DE4128451C1 - Metal damper for alternating loads - is sintered from metal grains of different shape memory alloys and plated with sheet layers of same - Google Patents

Abstract

The damper consists of shape memory metal. The damper is made from sintered metal grains (A-F) of different shape memory alloys spread evenly over the damper section (3) and plated across or parallel to load (8) with fullface-connected sheet layers of different shape memory alloys (A-F). Thin firmly inter-bonded metal bars of the different alloys are lined up parallel to the load direction (8) and pinned in place at uniform intervals over the damper section. The alloys (A-F) differ in their respective martensite onset temperatures (MSA-MSF), pref. by 10 to 20 deg.K. USE/ADVANTAGE - Engineering components, e.g. reversible cutter plates. Shape memory metal damper as grains, plates and bars differing in martensite onset temperature absorbs alternating loads over wide temperature range.

Description

Die Erfindung betrifft einen metallischen Dämpfungskörper nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er beispielsweise aus dem Beitrag von P. Tautzenberger, "Dämpfungsvermögen von Formgedächtnis-Legierungen" in der Zeitschrift ZwF 84 (1989) 4, Seiten 215 bis 217 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a metallic damping body according to the preamble of claim 1, as for example from the contribution by P. Tautzenberger, "Damping ability of shape memory alloys" in the journal ZwF 84 (1989) 4, pages 215 to 217 as known emerges.

In dieser Literaturstelle wird auf das gegenüber sonstigen Me­ tallen vergleichsweise hohe Dämpfungsvermögen von Formgedächt­ nislegierungen insbesondere im martensischen Gefügezustand hingewiesen. Das Dämpfungsvermögen ist jedoch nicht gleichblei­ bend hoch, sondern ändert sich unter anderem in Abhängigkeit von der Temperatur des Dämpfungskörpers; bei einer bestimmten, von der Zusammensetzung der Formgedächtnislegierung abhängigen Tem­ peratur, nämlich der sog. Martensit-Start-Temperatur M_s tritt bei vorgegebener Wechseldehnung maximale Dämpfung auf. Bei diesem Temperaturgrenzwert beginnt mit zunehmender Abkühlung - ausgehend von einem austenitischen Gefügezustand der Formgedächtnislegie­ rung - die temperaturbedingte Martensitbildung. Außer von der Temperatur hängt die Höhe der Dämpfung ganz wesentlich auch noch von der Größe der Wechseldehnung und von der Größe der mechani­ schen Grundspannung ab. Bei hohen Wechseldehnungen tritt zuneh­ mend höhere Dämpfung in dem Dämpfungskörper auf, sofern er im martensitischen Gefügezustand vorliegt. Dabei ist gemäß der zi­ tierten Literaturstelle der Einfluß der Wechseldehnung auf die Höhe der Dämpfung wesentlich größer als der der Temperatur. Nur bei sehr kleinen Wechseldehnungen im Bereich von 0,01% überwiegt der Einfluß der Temperatur. Im austenitischen Gefügezustand wir­ ken sich die Höhe der Wechseldehnung und die Temperatur aller­ dings kaum auf die Höhe der Dämpfung aus. Durch Anlegen einer mechanischen Grundspannung an den Dämpfungskörper wird die Dämp­ fungswirkung der Formgedächtnislegierung verringert. In this reference, reference is made to the comparatively high damping capacity of shape memory alloys compared to other metals, particularly in the martensitic structural state. However, the damping capacity is not constantly high, but changes, among other things, depending on the temperature of the damping body; at a certain temperature dependent on the composition of the shape memory alloy, namely the so-called martensite start temperature M _s , maximum damping occurs at a given alternating strain. At this temperature limit, the temperature-related martensite formation begins with increasing cooling - starting from an austenitic structure of the shape memory alloy. In addition to the temperature, the amount of damping also depends to a large extent on the size of the alternating expansion and on the size of the basic mechanical stress. At high alternating strains, higher damping occurs in the damping body, provided that it is in the martensitic structural state. According to the quoted reference, the influence of the alternating strain on the amount of damping is significantly greater than that of the temperature. The influence of temperature predominates only with very small alternating strains in the range of 0.01%. In the austenitic structural state, the amount of alternating strain and the temperature, however, hardly affect the amount of damping. By applying a basic mechanical tension to the damping body, the damping effect of the shape memory alloy is reduced.

Die US-PS 45 05 767 befaßt sich mit Formgedächtnislegierungen aus Nickel, Titan und Vanadium unterschiedlicher Zusammenset­ zung, wobei das Spannungs/Dehnungs-Verhalten der Legierungen untersucht wird. Es werden Legierungen mit Atom-Verhältnissen von Nickel zu Titan im Bereich zwischen 1:2 und 1:13 und einem Vanadiumgehalt mit einem Atomgewichtsanteil im Bereich zwischen 4,6 und 25,0 untersucht. Es wird festgestellt, daß diese Legie­ rungen bei spannungsinduziertem Martensit im Temperaturbereich zwischen 0° und 60°C einen konstanten Spannungs/Dehnungsverlauf zeigen. Eine Tabelle mit 28 verschiedenen Legierungen weist aus, daß je nach Zusammensetzung der Legierungen Martensitstart­ temperaturen von 77°K bis 309°K darstellbar sind, wobei diese Tabelle sicher noch erweiterbar wäre.The US-PS 45 05 767 deals with shape memory alloys made of nickel, titanium and vanadium of different compositions tension, the stress / strain behavior of the alloys is examined. They are alloys with atomic ratios from nickel to titanium in the range between 1: 2 and 1:13 and one Vanadium content with an atomic weight fraction in the range between 4,6 and 25,0 examined. It is noted that this alloy with stress-induced martensite in the temperature range a constant stress / strain curve between 0 ° and 60 ° C demonstrate. A table with 28 different alloys points from that, depending on the composition of the alloys, martensite start temperatures of 77 ° K to 309 ° K can be represented, these being Table would still be expandable.

