AT387857B - Anordnung zur erzeugung fuer eine werkstoffverformung hinreichend grosser dehnamplituden - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung für eine Werkstoffverformung, insbesondere zur Dauerschwingprüfung und zur Sinterbehandlung, hinreichend grosser Dehnamplituden durch Konzentration von Schallenergie am Ort eines Bewegungsknotens eines longitudinal in Resonanz schwingenden   \/2-Systems.   



   Aus der Literatur ist bekannt, dass longitudinal in Resonanz schwingende Anordnungen aneinander gekoppelter X/2-Resonatoren, bestehend aus einem \/2-Schallgeber (Piezokeramik-Verbund- oder Magnetostriktiv-Schwinger).   À/2-Amplitudenverstärker   und einem stab- oder hantelförmigen X/2-System (welches hier eine Probe darstellt) herangezogen werden, um am Ort des Bewegungsknotens bzw. Dehnungsbauches der Probe mechanische Schwingungsenergie teilweise in Wechselverformungsarbeit umzuwandeln, die Probe auf diese Weise einer Schwingbeanspruchung zu unterziehen und somit eine Dauerschwingprüfung zur Ermittlung von Wechselfestigkeitswerten des Probenwerkstoffes vorzunehmen. (E. Neppiras, Proc. ASTM 59 [1959] 691, sowie Brit.

   Journ. 
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 gegebenenfalls über zwischengeschaltete   À/2-Amplitudenverstärker   mit einem Ende des X/2-Systems (Dauerschwingprüfling, Probe) starr verbunden, das andere Probenende ist freischwingend. 



  In der Probe wird eine stehende Longitudinalschwingung mit einem Bewegungsknoten bzw. Dehnungsbauch in der Probenmitte erzeugt. Eine derartige Anordnung stellt somit einen bei   (Ultra-) Schall-   frequenz (kHz-Bereich bis einige 10 kHz) arbeitenden Resonanzpulsator für zerstörende Werkstoffprüfung zur Erfassung der Materialermüdung dar. 
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 Faktor 100).

   Der Nachteil dieser Anordnungen mit einseitiger Schwingungsanregung der Probe liegt vor allem darin, dass besonders bei hoher Werkstoffdämpfung die Bewegungsamplitude des freischwingenden Probenendes eine Erniedrigung gegenüber der des angeregten Probenendes aufweist, wodurch ein   bezüglich   der Probenmitte asymmetrischer Dehnungsverlauf bewirkt wird, sowie dass über das eine angeregte Probenende die in der Probe umgesetzte Energie nur in begrenztem Ausmasse nachgeliefert werden kann. Dadurch können bei Proben hoher Dämpfung und grösserer Querschnitte nur geringe Bewegungs- und Dehnungsamplituden erreicht werden. 



   Aus der FR-PS Nr. 1. 334. 459 ist eine Anordnung mit zwei koaxialen Schallgebern bekannt, welche einander paarweise gegenüberliegen. Die beiden Schallgeber dienen jedoch nicht der Anregung einer longitudinalen Resonanzschwingung in einem   \/2-System,   vielmehr sollen in einem Körper, der kein Resonanzsystem darstellt, beispielsweise in einer Eisenbahnschiene, mittels Ultraschalles innere Spannungen abgebaut werden. Aus der Druckschrift "Final Report on Influence of Vibrational Energie on Metalworking Processes, Technical Report AFML-TR-65-211, Fig. 3 bis 13,3 bis 16 ist ebenfalls eine Anordnung mit paarweise einander gegenüberliegenden, koaxialen Schallgebern bekannt, doch ist auch dieser Druckschrift ein longitudinal in Resonanz schwingendes   À/2-System   nicht entnehmbar. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, die angeführten Metalle der Anordnungen der eingangs genannten Art zu beseitigen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zur Anregung der longitudinalen Schwingung im   x/2-System   in an sich bekannter Weise paarweise einander gegenüberliegende, koaxiale Schallgeber vorgesehen sind, und dass die beiden Schallgeber jedes Paares gegenphasig zur Schwingung angeregt sind. 



   Die erfindungsgemässe Anordnung weist gegenüber den bekannten Anordnungen mit einseitiger Anregung der Schwingung folgende Vorteile auf. 



   Eine bezüglich der Probenmitte symmetrische Verteilung der Bewegung bzw. der Spannung kann selbst bei stark dämpfendem Probenwerkstoff als notwendige Folge der symmetrischen Anregung erzwungen werden. 



