня при этом соответственно увеличивается, так как объем ега остается неизменным. Затем емкость с белым оловом о дополнительно охлаждают да -33 С (например, твердой углекислотой или хларэтилам). При такам охлаждении .олово претерпевает палимарфнае превращение: белое алова с плотностью

7,37см" превращается в серое парашказ образное олово с плотностью 5,76 г/см хг, чта приводит к увеличению объема олова в закрытой емкости на 26,77. с получением высакага давления са стороны серого олова на наружную паверхнаcTb полога цплиндрическага стержня, а следовательно, приводит к уменьшению ега диаметра (при увеличении длины выхадящHx из боковых отверстий корпуса емкости концов стержня) да 10 — 12%, т.е. да диаметра 12,6мм.

На этом адин цикл термациклиравания заканчивается. После открытия.крышки емкости последнюю вместе с серым

0 оловом и стержнем нагревают да 3 С, что приводит к расплавлению серого

1979

Формула изобретения

Составитель О. г.идорова

Редактор Н. Рогулич Техред М.Дидык Корректор A,Îñàóëåíêî

Заказ 3815 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 161 олова и восстановлению первоначального диаметра стержня вследствие проявления в его материале эффекта памяти формы. При этом еще не успевшие расплавиться в начале проявления эффекта ггамяти формы серое олово не препятствует восстановлению диаметра деформированного стержня, так как емкость открыта и упора в корпус(силового замыкания системы: стержейь— серое олово - корпус) нет. Расплавленное в последующем охлаждении твердеющее олово снова становится белым.

Термоциклирование в таком режиме в течение 5 — 10 циклов нагрева открытой емкости и охлаждение до -33 С закрыо той емкости с оловом и стержнем обеспечивает натренированность его материала на многократнообратимый эффект памяти формы: при нагреве стержень из сплава с памятью формы увеличивается в диаметре до 14 мм, а при охлаждении уменьшается в диаметре до 12,6 мм. Вынутый из емкости с расплавом такой стержень, разрезанный пополам по средине тонкой части, может быть использован в течение 10 и более циклов в качестве пары инструментов для раздачи труб диаметром

16 х 1,4 в трубных решетках теплообменников с генерированием реактивных напряжений (при нагреве выше 120 С) более 300 МПа.

Использование изобретения позволит расширить технологические возможности и упростить механическое воздействие при заложении эффекта памяти формы sa счет исключения сложных

5 силовых устройств типа прессов с йагреваемыми и охлаждаемыми штампами или машин для растяжения образцов с термоциркулированием последних при обеспечении высокой величины обратимой деформации получаемых для практического использования силовых элементов (цельных, полых, пористых) с многократнообратимой памятью формы.

Способ обработки изделий из сплавов, обладающих эффектам памяти фор29 мы, преимущественно полых и пористых силовьIx запоминающих элементов, включающий термоциклирование через интервал температур мартенситного превращения в среде легкоплавкого материала

25 в процессе расплавления и затвердевания последнего, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей sa счет увеличения величины деформации

30 в процессе термоциклирования, в качестве легкоплавкого материала используют белое олово, после затвердевания которое дол< лиггтельнс охо лаждают до — 33 С, при этом охлаждение осуществляют в закрытой, а нагрев в открытой емкости.