In einem Beitrag im Journal of Intell. Mater. Syst. and Struct., Vol. 2, Jan. 1991, Seiten 72 bis 94 von B. J. Maclean, G. J. Patterson und M. S. Misra mit dem Titel "Modeling of a Shape Memory Inte­ grated Actuator for Vibration Control of Large Space Structu­ res" wird über einen Aktuator für einen Reflektor an einem Raum­ laboratorium berichtet, der aus 150 Drähten mit 0,47 mm Stärke aus Formgedächtnislegierung besteht, wobei die Drähte so in einen Verbund eingebracht waren, daß sie bei Druckbelastung nicht knicken können. Temperaturabhängig sollte der solcherart gebildete Aktuator irgend eine Verstellbewegung durchführen, wofür eine bestimmte Verstellkraft aufgebracht und dementspre­ chend ein bestimmter Materialquerschnitt an arbeitswirksamem Formgedächtniswerkstoff vorgesehen werden muß. Die Auflösung des erforderlichen Gesamtquerschnittes in viele dünne Drähte wurde mit einem für eine Erwärmung günstigen Verhältnis von Oberfläche zu Masse begründet; in diesem Zusammenhang wurde vermutet, daß das auch günstig für eine hohe Zyklenzahl sei. In an article in the Journal of Intell. Mater. Syst. and Struct., Vol. 2, Jan. 1991, pages 72 to 94 of B.J. Maclean, G.J. Patterson and M. S. Misra, entitled "Modeling of a Shape Memory Inte grated Actuator for Vibration Control of Large Space Structu res "is via an actuator for a reflector on a room Laboratory reports that made of 150 wires with 0.47 mm thickness is made of shape memory alloy, the wires being so in a composite were introduced that they were under pressure can't bend. This should depend on the temperature formed actuator perform any adjustment movement, for which a certain adjustment force is applied and accordingly a certain material cross-section of work effective Shape memory material must be provided. The resolution of the required total cross section in many thin wires was developed with a ratio of Surface based on mass; in this context suspects that this is also beneficial for a high number of cycles.  

Nachteilig an den Dämpfungskörpern aus Formgedächtnislegierung ist, daß sie bei geringen Wechseldehnungen ihre Dämpfungswirkung nur in einem sehr schmalen Temperaturbereich um die Martensit- Start-Temperatur herum und bei hohen Wechseldehnungen nur unter­ halb dieser Grenztemperatur zur Entfaltung bringen können.A disadvantage of the damping bodies made of shape memory alloy is that they have their damping effect at low alternating strains only in a very narrow temperature range around the martensite Start temperature around and with high alternating strains only below half of this limit temperature can unfold.

Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäß zugrundegelegten metallischen Dämpfungskörper aus Formgedächtnislegierung dahin­ gehend zu verbessern, daß eine hohe Dämpfungswirkung über einem breiten Temperaturbereich zur Entfaltung kommen kann.The object of the invention is that of the generic type metallic damping body made of shape memory alloy going to improve that a high damping effect over one wide temperature range can develop.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved.

Danach werden gleichzeitig mehrere Formgedächtnislegierungen mit jeweils unterschiedlicher Martensit-Start-Temperatur in aus Me­ tallpulver zusammengesinterter oder in aus Blechlagen lamellier­ ter oder in aus Metallstiften gestiftelter Form verwendet. Da­ durch kann ein breites Temperaturspektrum mit hoher Dämpfung durch den Dämpfungskörper abgedeckt werden, weil innerhalb des auftretenden Temperaturbereiches stets eine der Formgedächtnis­ legierungen mit ihrer Martensit-Start-Temperatur gerade etwa mit der jeweils vorliegenden Betriebstemperatur übereinstimmen wird und somit optimal dämpft; die anderen Formgedächtnislegierungen dämpfen zwar auch, wenn auch weniger gut.After that, several shape memory alloys are used simultaneously different martensite start temperature in each of Me tall powder sintered together or laminated from sheet metal layers ter or used in a form made of metal pins. There due to a wide temperature range with high damping be covered by the damping body, because within the occurring temperature range always one of the shape memory alloys with their martensite start temperature just about the current operating temperature will match and thus optimally dampens; the other shape memory alloys dampen, although less well.

