TwinDamp™: เพิ่มประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนของแมงกานีส-ทองแดง

TwinDamp™: เพิ่มประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนของแมงกานีส-ทองแดง

 

ในการออกแบบ เม็ดเพชร สำหรับฐานรองคาร์ไบด์ เราพยายามใช้โลหะผสมที่มีค่าการหน่วงสูงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกแรงสั่นสะเทือน จากการวิจัยและทดสอบ เราได้พัฒนา TwinDamp™ ซึ่งเป็นโลหะผสมแมงกานีส-ทองแดงผลึกคู่ที่ผ่านการอบด้วยความร้อน มีคุณสมบัติการลดการสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยมตั้งแต่ 0.01 Hz ถึง 10 MHz

 

เมื่อโลหะผสมแมงกานีส-ทองแดงถูกทำให้สั่นสะเทือน ความเครียดที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของแฝดมาร์เทนไซต์หรือการเคลื่อนที่ร่วมกันระหว่างขอบเขตแฝดและขอบเขตเฟสมาร์เทนไซต์จะทำให้ความเครียดลดลงและกระจายพลังงานการสั่นสะเทือน [1] กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเคลื่อนไหวเล็กน้อยระหว่างขอบเขตภายในวัสดุช่วยให้วัสดุสามารถกระจายแรงสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการเปลี่ยนแรงสั่นสะเทือนนั้นให้เป็นความร้อน

 

โลหะผสมแมงกานีส-ทองแดงเป็นหนึ่งในโลหะผสมที่มีการลดการสั่นสะเทือนสูงที่สุดที่มีอยู่ โดยมีความสามารถในการลดการสั่นสะเทือนมากกว่าทองแดงถึง 10 เท่า [2] แม้ว่าความสามารถในการลดแรงสั่นสะเทือนของโลหะผสมแมงกานีส-ทองแดงจะน้อยกว่าอีลาสโตเมอร์ที่ใช้ใน ViscoRing™ ของเรา แต่ก็มีข้อดีที่โดดเด่นคือ ในฐานะโลหะที่แข็งแรง พวกมันสามารถรักษารูปทรงได้ดีกว่าภายใต้แรงกด

ความสามารถในการหน่วง

ความสามารถในการหน่วงจำเพาะของโลหะและโลหะผสมบางชนิด [2]

การผสานเทคโนโลยี TwinDamp™ เข้ากับส่วนประกอบเพชร

ความแข็งแกร่งของ TwinDamp™ ทำให้เราสามารถนำไปใช้ในบริเวณของ Diamond Insert ที่วัสดุอีลาสโตเมอร์อาจไม่แข็งแกร่งเพียงพอ

 

แผ่นรองสามแผ่นที่ทำจากวัสดุ TwinDamp™ ถูกติดตั้งไว้เหนือรางลูกปืนเซรามิกเคลือบเพชรที่ใช้ภายในตัวแยกแรงสั่นสะเทือน แผ่นรองเหล่านี้ถูกจัดเรียงแบบอนุกรมตามเส้นทางการส่งผ่านแรงสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ กล่าวคือ แรงสั่นสะเทือนจะต้องผ่านแผ่นรองเหล่านี้ก่อนที่จะส่งผ่านจากด้านหนึ่งของฐานรองไปยังอีกด้านหนึ่ง การจัดเรียงแบบนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนโดยรวมของฐานรองให้ดียิ่งขึ้น

 

สามารถติดตั้ง เดือย TwinDamp™ เพิ่มเติมได้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการลดแรงสั่นสะเทือนทั้งขาเข้าและขาออกจากด้านล่างของฐานราก เมื่อติดตั้งเดือยทั้งสามตัวโดยชี้ลงด้านล่าง นอกจากนี้ยังสามารถใช้เดือยเพียงตัวเดียวเพื่อสร้างพื้นผิวที่มีการลดแรงสั่นสะเทือนสูงสำหรับด้านล่างของอุปกรณ์ เมื่อชี้ขึ้นจากจุดกึ่งกลางด้านบนของฐานราก

การปรับปรุงคุณภาพแมงกานีส-ทองแดงด้วยการบำบัดด้วยอุณหภูมิ

เป็นที่ทราบกันดีว่าโลหะผสมแมงกานีส-ทองแดงมีความไวต่อการบำบัดด้วยอุณหภูมิ การสัมผัสกับอุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง หรือที่เรียกว่าการบ่มโลหะ สามารถปรับปรุงคุณสมบัติการลดแรงสั่นสะเทือนและความแข็งแรงของโลหะผสมเหล่านี้ได้ในเบื้องต้น เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของบริเวณที่อุดมไปด้วยแมงกานีสภายในวัสดุ อย่างไรก็ตาม การบ่มที่มากเกินไปอาจเริ่มทำให้ความสามารถในการลดแรงสั่นสะเทือนลดลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องรักษาสมดุลของอุณหภูมิและระยะเวลาในการบำบัดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด [3]

