Carbideベースフッター用のダイヤモンドインサートを設計する際、アイソレーション性能を向上させるために高減衰金属合金の利用を模索しました。 私たちは、研究とテストを通じて、0.01 Hzから10 MHzまでの優れた減衰特性を持つ温度処理マンガン銅双結晶金属合金TwinDamp™を開発しました。
マンガン-銅合金が振動を受けると、マルテンサイト双晶の移動や双晶境界とマルテンサイト相境界の相互移動によって生じるひずみが応力を緩和し、振動エネルギーを消滅させます[1]。 言い換えれば、材料内の境界間の小さな動きによって、熱に変換することで振動を効果的に発散させることができるのです。
マンガン-銅合金は、銅の10倍以上の減衰能力を持つ、現存する金属合金の中で最も高い減衰能力を持つ合金です[2]。 これらの合金の減衰能力はViscoRing™で使用されているエラストマーよりはるかに小さいですが、剛性の高い金属として、荷重下で形状を維持しやすいという明確な利点があります。
TwinDamp™の剛性により、エラストマーでは十分な剛性が得られないダイヤモンドインサートの部分にも組み込むことができました。
TwinDamp™製の3つのパッドは、アイソレーター内部のダイヤモンドコーティングセラミックベアリングレースの上に組み込まれています。 パッドは、デバイスを通る振動伝達経路と直列になるように配置されています。 つまり、フッターの片側から反対側へ振動を伝えるには、パッドを通過させなければならないのです。 この構成により、フッターの全体的な減衰性能がさらに向上します。
ジャム・ボルトの中央上部のネジ穴も、TwinDamp™製のインサートに交換されました。 これは、フロアスパイクでスピーカーの真下にフッターを設置する場合に、スパイクの先端が接触する界面に高いダンピングを与えるためです。 また、付属のボルトを使用してフッターを取り付けた場合、インサートはさらに減衰をもたらします。
TwinDamp™スパイクはオプションで入手可能で、3つのスパイクを下方に向けると、フッター底部からの振動の減衰が向上します。 単一のスパイクは、フッターの上部中央から上方に向けられたとき、機器の下側に非常に減衰性の高いインターフェースを提供するために使用することもできます。
ツインダンプ合金
マンガン-銅合金は温度処理に敏感であることが知られています。 金属時効とも呼ばれる高温への持続的な暴露は、これらの合金の減衰特性と強度特性を初期段階で向上させます。 これは、材料内のマンガンに富む領域が強化されたためです。 しかし、エージングのし過ぎは減衰能力を損なう可能性があるため、最適な結果を得るためには、バランスの取れた処理温度と処理時間が必要です[3]。
極低温に徐々にさらすことで、金属内の結晶構造を強化することもできます。 この極低温焼戻しプロセスは、マンガン-銅合金に望ましい音波改善効果を与えることができます。
実験を通じて、私たちが使用しているマンガン銅合金の効果的な温度処理プロセスを開発しました。 私たちの明確なプロセスでは、ホットとコールドの両方のトリートメントを複数の段階で行います。 この処理は、この合金の減衰と音波性能を改善するために2日間にわたって行われます。
TwinDamp™の振動減衰性能を定量化するために、実験を行いました。 ステンレス製、マンガン銅製、TwinDamp製の3組のスパイクを、それぞれ別々に鋼板に直接ねじ込みました。 機器の重量をシミュレートするため、プレートの上に3.6kgの重りを設置。 そして、密閉された18インチのサブウーファーの上に、3つのスパイクが下向きになるようにプレートを置きました。 加速度センサーをプレートに取り付け。 その後、15 Hzから200 Hzの対数掃引サイン信号をサブウーファーから流し、各スパイクセットによる減衰を測定しました。
ステンレス鋼の測定値は赤で、マンガン銅は緑で、TwinDamp™は青で示されています。
マンガン-銅スパイクは、ステンレス鋼スパイクと比較して、微妙ではありますが、振動減衰において測定可能な改善をもたらしました。 TwinDamp™スパイクは、マンガン銅スパイクよりもさらに減衰効果が高く、当社の温度処理プロセスの有効性が実証されました。 改善は、80Hzのサブウーファーキャビネット共振付近で最も顕著でした。 マンガン銅とTwinDamp™の両方が、振動振幅のトレースの平滑化とウォーターフォールグラフの振動減衰の速さによって証明されるように、減衰能力の向上も示しました。
[1] Lu F-S, Wu B, Zhang J-F, Li P and Zhao D-L 2016 Microstructure and damping properties of MnCuNiFeCe alloyRare Met.35 615-9
[2] Zhang, J., Perez, R. J., and Lavernia, E. J.,“Documentation of damping capacity of metallic, ceramic and metal-matrix composite materials”, Journal of Materials Science, vol., “金属、セラミック、金属マトリックス複合材料の減衰能力の文書化”, Journal of Materials Science, vol. 28, no. 9, pp. 2395-2404, 1993. doi:10.1007/BF01151671
[3] Ke, T. S., Wang, L. T., & Yi, H. C. (1987).マンガン-銅およびマンガン-銅-アルミニウム合金の内部摩擦. Le Journal de Physique Colloques, 48(C8), C8-559.