Bei hohen Wechseldehnungen können Entlastungskörper aus einem elastischen Werkstoff zweckmäßig sein. Bei einer solchen Bean­ spruchungsart entfalten Formgedächtnislegierungen eine hohe Dämpfung im gesamten Temperaturbereich, in dem martensitisches Gefüge vorliegt, wobei aber zu berücksichtigen ist, daß der Mar­ tensit relativ weich ist und der Dämpfungskörper in martensiti­ schem Zustand unter Umständen seine Maßhaltigkeit verliert. Au­ ßerdem kann unter Umständen eine hohe statische Grundlast des Dämpfungskörpers die Dämpfungseigenschaft teilweise wieder redu­ zieren. Durch die Ausgestaltung des Dämpfungskörpers nach An­ spruch 7 wird dieser trotz martensitischem, d. h. weichem Gefüge ausreichend stabil und von statischen Grundlastanteilen entlastet, so daß die hohe, über einen breiten Temperaturbereich wirksame Dämpfung von hohen Wechseldehnungen in praktisch nutz­ barer Weise zur Geltung gebracht werden kann. Die Entlastungs­ körper können wahlweise aus einem herkömmlichen Konstruktions­ werkstoff, beispielsweise aus Stahl, oder zweckmäßiger noch aus einer weiteren Formgedächtnislegierung bestehen, wobei allerdings im letztgenannten Fall durch eine geignete Auswahl des Legie­ rungstyps darauf geachtet werden muß, daß im gesamten Betriebs­ temperaturbereich ein austenitischer Gefügezustand gegeben ist, in welchem der Werkstoff nicht nur eine hohe Festigkeit, sondern auch eine besonders hohe Elastizität aufweist.With high alternating strains, relief bodies can be made from one elastic material should be appropriate. With such a bean shape memory alloys develop a high Damping in the entire temperature range, in the martensitic Structure exists, but it should be borne in mind that Mar tensite is relatively soft and the damping body in martensiti state may lose its dimensional accuracy. Au In addition, a high static base load of the Damping body partially reduce the damping property again adorn. By designing the damping body according to An Proverb 7 this is despite martensitic, d. H. soft  Structure sufficiently stable and of static base load components relieved, so the high, over a wide temperature range effective damping of high alternating strains in practical use can be brought to bear. The relief bodies can optionally be made from a conventional construction material, for example made of steel, or more appropriately another shape memory alloy exist, although in the latter case through a suitable selection of the legie type must be ensured that in the entire company temperature range is an austenitic structure, in which the material not only has a high strength, but also also has a particularly high elasticity.

In zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung können kleine Hohlräume in Form von Poren, Bohrungen oder Zwickeln in den Dämpfungskörper integriert sein, um mehrachsige Spannungszustände zu vermeiden und um dadurch die bei einachsigen Spannungszustän­ den besonders wirkungsvolle Dämpfung voll zur Geltung bringen zu können.In practical embodiments of the invention, small Cavities in the form of pores, holes or gussets in the Damping bodies can be integrated to multi-axis stress states to avoid and thereby the uniaxial stress conditions to bring the particularly effective damping to full advantage can.

Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch erläutert; dabei zeigtThe invention is based on two shown in the drawing Embodiments explained below; shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen aus unterschiedlichen Formgedächtnislegierungen gesinterten Dämpfungskörper am Beispiel einer Dämpfungsunterlage für eine Wende­ schneidplatte, Fig. 1 a cross-section cut through a sintered plate of different shape memory alloys damping body the example of a cushioning pad for a turn,

Fig. 2 eine stark vergrößerte Einzeldarstellung des Sinterge­ füges des Dämpfungskörpers nach Fig. 1, Fig. 2 is a greatly enlarged detail view of the Sinterge füges of the damping body of FIG. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen aus Blechlagen unter­ schiedlicher Formgedächtnislegierungen lamellierten Dämpfungskörper ebenfalls am Beispiel einer Dämpfungs­ unterlage für eine Wendeschneidplatte, Fig. 3 shows a cross section through a sheet metal layers laminated under schiedlicher shape memory alloys damping body also the example of a cushioning pad for an indexable insert,

Fig. 4 eine stark vergrößerte Einzeldarstellung des Lamellats des Dämpfungskörpers nach Fig. 3, Fig. 4 is a greatly enlarged detail view of the Lamellats of the damping body of FIG. 3,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines durch eine Vielzahl von parallel zur Beanspruchungsrichtung aus­ gerichteten Stäbchen unterschiedlicher Formgedächtnis­ legierungen gebildeten zylindrischen Dämpfungskörpers, Fig. 5 shows another embodiment of an alloy by a variety of different stress parallel to the direction of oriented rod shape-memory cylindrical damping body formed,

Fig. 6 ein Diagramm der Dämpfung in Abhängigkeit von der Werk­ stofftemperatur und somit des Gefügezustandes für meh­ rere sich hinsichtlich der Martensit-Start-Temperatur M_SA bis M_SF unterscheidende Formgedächtnislegierungen A bis F und Fig. 6 is a diagram of the damping as a function of the material temperature and thus the structural condition for several different shape memory alloys A to F and with respect to the martensite starting temperature M _SA to M _SF

Fig. 7 ebenfalls ein Diagramm der Dämpfung in Abhängigkeit von der Werkstofftemperatur und somit des Gefügezustandes für eine hinsichtlich der Martensit-Start-Temperatur M_S oberhalb des Betriebstemperaturbereiches liegende Formgedächtnislegierung. Fig. 7 is also a graph of the attenuation function of the material temperature and thus of the structural state of a with respect to the martensite start temperature M _S lying above the operating temperature range the shape memory alloy.

