Способ обработки изделий из сплавов, обладающих эффектом памяти формы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК еЬО,в 161 19 А 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СТВ КИ ИЗДЕЛИЙ ИЗЭФФЕКТОМ ПАМЯТ(57) Изобретение от бам обработки сплав зовым превращением па, обладающих свой нения, и может быть носится к спосоов с обратным фамартенситного тиствами формоизмеиспользовано в 1 т.абл. к способамимым фазотного типа, изменения,в машинои при изг ных силов элементов мно Цель изобр нологическихок ратно го деи ствиятения - расширение теозмоявостей эа счетичины деформации в прлирования. увеличения вецессе тер моци вклю Спосо ерез ин ого пре чает термоциклирование температур мартенсития в белом олове в рвалащеасп процессе тверде авления и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ПНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Всесоюзный проектно-технологический институт энергетического маши ностроения(56) Авторское свидетельство СССР В 1514820, 19.07.88. Изобретение относится обработки сплавов с обрат вым превращением мартенси обладающих свойством формо и может быть использовано строении и приборостроени товлении термочувствитель 1) С 22 Г 1/00 1/18 1/0 машиностроении и приборостроении прйизготовлении термочувствительных силовых элементов многократного действия. Цель изобретения - расширениетехнологических возможностей за счетувеличения величины деформации впроцессе термоциклирования. Полуюили пористую заготовку термоциклируют через интервал температур мартенситного превращения в белом олове впроцессе затвердевания и расплавленияпоследнего, причем охлаждение проводят до -33 С в закрытой емкости, анагрев до расплавления олова - воткрытой, Способ позволяет деформировать заготовку в процессе термоциклирования на 9-26,7/ без использова- Юния сложного прессового оборудования. ния последнего, причем охлаждениеВвфв 4 проводят до -330 С в закрытой емкости,ай а нагрев - до расплавления олова воткрытой емкости. Олово, в среде ко торого осуществляется термоциклирование в процессе затвердевания и охлаждения, претерпевает усадку состепенью деформации от 1 до 3/, что создает поле напряжений, воздействующих на обрабатываемый сплав и егоначальную деформацию. ,езначительное ффффф напряжение на стадии зародышеобразования мартенсита стимулирует образование выгодно ориентированных зародышей, подавляя невыгодные. При их дальнейшем росте в процессе охлаждения даже.уже без внешнеге нагружения накапливается значительная деформация, обеспечивающая очередное изменение формы обрабатываемого элемента сплава вслед 5 ствие проявления эффекта памяти формы при. нагреве со степенью деформации, соответствующей критической для сплошных элементов, но значительно меньше критической для полых и пористых эле ментов из запоминающего сплава из-за 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 полиамбрфному превращению в серое порошкообразное олово с меньшей плотностью, 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 от размещения элемента относительно стенок закрытой емкости. Ввиду того, что 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 расплавления35 серого олова вновь следует охлаждение, что приводит к получению затвердевшего белого олова, которое при доо полнительном охлаждении до -33 С опять превращается в серое олово, 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 многократнообратимую величину проявления эффекта памяти формы по законам пластиччости превращения, которые обусловлены реализацией мартенситных1 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 вели 55 чине и характере обратимого формоизмечения в процессе получения механической работы.Способ Степень деформациисиловых элементов 9-2 б,71, 25-9 ПредлагаемыйИзвестный П р и м е р. Полый цилиндр диаметром 14 мм и толщиной стенки 3 мм из сплава никелида титана марки ТНили ТНМс интервалом температур мартен- ситного превращения от 30 до 150 С размещают горизонтально в емкости с выходом концов через уплотненные фторопластовыми втулками отверстия в боковых стенках. Затем в емкость заливают расплав белого олова 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 МПа, материал стержня претерпевает пластичность превращения и деформируется, соответственно уменьшаясь в диаметре на величину до 1,57. При дальнейшем охлаждении до 0 С деформация уменьшения диаметра стержня продолжается сама и достигает 2,57, длина стержня при этом соответственно увеличивается, так как объем его остается неизменным. Затем емкость с белым оловомо дополнительно охлаждают до -33 С (например, твердой углекислотой или хлорэтилом). При таксм охлаждении ,олово претерпевает полиморфное превращение: белое олово с плотностью 7,37 см" превращается в серое порошков образное олово с плотностью 5,7 б г/смд иг, что приводит к увеличению объема олова в закрытой емкости на 2 б,7% с получением высокого давления со стороны серого олова на наружную поверхность полого цилиндрического стержня, а следовательно, приводит к уменьшению его диаметра (при увеличении длины выходящих из боковых отверстий корпуса емкости концов стержня) до 10 - 12%, т.е. до диаметра 12,бмм. На этом один цикл термоциклирования заканчивается. После открытия. крышки емкости последнюю вместе с серымо оловом и стержнем нагревают до Зг С, что приводит к расплавлению серого1979 формула изобретения Составитель О.СидороваРедактор Н.Рогулич Техред М.Дидык Корректор А,Осауленко Заказ 3815 Тираж 499 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.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 памяти 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 памятиформы за счет исключения сложных 5силовых устройств типа прессов с йагреваемыми и охлаждаемыми штампамиили машин для растяжения образцов стермоциркулированием последних приобеспечении высокой величины обратимой деформации получаемых для практического использования силовых элементов (цельных, полых, пористых) смногократнообратимой памятью формы. Способ обработки изделий из сплавов, обладающих эффектам памяти фор мы, преимущественно полых и пористыхсиловых 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 -щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей засчет увеличения величины деформации 30 в процессе термоциклирования, в качестве легкоплавкого материала используют белое олово, после затвердевания которое дополнительно охолаждают до - 33 С, при этом охлаждениеосуществляют в закрытой, а нагревв открытой емкости.