Способ обработки изделий из сплавов, обладающих эффектом памяти формы Советский патент 1990 года по МПК C22F1/00 C22F1/10 C22F1/18 C22K1/00 

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

Цель изобрзтения - расширение технологических возможностей за счет увеличения величины деформации в процессе термоциклирования.

Способ включает термоциклирование интервал температур мартенситного превращения в белом олове в процессе расплавления и затвердева-

Ot

ния последнего, причем охлаждение проводят до -33°С в закрытой емкоЬти,- а нагрев - до расплавления олова в открытой емкости. Олово, в среде ко- торого 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 зародышеобразо- вания мартенсита стимулирует образоЕа- ние выгодно ориентированных зародышей, подавляя невыгодн1г1е. При их дальнейшем росте в процессе охлаждения даже

CD

уже без внешнегв нагруженйя накапливается значительная Деформация, обеспечивающая очерёдное изменение формы обрабатываемого элемента сплава вслед стви 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 степени деформации полого элемента.

Дополнительное охлаждение белого олова до -33°С приводит к его поли- мйрфному 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% 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 расплавления серого олова вновь следует охлаждение, что приводит к получению затвердевшего белого олова, которое при дополнительном охлаждении до -33 С .опять превращается в серое олово, а следовательно, к очередному нагруже- нию и еще большей деформации обрабатываемого силового запоминающего элемента. После 5-10-ти таких циклов

сплав оказывается натренированным на необходимую свойственную ему мно- гократнообратимую величину проявления эффекта памяти формы по законам пластичности превращения, которые обусловлены реализацией мартенситных превращений по принципу точно вперед-назад, и поэтому последующие внешние силовые воздействия в. процессе применения в силовых элементах таким образом обработанного сплава практически не сказьгоаются на величине и характере обратимого формоизменения в процессе получения механической работы.

Способ

Степень деформации силовых элементов

Предлагаемьй Известный

9-26,7 1,25-9

5

л 5

5

5

Приме р. Полый цилиндр диаметром 14 мм и толщиной стенки 3 мм из сплава никелида титана марки ТН-1 или ТНМ-3 с 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, соотве гственно уменьшаясь в диаметре на величину до 1,5%. При дальнейшем охлаждении до С°С деформация уменьшения диаметра стерясня продолжается сама и достигает 2,5%, длина стержня при этом соответственно увеличивается, так как объем его остается неиз- менньм. Затем емкость с белым оловом дополнительно охлаждают до -33 С (например, твердой углекислотой или хлорэтилом). При таком охлаждении .олово претерпевает полиморфное превращение: белое олово е плотностью 7537 сМ превращается в серое порошкообразное олово с плотностью 5 , 76 г/см хг, что приводит к увеличению объема олова в закрытой емкости на 26,7% с получением высокого давления со стороны серого олова на наружную поверхность полого цилиндрического стержня, а следовательно, приводит к уменьшению его диаметра (при увеличении длинь выходящих из боковых отвер- cTiOT корпуса емкости концов стержня) до 10 - 12%, т.е. до диаметра 12,6мм. На этом один цикл термоциклирования заканчивается. После открытия.крышки емкости последнюю вместе с серым оловом и стержнем нагревают до 232 С, что приводит к расплавлению серого

516

олова и восстановлению первоначаль- ноге 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 корпусГсило- вого замыкания системы: стержень - 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 закрытой 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 X 1,4 в трубных решетках теплообменников с генерированием реактивных напряжений (при нагреве выше 120 с) более 300 МПа.

Использование изобретения позволит расширить технологические возможнос1979

ти и упростить механическое воздействие при заложении эффекта памяти формы за счет исключения сложных

силовых устройств типа прессов с нагреваемыми 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.

Формула изобретения

Способ обработки изделий из сплавов, обладающих эффектом памяти формы, преимущественно полых и пористых силовых запоминающих элементов, включающий Термоциклирование через интервал температур мартенситного превращения в среде лег.соплавкого материала в процессе расплавления и затвердевания последнего, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения величины деформации в процессе термоциклиропания, в качестве легкоплавкого материала используют белое олово, после затвердевания которое дополиительнс охлаждают до -33 С, nj)H этом охлаждение осуществляют в закрытой, а - в открытой емкости.

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.