In den Fig. 1 und 3 ist ein Dämpfungskörper am Beispiel einer Dämpfungsunterlage 3 bzw. 3′ für Wendeschneidplatten dargestellt. Derartige Wendeschneidplatten 2 werden in einen Drehstahl 1 oder in ein anderes Bearbeitungswerkzeug für die spanabhebende Bear­ beitung mittels einer Klemmschraube 5 oder sonstiger geeigneter Klemmbefestigungsmittel festgespannt. Durch die Zerspanung wird die Wendeschneidplatte 2 in Richtung der Beanspruchung 8 bean­ sprucht. Dabei kann die Beanspruchung aus einem statischen Grundlastanteil und aus einem überlagerten Wechselanteil zusam­ mengesetzt sein. Ein solcher Wechselanteil kann insbesondere bei einem unterbrochenen Schnitt, wie er bspw. beim Fräsen regelmäßig auftritt, zustandekommen. Anstelle von oder auch zusätzlich zu der unmittelbaren Dämpfung der Wendeschneidplatte 2 ist es auch von Vorteil, den Halter der Wendeschneidplatte in seiner Ein­ spannung in der Maschine bzw. im Werkzeug in gleiche Weise zu dämpfen. In Figs. 1 and 3, a damping body on the example of a damping pad is shown 3 or 3 'for indexable inserts. Such indexable inserts 2 are clamped in a turning tool 1 or in another machining tool for machining Bear processing by means of a clamping screw 5 or other suitable clamping fasteners. By cutting the indexable insert 2 in the direction of the stress 8 claims. The load can be composed of a static base load component and a superimposed alternating component. Such an alternating component can occur in particular in the case of an interrupted cut, such as that which occurs regularly during milling, for example. Instead of or in addition to the direct damping of the insert 2 , it is also advantageous to dampen the holder of the insert in its tension in the machine or in the tool in the same way.

Durch die Dämpfungsunterlage 3 bzw. 3′ sollen die von der Werk­ stückseite her in den Drehstahl 1 und somit auch in die maßgenaue Halterung der Wendeschneidplatte 2 hineingetragenen Schwingungen gedämpft werden, was sich nicht nur positiv auf die Maßhaltigkeit bei der spanabhebenden Bearbeitung, sondern auch auf die Lebens­ dauer der Wendeschneidplatten auswirkt. Diese Dämpfungsunterlagen sind aus Formgedächtnislegierung hergestellt, die bekanntermaßen eine sehr gute Dämpfung erbringen. Nachdem jedoch die Dämpfung von Formgedächtnislegierungen sehr stark temperaturabhängig ist und die Wendeschneidplatten und zumindest der sie unmittelbar umgebende Teil des Drehstahles 1 je nach lntensität der Kühlung durch ein Schneid- und Kühlöl zum einen und durch die Intensität der Zerspanung zum anderen innerhalb eines gewissen Betriebstem­ peraturbereiches ΔT einen beliebigen Wert annehmen können, ist normalerweise die Dämpfung nur in einem relativ schmalen Tempe­ raturbereich optimal. Um eine gute Dämpfung innerhalb des gesam­ ten Betriebstemperaturbereiches ΔT zur Geltung zu bringen, ist der im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 dargestellte Dämp­ fungskörper 3 aus Metallkörnern 6 unterschiedlicher Formgedächt­ nislegierungen A bis F gesintert. Dabei sind die unterschied­ lichen Metallkörner jeweils gleichmäßig über den Querschnitt des Dämpfungskörpers 3 verteilt. Die unterschiedlichen Formgedächt­ nislegierungen A bis F unterscheiden sich hinsichtlich ihrer je­ weiligen Martensit-Start-Temperatur M_SA bis M_SF. Diese unter­ schiedlichen Martensit-Start-Temperaturen sollen alle innerhalb des Betriebstemperaturbereiches ΔT liegen und diesen Bereich möglichst ohne große Lücken vollständig abdecken. Dazu ist es nötig, daß die unterschiedlichen Martensit-Start-Temperaturen M_SA bis M_SF jeweils um etwa 10 bis 20 Grad der Kelvinskala auseinan­ derliegen. Aufgrund einer so engen temperaturmäßigen Nachbar­ schaft der einzelnen Martensit-Start-Temperaturen bilden die verschiedenen Formgedächtnislegierungen in ihrer Gesamtheit einen Plateaubereich relativ hoher Dämpfung, der sich über den gesamten Betriebstemperaturbereich ΔT erstreckt, wie dies durch die ver­ schiedenen Kurvenzüge für die einzelnen Formgedächtnislegierungen in dem Diagramm gemäß Fig. 6 versucht wurde zu veranschaulichen. The damping pad 3 or 3 'should dampen the vibrations carried in from the workpiece side into the turning tool 1 and thus also into the dimensionally accurate mounting of the indexable insert 2 , which not only has a positive effect on the dimensional accuracy during machining, but also on the service life of the inserts affects. These cushioning pads are made of shape memory alloy, which is known to provide very good cushioning. However, since the damping of shape memory alloys is very strongly temperature-dependent and the indexable inserts and at least the part of the turning tool 1 immediately surrounding them, depending on the intensity of the cooling by a cutting and cooling oil on the one hand and by the intensity of the machining on the other hand within a certain operating temperature range ΔT can assume any value, the damping is usually optimal only in a relatively narrow temperature range. In order to bring about good damping within the total operating temperature range ΔT, the damping body 3 shown in the exemplary embodiment of FIGS . 1 and 2 is sintered from metal grains 6 of different shape memory alloys A to F. The different union metal grains are each evenly distributed over the cross section of the damping body 3 . The different shape memory alloys A to F differ in terms of their respective martensite start temperatures M _SA to M _SF . These different martensite start temperatures should all be within the operating temperature range ΔT and, if possible, cover this area completely without large gaps. For this it is necessary that the different martensite start temperatures M _SA to M _SF each lie about 10 to 20 degrees apart from the Kelvin scale. Due to such a close temperature-related neighborhood of the individual martensite start temperatures, the various shape memory alloys in their entirety form a plateau area of relatively high damping, which extends over the entire operating temperature range ΔT, as is shown by the various curves for the individual shape memory alloys in the diagram An attempt was made according to FIG. 6 to illustrate.

