雙濕:™提升錳銅的阻尼能力

雙濕:™提升錳銅的阻尼能力

 

在設計硬質合金底座的 鑽石嵌件 時,我們希望採用高阻尼金屬合金來提升隔音性能。 透過研究與測試,我們開發出 TwinDamp™——一種經過溫度處理的錳銅雙晶金屬合金,具有從 0.01 Hz 到 10 MHz 的卓越阻尼性能。

 

當錳銅合金受到振動時,馬氏體雙胞胎的移動或雙晶界與馬氏體相界間的相互移動所造成的應變會放鬆應力並消散振動能量[1]。 換句話說,材料內部邊界間的微小移動,使其能有效地透過轉換成熱能來消散振動。

 

錳銅合金是現存阻尼性能最高的金屬合金之一,阻尼能力是銅的10倍以上[2]。 雖然錳銅合金的阻尼能力低於我們 ViscoRing™所用的彈性體,但作為剛性金屬,它們在負載下能更好地保持形狀,這是一項明顯的優點。

阻尼容量

特定金屬與合金的比阻尼能力 [2]

將雙阻尼™融入鑽石內襯

TwinDamp™ 的剛性使我們能將其應用於 Diamond Insert 中彈性體不夠剛性的地方。

 

三個由 TwinDamp™ 製成的襯墊集成在隔離器內部使用的金剛石塗層陶瓷軸承座圈上方。 墊的佈置使得它們與通過設備的振動傳輸路徑串聯。 換句話說,振動必須穿過焊盤才能從頁腳的一側傳遞到另一側。 此配置進一步提高了頁腳的整體阻尼性能。

 

防潮™尖刺可選配,以提升三根尖刺向下時,底基底部的震動阻尼效果。單一尖刺也可用於在從基腳頂部中心向上指向設備底部時,提供高度阻尼的介面。

利用溫度處理改善錳銅

眾所周知,錳銅合金對溫度處理很敏感。 持續暴露在高溫下(也稱為金屬老化)最初可以改善這些合金的阻尼和強度性能。 這是由於材料中富含錳的區域的增強。 然而,過度老化會開始影響阻尼能力,因此需要平衡的處理溫度和持續時間以獲得最佳結果[3]。

 

逐漸暴露在低溫下也可以增強金屬內部的晶體結構。 這種低溫回火工藝可以為錳銅合金帶來理想的聲音改進。

 

通過實驗,我們為我們使用的錳銅合金開發了一種有效的溫度處理工藝。 我們獨特的工藝涉及冷熱處理的多個階段。 處理在兩天內進行,以改善這種合金的阻尼和聲音性能。

1100°C 爐
低溫冷凍庫
振動衰減的測量

比較雙潮濕™、錳銅與不鏽鋼

為了量化 TwinDamp™ 的減振性能,我們進行了一項實驗。 由 不鏽鋼錳銅TwinDamp™ 製成的三組三釘分別直接擰入鋼板中。 將 3.6 千克(8 磅)的砝碼放在板上以模擬設備的重量。 然後將板放置,三個尖刺朝下放置在密封的 18 英寸低音炮頂部。 加速度計感測器連接到板上。 然後通過低音炮播放從15 Hz到200 Hz的對數掃頻正弦信號,以測量每組尖峰提供的衰減。

 

不鏽鋼的測量以 紅色標示,錳銅標示 為綠色,雙減濕™標示為 藍色

所有尖峰的振動振幅
不鏽鋼瀑布
錳銅瀑布
雙濕™瀑布

結論

與不鏽鋼尖峰相比,錳銅尖峰在振動衰減方面提供了微妙但可測量的改善。 TwinDamp™ 尖峰提供的衰減甚至比錳銅更大,驗證了我們的溫度處理過程的有效性。 這些改進在80 Hz的低音炮箱體共振方面最為顯著。 錳銅和 TwinDamp™ 也顯示出增強的阻尼能力,這可以通過瀑布圖中振動幅度軌跡的平滑和更快的振動衰減來證明。

參考資料

[1] Lu F-S、Wu B、Zhang J-F、Li P 與 Zhao D-L 2016 MnCuNiFeCe 合金的微觀結構與阻尼特性, Rare Met. 35, 615–9

 

[2] Zhang, J., Perez, R. J., and Lavernia, E. J., “金屬、陶瓷和金屬基複合材料阻尼能力的文獻”, Journal of Materials Science, vol. 28,第 9 期,第 2395–2404 頁,1993 年。 doi:10.1007/BF01151671

 

[3] 柯志志、王立哲、易浩昌(1987)。錳 銅合金及錳銅鋁合金的內部摩擦。 《物理對話期刊》,48(C8),C8-559。