Физические эффекты и явления
Шрифт:
Этим воспользовались в Институте металлургии им. А.А.Бойкова. После того, как нитинолу дадут "запомнить" слежную форму, изделие вновь превращается в плоский лист. На его поверхность наносят обычными приемами - с помощью проката, напыления, сварки взрывом или как-либо иначе слой любого другого металла или сплава.
Такой металлический слоеный пирог после нагревания вновь превращается в деталь сложной конфигурации. Таким способом можно, в принципе создавать многослойные изделия любой формы, которые обычными приемами сделать никак нельзя. ТН сплавы легко обрабатываются, из них изготавливают всевозможные изделия: листки, прутки, поковки. Кроме того, эти сплавы сравнительно экономичны, коррозионностойки,
При соединении полых деталей с каркасом заклепки из сплава ТН существенно упростят дело. Вставили заклепку "с памятью", нагрели ее, она "вспомнила", что уже была некогда расплющена, и приняла свою первоначальную форму. Сплавы "с памятью" открывают новые возможности в деле непосредственного преобразования тепловой энергии в механическую. Нагретую ТН-проволочку свернули в спираль. Охладили, подвесили гирькупружинка растянулась. Если теперь через проволочку пропустить электрический ток, пружинка нагреется и восстановит свою форму - гирька поползет вверх, выключаем ток - гирька вновь спускается и т.д. По сути дела - это искуственный мускул. На этом принципе можно делать двигатели нового типа, использующие даровую энергию Солнца.
Перспективы для сплавов "с памятью" самые заманчивые: тут и тепловая автоматика, быстродействующие датчики, термоупругие элементы, реле, приборы контроля, тепловые домкраты, напряженный железобетон и многое другое.
Л И Т Е Р А Т У Р А
– - - - - - - - -
К 2.1.1. М.И.Каганов, В.Д.Нацик, Электроны тормозят дислока
цию "Природа", 1976, н'5, стр.23-24: н'6, стр.131-139.
К 2.1.2. В.И.Спицын, О.А.Троицкий, Электропластическая дефор
мация металлов, "Природа", 1977.
К 2.1.3. Ю.Осипьян, И.Савченко, "Письма в ЖЭТФ, вып.7, н'4.
К 2.1.4. С.И.Ратнер, Ю.С.Данилов, Изменение пределов пропор
циональности и текущести при повторном нагружении,
"Заводская лаборатория", 1950, н'4.
Ф.Ходж Теория идеально пластических тел, М.. "ИЛ", 1956
К 2.4. И.И.Карнилов и др., Никелид титана и другие сплавы с
эффектом "памяти", "Наука", 1977.
3.1. Тепловое расширение вещества.
Все вещества (газы, жидкости, твердые тела) имеют атомно-молекулярную структуру. Атом, равно как и молекулы, во всем диапозоне температур находятся в непрерывном хаотическом движении, причем, чем выше температура обьема вещества, тем выше скорость перемещения отдельных атомов и молекул внутри этого обьема (в газах и жидкостях) или их колебания - в кристаллических решетках твердых тел. Поэтому с ростом температуры увеличивается среднее расстояние между атомами и молекулами, в результате чего газы, жидкости и твердые тела расширяются - при условии, что внешнее давление остается постоянным. Коэффиценты расширения различных газов близки между собой (около 0,0037 град в степени "-1"; для жидкостей они могут различаться на порядок (ртуть - 0,00018 град в степени "-1", глицерин - 0,0005 град в степени "-1", ацетон - 0,0014 град в степени "-1", эфир - 0,007 град в степени "-1"). Величина теплового расширения твердых тел определяется их строением. Структуры с плотной упаковкой (алмаз, платина, отдельные металлические сплавы) мало чувствительны к температуре, рыхлая, неплотная упаковка вещества способствует сильному расширению твердых тел (аллюминий, полиэтилен).
3.1.1. При температурном расширении или сжатии твердых тел развиваются огромные силы; это можно использовать в соответствующих технологических процессах.
Например, это свойство использовано
домкрате для растяжения арматуры при изготовлении нап
ряженного железобетона. Принцип действия очень прост: к
растягиваемой арматуре прикрепляют стержень из металла
с подходящим коэффициентом термического расширения. За
тем его нагревают, током от сварочного трансформатора,
после чего стержень жестко закрепляют и убирают нагрев.
В результате охлаждения и сокращения линейных размеров
стержня развивается тянущее усилие порядка сотен тонн,
которое растягивает холодную арматуру до необходимой
величины.
Так как в этом домкрате работают молекулярные силы, он практически не может сломаться.
3.1.2. С помощью теплового расширения жидкости можно создать необходимые гидростатические давления.
А.с. н' 471140: Устройство для волочения металлов со
смазкой под давлением, содержащее установленные в кор
пусе рабочую и уплотнительную волоки, образующие между
собой и корпусом камеру (в которой находится смазка).
Ред.(и средства для создания высокого давления, ОТЛИЧА
ЮЩИЕСЯ тем, что с целью упрощения конструкции и повыше
ния производительности средство для создания в камере
высокого давления выполнено ввиде нагревательного эле
мента, расположенного внутри камеры.
3.1.3. Тепловое расширение может просто решить технические задачи, которые обыными средствами расширяются с большим трудом. Напрмер, для того чтобы ступица прочно охватывала вал, первую перед напрессовкой нагревают. После охлаждения надетой на вал ступицы силы термического сжатия делают этот узел практически монолитным. Но как после этого разобрать данное соединение? Механически - почти не возможно без риска испортить деталь. Но достаточно сделать вал из металла коэффицентом термического или, если это невозможно, ввести в сопрягаемое пространство прокладку из металла с меньшим терморасширением, как техническое противоречие исчезает.
Общеизыестные биметаллические пластинки - соединенные каким-либо способом две металлические полоски с различным терморасширением - являются отличным преобразователем тепловой энергии в механическую.
А.с. н 175190: Устройство для учета колличества наливов
металла в изложницу, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что с
целью автоматизации процесса учета,оно выполнено ввиде
корпуса,прикрепленного,к изложнице,в полости,которого
расположено счетное устройство, состоящее из трубки с
шариками и биметаллической пластинки, на конце которой
укреплен отсекатель,пропускающий при нагреве пластинки
шарик,падающий в накопительную емкость.
Использование эффекта различного расширения у различных металлов позволило создать т е п л о в о й д и о д .
А.с 518614: Тепловой диод,содержащий входной и выходной
теплопроводы,имеющие узел теплового контакта о т л и ч
а ю щ и й с я тем,что с целью упрощения конструкции,
узел теплового контакта выполнен по типу "вилка-розет
ка" и вилка выполнена в теле входного, а розетка в теле
выходного теплопроводов.
2.Диод по пункту 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что
входной теплопровод выполнен из материала с высоким ко
эффициентом линейного удлинения,например меди, а выход
ной - из материала с малым коэффициентом линейного уд
линения,например,инвара.
3.1.4. Тепловое расширение,как процесс обратимый и легко управляемый,применяется при проведении весьма филигранных работ, таких,как микроперемещение объектов,например,в поле зрения микроскопа или измерения с помощью тепловых электроизмерительных приборов.