Um mehrachsige Spannungszustände insbesondere bei einer Druckbe­ anspruchung des Dämpfungskörpers abzubauen - diese würden die Dämpfungswirkung ebenfalls beeinträchtigen -, ist im Innern des Dämpfungskörpers eine Vielzahl eng benachbarter, kleiner, gleich­ mäßig verteilter Hohlräume angeordnet, die gemeinsam wenigstens etwa 5% des Gesamtvolumens des Dämpfungskörpers, vorzugsweise etwa 15 bis 40% von ihm ausmachen. Bei dem in Fig. 1 und 2 dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist der Dämpfungskörper 3 aus Me­ tallkörnern 6 zu einem porösen Verbund mit Poren 7 zusammenge­ sintert. Aufgrund der Porosität des Dämpfungskörpers 3 können sich im wesentlichen nur einachsige Spannungszustände in lokal kleinen Tragelementen innerhalb des Werkstoffverbundes ausbilden, die eine hohe Dämpfung bewirken.In order to reduce multiaxial stresses, particularly when the damping body is subjected to pressure - these would also impair the damping effect - a large number of closely adjacent, small, uniformly distributed cavities is arranged inside the damping body, which together, preferably at least about 5% of the total volume of the damping body make up about 15 to 40% of him. In the embodiment shown in FIGS . 1 and 2, the damping body 3 of tall grains 6 is sintered together to form a porous composite with pores 7 . Because of the porosity of the damping body 3 , essentially only uniaxial stress states can form in locally small supporting elements within the composite material, which bring about high damping.

Auch eine statische Grundlast kann die Dämpfungswirkung von Formgedächtnislegierungen beeinträchtigen und zwar sowohl im martensitischen als auch im austenitischen Gefügezustand. Außer­ dem kann eine hohe Grundlast plastische Verformungen in Form ei­ nes Kriechens an martensitischen Komponenten verursachen. Aus diesen Gründen ist im Kraftfluß der Wechselbeanspruchung parallel zum Dämpfungskörper 3 liegend ein auf einen statischen Anteil der Beanspruchung ausgelegter, elastischer Entlastungskörper 4 vor­ gesehen, der von dem Dämpfungskörper 3 den statischen Anteil der Beanspruchung der Weise fernhält, daß der Dämpfungskörper im we­ sentlichen nur durch den Wechselanteil der Beanspruchung belastet ist. Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spielen sind die Entlastungskörper 4 in Form kleiner Stahlstifte ausgebildet, die sich parallel zur Beanspruchungsrichtung 8 er­ strecken und in den Werkstoffverbund des Dämpfungskörpers 3 bzw. 3′ integriert sind. Die Entlastungskörper können nicht nur aus einem herkömmlichen Konstruktionswerkstoff, beispielsweise - wie gesagt - aus Stahl, sondern auch aus einer weiteren Formgedächt­ nislegierung bestehen, wobei allerdings im letztgenannten Fall durch eine geignete Auswahl des Legierungstyps darauf geachtet werden muß, daß im gesamten Betriebstemperaturbereich ein auste­ nitischer Gefügezustand gegeben ist, in welchem der Werkstoff nicht nur eine hohe Festigkeit, sondern auch eine besonders hohe Elastizität aufweist.A static base load can also impair the damping effect of shape memory alloys, both in the martensitic and in the austenitic structure. In addition, a high base load can cause plastic deformation in the form of creeping on martensitic components. For these reasons, in the power flow of the alternating stress lying parallel to the damping body 3, a designed for a static portion of the stress, elastic relief body 4 seen before, which keeps the static portion of the stress away from the damping body 3 in such a way that the damping body essentially only by the alternating part of the stress is loaded. In the game Ausführungsbei shown in the drawings, the relief body 4 are formed in the form of small steel pins that extend parallel to the direction of stress 8 he and are integrated into the material composite of the damping body 3 and 3 '. The relief body can not only consist of a conventional construction material, for example - as I said - made of steel, but also of a further shape memory alloy, although in the latter case care must be taken to ensure that an auste nitical is used in the entire operating temperature range through a suitable selection of the alloy type Structural state exists in which the material not only has a high strength, but also a particularly high elasticity.

