TwinDamp™: Migliorare la capacità di smorzamento di Manganese-Rame

TwinDamp™: Migliorare la capacità di smorzamento di Manganese-Rame

Nel progettare l’inserto diamantato per la nostra base Carbide Base, abbiamo cercato di utilizzare una lega metallica ad alto smorzamento per migliorare le prestazioni di isolamento. Attraverso la ricerca e i test, abbiamo sviluppato TwinDamp™ – una lega metallica a due cristalli di manganese e rame trattata a temperatura, con eccezionali proprietà di smorzamento da 0,01 Hz a 10 MHz.

Quando le leghe manganese-rame sono sottoposte a vibrazioni, la deformazione causata dal movimento dei gemelli di martensite o dal movimento reciproco tra i confini dei gemelli e i confini della fase martensitica rilassa le sollecitazioni e dissipa l’energia delle vibrazioni[1]. In altre parole, i piccoli movimenti tra i confini all’interno del materiale gli consentono di dissipare efficacemente le vibrazioni attraverso una conversione in calore.

Le leghe manganese-rame sono tra le leghe metalliche a più alto smorzamento esistenti, con una capacità di smorzamento oltre 10 volte superiore a quella del rame[2]. Sebbene la capacità di smorzamento di queste leghe sia molto inferiore a quella degli elastomeri utilizzati nel nostro sistema. ViscoRing™hanno il netto vantaggio che, essendo un metallo rigido, mantengono meglio la loro forma sotto carico.

Incorporazione di TwinDamp™ nell’inserto in diamante

La rigidità di TwinDamp™ ci ha permesso di incorporarlo in aree dell’inserto Diamond in cui un elastomero non sarebbe stato sufficientemente rigido.

Tre cuscinetti in TwinDamp™ sono stati incorporati sopra le piste dei cuscinetti in ceramica rivestiti di diamante utilizzati all’interno dell’isolatore.
I pad sono stati disposti in modo da essere in serie con il percorso di trasmissione delle vibrazioni attraverso il dispositivo.
In altre parole, le vibrazioni devono passare attraverso i cuscinetti per poter passare da un lato all’altro della pedana.
Questa configurazione migliora ulteriormente le prestazioni di smorzamento complessive del piedistallo.

Anche il foro filettato centrale superiore del bullone di bloccaggio è stato sostituito con un inserto in TwinDamp™.
Questo per fornire un’interfaccia altamente smorzata per il contatto della punta di un picchetto, se i piedini sono posizionati direttamente sotto i diffusori con i picchetti del pavimento.
L’inserto fornisce anche uno smorzamento supplementare se i piedini sono montati con i bulloni in dotazione.

I puntali TwinDamp™ sono disponibili come opzione per migliorare lo smorzamento delle vibrazioni in entrata e in uscita dal fondo del piedistallo, quando tre puntali sono rivolti verso il basso. Un singolo picchetto può anche essere utilizzato per fornire un’interfaccia altamente smorzata con la parte inferiore dell’apparecchiatura, quando viene puntato verso l’alto dal centro superiore del piedistallo.

Lega TwinDamp™

Miglioramento del manganese-rame con trattamenti di temperatura

È noto che le leghe manganese-rame sono sensibili ai trattamenti termici.
L’esposizione prolungata ad alte temperature, nota anche come invecchiamento dei metalli, può inizialmente migliorare le proprietà di smorzamento e di resistenza di queste leghe.
Ciò è dovuto all’aumento delle regioni ricche di manganese all’interno del materiale.
Tuttavia, un invecchiamento eccessivo può iniziare a compromettere la capacità di smorzamento, per cui è necessario un trattamento equilibrato per temperatura e durata, per ottenere risultati ottimali[3].

Un’esposizione graduale a temperature criogeniche può anche migliorare la struttura cristallina dei metalli.
Questo processo di tempra criogenica può apportare miglioramenti sonici desiderabili alle leghe di manganese-rame.

Attraverso la sperimentazione, abbiamo sviluppato un processo di trattamento termico efficace per la lega manganese-rame che utilizziamo.
Il nostro processo distinto prevede più fasi di trattamenti a caldo e a freddo.
I trattamenti vengono eseguiti nell’arco di due giorni per migliorare lo smorzamento e le prestazioni sonore di questa lega.

Forno a 1100° C
Congelatore criogenico
Misurare l’attenuazione delle vibrazioni

Confronto tra TwinDamp™, Manganese-Rame e Acciaio Inossidabile

Per quantificare le prestazioni di smorzamento delle vibrazioni di TwinDamp™, abbiamo condotto un esperimento.
Tre serie di tre punte in acciaio inossidabile, manganese-rame e TwinDamp™ sono state infilate separatamente direttamente in una piastra d’acciaio.
Un peso di 3,6 kg (8 libbre) è stato posizionato sopra la piastra per simulare il peso dell’attrezzatura.
La piastra è stata poi posizionata con le tre punte rivolte verso il basso sopra un subwoofer sigillato da 18 pollici.
I sensori dell’accelerometro sono stati fissati alla piastra.
Un segnale logico sinusoidale da 15 Hz a 200 Hz è stato poi riprodotto attraverso il subwoofer per misurare l’attenuazione fornita da ogni serie di picchi.

Le misure dell’acciaio inossidabile sono indicate in rosso, quelle del manganese-rame in verde e quelle di TwinDamp™ in blu.

Ampiezza di vibrazione per tutti i picchi
Cascata in acciaio inox
Cascata di manganese-rame
TwinDamp™ Cascata

Conclusione

Le punte di manganese-rame hanno fornito un miglioramento sottile ma misurabile nell’attenuazione delle vibrazioni rispetto alle punte di acciaio inossidabile.
I picchi TwinDamp™ hanno fornito un’attenuazione ancora maggiore rispetto al manganese-rame, convalidando l’efficacia del nostro processo di trattamento termico.
I miglioramenti sono stati più significativi intorno alla risonanza del mobile del subwoofer a 80 Hz.
Sia il manganese-rame che TwinDamp™ hanno mostrato anche una maggiore capacità di smorzamento, come evidenziato dall’attenuazione delle tracce dell’ampiezza delle vibrazioni e dal decadimento più rapido delle vibrazioni nei grafici a cascata.

Riferimenti

[1] Lu F-S, Wu B, Zhang J-F, Li P e Zhao D-L 2016 Microstruttura e proprietà di smorzamento della lega MnCuNiFeCe Rare Met. 35 615-9

[2] Zhang, J., Perez, R. J., e Lavernia, E. J., “Documentazione della capacità di smorzamento di materiali metallici, ceramici e compositi a matrice metallica”, Journal of Materials Science, vol. 28, n. 9, pp. 2395-2404, 1993. doi:10.1007/BF01151671

[3] Ke, T. S., Wang, L. T., & Yi, H. C. (1987). Attrito interno nelle leghe manganese-rame e manganese-rame-alluminio. Le Journal de Physique Colloques, 48(C8), C8-559.