 

การค่อยๆ สัมผัสกับอุณหภูมิเยือกแข็งยังสามารถช่วยเสริมสร้างโครงสร้างผลึกภายในโลหะได้อีกด้วย กระบวนการอบชุบด้วยความเย็นจัดนี้สามารถช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางเสียงของโลหะผสมแมงกานีส-ทองแดงให้ดีขึ้นได้

 

จากการทดลอง เราได้พัฒนาวิธีการอบชุบด้วยความร้อนที่มีประสิทธิภาพสำหรับโลหะผสมแมงกานีส-ทองแดงที่เราใช้ กระบวนการเฉพาะของเราประกอบด้วยหลายขั้นตอนทั้งการอบชุบด้วยความร้อนและความเย็น การอบชุบจะดำเนินการเป็นเวลาสองวันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนและประสิทธิภาพด้านเสียงของโลหะผสมนี้

เตาอบ 1100°C
ตู้แช่แข็งไครโอเจนิก
การวัดการลดทอนการสั่นสะเทือน

เปรียบเทียบ TwinDamp™ แมงกานีส-ทองแดง และสแตนเลส

เพื่อหาปริมาณประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนของ TwinDamp™ เราได้ทำการทดลอง โดยนำแท่ง โลหะแหลม 3 ชุด ชุดละ 3 อัน ที่ทำจากสแตน เลส แมงกานีส-ทองแดง และ TwinDamp™ มาขันเกลียวลงบนแผ่นเหล็กโดยตรง จากนั้นวางน้ำหนัก 3.6 กิโลกรัม (8 ปอนด์) ไว้บนแผ่นเหล็กเพื่อจำลองน้ำหนักของอุปกรณ์ แล้ววางแผ่นเหล็กโดยให้แท่งโลหะแหลมทั้งสามชี้ลงด้านล่าง บนซับวูฟเฟอร์ขนาด 18 นิ้วที่ปิดสนิท ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดความเร่งไว้บนแผ่นเหล็ก จากนั้นเปิดสัญญาณไซน์แบบกวาดความถี่ตั้งแต่ 15 เฮิรตซ์ถึง 200 เฮิรตซ์ ผ่านซับวูฟเฟอร์เพื่อวัดการลดทอนที่เกิดจากแท่งโลหะแหลมแต่ละชุด

 

ขนาดของสแตนเลสแสดงด้วย สีแดง แมงกานีส-ทองแดงแสดงด้วย สีเขียว และ TwinDamp™ แสดงด้วย สีน้ำเงิน

ความ amplitud ของการสั่นสะเทือนสำหรับหนามแหลมทั้งหมด
น้ำตกสแตนเลส
น้ำตกแมงกานีส-ทองแดง
น้ำตกทวินแดมป์™

บทสรุป

หมุดโลหะแมงกานีส-ทองแดงให้การลดทอนการสั่นสะเทือนที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับหมุดสแตนเลส หมุด TwinDamp™ ให้การลดทอนการสั่นสะเทือนได้มากกว่าหมุดแมงกานีส-ทองแดง ซึ่งเป็นการยืนยันถึงประสิทธิภาพของกระบวนการปรับอุณหภูมิของเรา การปรับปรุงที่เห็นได้ชัดที่สุดเกิดขึ้นบริเวณความถี่เรโซแนนซ์ของตู้ซับวูฟเฟอร์ที่ 80 เฮิรตซ์ ทั้งหมุดแมงกานีส-ทองแดงและ TwinDamp™ ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการหน่วงการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น ดังที่เห็นได้จากการที่กราฟแสดงแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนเรียบขึ้นและการลดลงของการสั่นสะเทือนที่เร็วขึ้นในกราฟแบบน้ำตก

เอกสารอ้างอิง

[1] Lu FS, Wu B, Zhang JF, Li P และ Zhao DL 2016 โครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติการลดการสั่นสะเทือนของโลหะผสม MnCuNiFeCe Rare Met. 35 615–9

 

[2] Zhang, J., Perez, RJ และ Lavernia, EJ, “เอกสารเกี่ยวกับความสามารถในการหน่วงของวัสดุโลหะ เซรามิก และวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์โลหะ” วารสารวิทยาศาสตร์วัสดุ เล่มที่ 28 ฉบับที่ 9 หน้า 2395–2404 พ.ศ. 2536 doi:10.1007/BF01151671

 

[3] Ke, TS, Wang, LT, & Yi, HC (1987). แรงเสียดทานภายในในโลหะผสมแมงกานีส-ทองแดงและแมงกานีส-ทองแดง-อะลูมิเนียม เลอเจอร์นัลเดอฟิสิคคอลโลคส์, 48(C8), C8-559.