Das in dem Diagramm nach Fig. 6 dargestellte Dämpfungsverhalten für die einzelnen unterschiedlichen Formgedächtnislegierungen A bis F veranschaulichte Dämpfungsverhalten mit einem ausgeprägten Maximum der Dämpfung im Bereich der jeweiligen Martensit-Start- Temperatur gilt im Prinzip nur für relativ kleine Wechseldehnun­ gen. Bei hohen Wechseldehnungen gilt das in dem Diagramm nach Fig. 7 dargestellte Verhalten. Bei hohen Wechseldehnungen tritt eine hohe Dämpfung innerhalb des gesamten Temperaturbereiche des martensitischen Gefügezustandes bei relativ hohem Niveau auf. Hat man es also mit zu dämpfenden Anregungsschwingungen zu tun, die eine hohe Wechseldehnung am Dämpfungskörper hervorrufen, so ge­ nügt es, wenn der Dämpfungskörper 3 aus einer einzigen Formge­ dächtnislegierung gebildet ist, deren Martensit-Start-Temperatur M_S oberhalb des Betriebstemperaturbereiches ΔT des Dämpfungs­ körpers 3 liegt. Selbstverständlich ist es bei dieser Beanspru­ chungsart auch möglich, den Dämpfungskörper aus mehreren unter­ schiedlichen Formgedächtnislegierungen zusammenzusetzen; es sollte dann nur sichergestellt sein, daß wenigstens eine der Martensit-Start-Temperaturen der unterschiedlichen Formgedächt­ nislegierungen oberhalb des Betriebstemperaturbereiches oder zu­ mindest in der Nähe der oberen Grenze von ihm liegt.The damping behavior shown in the diagram according to FIG. 6 for the individual different shape memory alloys A to F, with a pronounced maximum damping in the range of the respective martensite starting temperature, is in principle only valid for relatively small alternating strains. This applies to high alternating strains behavior shown in the diagram of FIG. 7. At high alternating strains, high damping occurs within the entire temperature range of the martensitic structure at a relatively high level. So it has to do with damping excitation vibrations that cause a high alternating strain on the damping body, so it is sufficient if the damping body 3 is formed from a single shape memory alloy whose martensite start temperature M _S above the operating temperature range ΔT of the damping body 3 lies. Of course, it is also possible with this type of stress to assemble the damping body from several different shape memory alloys; it should then only be ensured that at least one of the martensite start temperatures of the different shape memory alloys lies above the operating temperature range or at least in the vicinity of the upper limit thereof.