   Bei Verwendung zweier Schallgeber der gleichen Type vorgegebener Leistung kann über beide Probenenden signifikant mehr Energie nachgeliefert werden. 



   Es werden zusätzliche, bezüglich der Probenmitte symmetrisch liegende Halterungsmöglichkeiten in den Bewegungsknotenstellen der   zwischengeschalteten À/2-Amplitudenverstärker   oder 

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   X/2-Schallgeber   gewonnen, welche zum Angriff statischer Vorlasteinrichtungen verwendet werden können (Aufnahme von Wöhlerkurven bei statischer Vorlast). Es besteht weiters die Möglichkeit, an den in den Knotenstellen in Ruhe befindlichen und bezüglich Probenmitte symmetrisch liegenden Halterungen Zu- und Ableitungen anzubringen, welche in Verbindung mit einer axial durchbohrten Probe und durchbohrten   X/2-Amplitudenverstärkern   den Anschluss eines geschlossenen   Flüssigkeits- oder   Gasdruckkreislaufes zur Erzielung gewünschter Temperaturen ermöglichen. 
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   Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine bekannte Anordnung mit einseitiger Anregung eines   \/2-Systems   in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Anordnung, sowie die Fig. 3 und 4 ebene und räumliche Kombinationen derselben, ebenfalls in schematischer Darstellung. 



   In Fig. 1 wird das hier als   hantelförmige   Probe dargestelltte   V2-System--1-über   zwischengeschalteten   Amplitudenverstärker --2-- durch   den   Schallgeber --3-- zu   Longitudinalschwingungen (axiale Schwingungsrichtung) angeregt. Alle Resonatoren--1, 2, 3- sind auf die halbe Wellenlänge X/2 der anregenden Schwingung abgestimmt. Der entlang der   Resonatorenkette --1   bis 3-- auftretende Bewegungsverlauf a (durchgehende Linie) sowie Dehnungsverlauf e (unterbrochene Linie) findet sich abweichend vom tatsächlichen longitudinalen Verlauf transversal dargestellt. Die Stellen der Bewegungsknoten bzw. Dehnungsbäuche befinden sich in k, l, m. 



  Infolge höherer Probendämpfung ergibt sich eine vom ungedämpften Bewegungsverlauf a abweichende   (strichpunktiert dargestellte) Bewegungsverteilung a.    



   Fig. 2 zeigt die Erweiterung der in Fig. 1 dargestellten Schallgebereinzel-Anordnung zur Schallgeberpaar-Anordnung durch koaxiale Kopplung eines zweiten   Schwingers --3'-- über   einen zwischengeschalteten zweiten   Amplitudenverstärker --2'-- an   das ursprünglich freischwingende Ende der Probe 1. Die Bewegung a (durchgehende Linie) bzw. Dehnung   e   (unterbrochene Linie) zeigt auch im Falle starker Probendämpfung stets bezüglich der Probenmitte k symmetrisch liegende Verteilung. Die   bezüglich   Probenmitte k symmetrisch liegenden Bewegungsknotenstellen   1, 1'   oder   m,   m' erlauben die (nicht dargestellte) Anbringung von Halterungen sowie Zu- und Ableitungen. 



   Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemässe Anordnung mit drei in einer Ebene angeordneten Schallgeberpaaren-3, 3'-, samt zugehörigen   X/2-Systemen--1-,   und zwischengekoppelten   À/2-Ampli-   
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 guration verbunden. 



   Fig. 4 zeigt eine analoge räumliche Anordnung. 



   Die ebene oder räumliche Anordnung betrifft   z. B.   eine Ausbildung des   X/2-Körpers   als   À/2-Werkzeugträger.   

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Anordnung zur Erzeugung für eine Werkstoffverformung, insbesondere zur Dauerschwingprüfung und zur Sinterbehandlung, hinreichend grosser Dehnamplituden durch Konzentration von Schallenergie am Ort eines Bewegungsknotens eines longitudinal in Resonanz schwingenden EMI2.3 geber (3, 3') vorgesehen sind, und dass die beiden Schallgeber (3, 3') jedes Paares gegenphasig zur Schwingung angeregt sind. <Desc/Clms Page number 3>

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere #/2-Sy- steme (1) an der Stelle ihres Bewegungsknotens (k) zu ebenen oder räumlichen Konfigurationen starr verbunden sind (Fig. 3, 4).