Bei Ausnutzung der hohen, im gesamten martensitischem Tempera­ turbereich wirksamen Dämpfung muß allerdings berücksichtigt wer­ den, daß der Martensit relativ weich ist und unter Umständen die auftretende Beanspruchung eine bleibende Verformung des Dämp­ fungskörpers herbeiführen kann. Aus diesem Grunde ist es bei hochbeanspruchten Dämpfungskörpern, insbesondere, wenn deren Formgedächtnislegierungen in martensitischem Gefügezustand vor­ liegen, notwendig, den meist hohen statischen Grundlastanteil als Belastung für den Dämpfungskörper zu eliminieren, indem in der geschilderten Weise im Kraftfluß der Wechselbeansprucht parallel zum Dämpfungskörper ein elastischer Entlastungskörper angeordnet ist. Anstelle eines stiftförmigen Entlastungskörpers ist es auch denkbar, den Dämpfungskörper mit einer Feder beispielsweise in Form mehrerer übereinander angeordneter Tellerfedern zu umgeben.Taking advantage of the high, overall martensitic tempera effective damping must be taken into account, however the fact that the martensite is relatively soft and possibly the a permanent deformation of the damper can bring about. For this reason, it is highly stressed damping bodies, especially if their Shape memory alloys in a martensitic structure are necessary, the mostly high static base load as Eliminate stress on the damping body by in the described in parallel in the power flow of the alternating loads an elastic relief body arranged to the damping body is. Instead of a pin-shaped relief body, it is also  conceivable, for example, in the damping body with a spring To form several disc springs arranged one above the other.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Dämpfungsunterlage 3′ ist der Dämpfungskörper aus mehreren quer zur Beanspruchungsrichtung 8 ausgerichteten und vollflächig miteinander verbundenen Blechlagen 9 unterschiedlicher Formge­ dächtnislegierungen A bis F lamelliert. Auch hier unterscheiden sich die verschiedenen Formgedächtnislegierungen durch ihre je­ weilige Martensit-Start-Temperatur M_SA bis M_SF. Auch bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind elastische Entlas­ tungsköper 4 in Stiftform in den Dämpfungskörper integriert. Zum Abbau von mehrachsigen Spannungszuständen innerhalb des Dämp­ fungskörpers sind auch hier kleine Hohlräume in großer Anzahl und enger gegenseitiger Nachbarschaft in den Dämpfungskörper unter­ gebracht. Und zwar sind die einzelnen Blechlagen 9 als Lochbleche mit Löchern 10 ausgebildet. Die Löcher sind in einem relativ en­ gen Raster verteilt. Sofern werkstoff-identische Blechlagen mehrfach im Lamellat des Dämpfungskörpers 3′ vorgesehen sind, so sollten die unterschiedlichen Formgedächtnislegierungen gleich­ mäßig innerhalb des Querschnittes des Dämpfungskörpers verteilt angeordnet werden. Anstelle einer quer zur Beanspruchungsrichtung 8 ausgerichteten Anordnung der Blechlagen 9 können dies auch pa­ rallel zur Beanspruchungsrichtung, also gewissermaßen "stehend" innerhalb des Dämpfungskörpers eingebaut werden.In the embodiment of a damping pad 3 'shown in FIGS. 3 and 4', the damping body is laminated from a plurality of sheet metal layers 9 of different shape alloys A to F made of a plurality of sheet metal layers 9 of different shapes which are aligned transversely to the direction of stress 8 and are connected to one another over the entire surface. Here too, the different shape memory alloys differ in their respective martensite start temperatures M _SA to M _SF . Also in the embodiment shown in Fig. 3 elastic relief body 4 are integrated in pin shape in the damping body. To reduce multiaxial stresses within the damping body, small cavities are also accommodated in large numbers and in close proximity to one another in the damping body. The individual sheet layers 9 are designed as perforated sheets with holes 10 . The holes are distributed in a relatively narrow grid. If material-identical sheet metal layers are provided several times in the laminate of the damping body 3 ', the different shape memory alloys should be evenly distributed within the cross section of the damping body. Instead of an arrangement of the sheet metal layers 9 oriented transversely to the direction of stress 8 , these can also be installed pa parallel to the direction of stress, that is to say, "standing" within the damping body.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel eines zy­ lindrischen Dämpfungskörpers 15 ist die Werkstoffvielfalt des dämpfungsaktiven Werkstoffes dadurch gebildet, daß dieser Dämp­ fungskörper 15 aus einer Vielzahl dünner, im gezeigten Beispiel runder Metallstäbchen 16 aus Formgedächtnislegierung zu einem hohlraumbehaftenden Verbund verbunden ist, wobei dies beispiels­ weise durch Zusammensintern, durch Verlöten oder Verkleben er­ folgen kann. Dabei bilden sich zwischen den runden Metallstäbchen 16, die zweckmäßigerweise zu einem hexagonalen Raster zusammen­ gefügt sind, jeweils parallel zur Beanspruchungsrichtung 8 aus­ gerichtete Zwickel 21. Bei hoher Beanspruchung der Metallstäbchen 16 können diese sich in die Zwickel 21 hinein quer ausdehnen. Anstelle einer gegenseitigen Versinterung der Metallstäbchen 16 können diese - wie gesagt - auch miteinander weich verlötet oder verklebt sein, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß die Zwickel 21 sich nicht mit Weichlot oder mit Klebemasse ausfüllen. Gege­ benenfalls kann als Kleber auch ein Schaumharz verwendet werden, der trotz Ausfüllen der Zwickel ein Querdehnen des Stäbchenwerk­ stoffes in die Zwickel hinein aufgrund seiner Schaumstruktur nicht behindert. Es ist auch denkbar, die Metallstäbchen 16 nur durch eine äußere Bandagierung zu einem zylindrischen Körper zu­ sammenzuhalten. Die Metallstäbchen 16 können durch Ablängen von einem Draht aus Formgedächtnislegierung gebildet werden. Nachdem die Metallstäbchen in ein hexagonales Raster zusammengepreßt und durch eine Bandage zusammengehalten sind, können die Stirnflächen des solcherart gebildeten zylindrischen Körpers plangeschliffen werden. Weil die Stäbchen vorzugsweise durch Ablängen von im Querschnitt zumeist rundem Draht gewonnen werden, zeigt das Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 5 demgemäß runde Metallstäbchen. So­ fern jedoch eine zwickelfreie Ausgestaltung des Dämpfungskörpers wichtig sein sollte, so können ggf. im Querschnitt rechteckige oder quadratische Metallstäbchen verwendet und diese in einem orthogonalen Raster angeordnet werden; bei Verwendung von im Querschnitt sechseckigen Profildrähten wäre selbstverständlich ein hexagonales Anordnungsraster der Metallstäbchen vorzusehen.In the embodiment of a cylindrical damping body 15 shown in FIG. 5, the variety of materials of the damping-active material is formed by the fact that this damping body 15 is connected from a plurality of thin, in the example shown round metal rods 16 made of shape memory alloy to form a void-bonded composite, this example wise by sintering together, by soldering or gluing he can follow. Here, between the round metal rods 16 , which are expediently joined together to form a hexagonal grid, parallel gussets 21 are formed parallel to the direction of stress 8 . When the metal rods 16 are subjected to high loads, they can extend transversely into the gusset 21 . Instead of mutual sintering of the metal rods 16 , they can - as stated - also be softly soldered or glued to one another, but care must be taken that the gussets 21 are not filled with soft solder or with adhesive. If necessary, a foam resin can also be used as the adhesive, which despite filling the gusset does not impede a transverse stretching of the rod material into the gusset due to its foam structure. It is also conceivable to hold the metal rods 16 together to form a cylindrical body only by means of an external bandaging. The metal rods 16 can be formed by cutting a wire made of shape memory alloy. After the metal rods are pressed together in a hexagonal grid and held together by a bandage, the end faces of the cylindrical body formed in this way can be ground flat. Because the rods are preferably obtained by cutting mostly round wire in cross-section, the exemplary embodiment according to FIG. 5 accordingly shows round metal rods. However, as far as a gusset-free design of the damping body should be important, rectangular or square metal rods with a cross-section can be used and arranged in an orthogonal grid; when using profile wires with a hexagonal cross section, a hexagonal arrangement grid of the metal rods would of course be provided.

Claims (7)

1. Metallischer Dämpfungskörper zum Dämpfen von periodisch wechselnden Beanspruchungen, bei dem der für die Dämpfung maß­ gebende Werkstoff aus einer Formgedächtnislegierung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper (3, 3′, 15)

• - aus Metallkörnern (6) unterschiedlicher Formgedächtnislegie­ rungen (A bis F), die jeweils gleichmäßig über den Quer­ schnitt des Dämpfungskörpers (3) verteilt sind, gesintert ist, oder
• - aus mehreren, quer oder parallel zur Beanspruchungsrichtung (8) ausgerichteten und vollflächig miteinander verbundenen Blechlagen (9) unterschiedlicher Formgedächtnislegierungen (A bis F) lamelliert ist, oder
• - aus einer Vielzahl dünner, parallel zur Beanspruchungsrich­ tung (8) ausgerichteter, festhaftend miteinander verbundener Metallstäbchen (16) unterschiedlicher Formgedächtnislegie­ rungen (A bis F), die jeweils gleichmäßig über den Quer­ schnitt des Dämpfungskörpers (15) verteilt sind, gestiftelt ist, wobei die unterschiedlichen Formgedächtnislegierungen (A bis F) sich hinsichtlich ihrer jeweiligen Martensit-Start-Temperatur (M_SA bis M_SF) unterscheiden.

1. Metallic damping body for damping periodically changing loads, in which the material for the damping material consists of a shape memory alloy, characterized in that the damping body ( 3 , 3 ', 15 )

• - From metal grains ( 6 ) different shape memory alloys (A to F), each of which is evenly distributed over the cross section of the damping body ( 3 ), is sintered, or
• - Laminated from a plurality of sheet metal layers ( 9 ) of different shape memory alloys (A to F) oriented transversely or parallel to the direction of stress ( 8 ) and connected to one another over the entire surface, or
• - From a variety of thin, parallel to the direction of stress device ( 8 ) aligned, firmly bonded metal rods ( 16 ) different shape memory alloys (A to F), each of which is evenly distributed across the cross section of the damping body ( 15 ), is donated, whereby the different shape memory alloys (A to F) differ with regard to their respective martensite start temperatures (M _SA to M _SF ).

2. Dämpfungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper (3) aus Metallkörnern (6) aus Formge­ dächtnislegierungen zu einem porösen Verbund (Poren 7) gesintert ist. 2. Damping body according to claim 1, characterized in that the damping body ( 3 ) made of metal grains ( 6 ) from Formge memory alloys to a porous composite (pores 7) is sintered. 3. Dämpfungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Martensit-Start-Temperaturen (M_SA bis M_SF) der unter­ schiedlichen Formgedächtnislegierungen (A bis F) jeweils um etwa 10 bis 20 Grad der Kelvinskala auseinanderliegen.3. Damping body according to claim 1, characterized in that the martensite start temperatures (M _SA to M _SF ) of the different shape memory alloys (A to F) are each apart by about 10 to 20 degrees of the Kelvin scale. 4. Dämpfungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des offenen Porenvolumens des gesinterten Dämp­ fungskörpers (3) an seinem Gesamtvolumen mindestens,etwa 5%, vorzugsweise etwa 15 bis 40% beträgt.4. Damping body according to claim 1 or 2, characterized in that the proportion of the open pore volume of the sintered damping body ( 3 ) in its total volume is at least about 5%, preferably about 15 to 40%. 5. Dämpfungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß werkstoff-identische Blechlagen (9) mehrfach im Lamellat des Dämpfungskörpers (3′) vorgesehen sind, wobei die unterschiedli­ chen Formgedächtnislegierungen (A bis F) jeweils gleichmäßig im Querschnitt des Dämpfungskörpers (3′) verteilt sind.5. Damping body according to claim 1, characterized in that material-identical sheet metal layers ( 9 ) are provided several times in the laminate of the damping body ( 3 '), wherein the different shape memory alloys (A to F) each have a uniform cross section of the damping body ( 3 ') are distributed. 6. Dämpfungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Blechlagen (9) gelocht (Löcher 10) sind, wobei der Anteil des offenen Bohrungsvolumens des lamellierten Dämp­ fungskörpers (3′) an seinem Gesamtvolumen etwa 15 bis 40% be­ trägt.6. Damping body according to claim 1, characterized in that the individual sheet layers ( 9 ) are perforated (holes 10 ), the proportion of the open bore volume of the laminated damping body ( 3 ') in its total volume contributes about 15 to 40% be. 7. Dämpfungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfluß der Wechselbeanspruchung parallel zum Dämp­ fungskörper (3) liegend wenigstens ein auf einen statischen An­ teil der Beanspruchung ausgelegter, elastischer Entlastungskörper (4) angeordnet ist, der von dem Dämpfungskörper (3) den stati­ schen Anteil der Beanspruchung in der Weise fernhält, daß der Dämpfungskörper (3) im wesentlichen nur durch den Wechselanteil der Beanspruchung belastet ist.7. Damping body according to claim 1, characterized in that in the force flow of the alternating stress parallel to the damping body ( 3 ) lying at least one designed on a static part of the stress, elastic relief body ( 4 ) is arranged, which of the damping body ( 3 ) keeps static portion of the stress in such a way that the damping body ( 3 ) is essentially only loaded by the alternating portion of the stress.