Техника - молодёжи 1986-03, страница 66

МЕТАМОРФОЗЫ ПО ЗАКАЗУ

К 3-й стр. обложки

Фридрих МАЛКИН,

инженер-патентовед

В конце 40-х годов украинские ученые Г. В. Курдюмов и Л. Г. Хандрос пришли к выводу, что. некоторые металлы и сплавы, подвергнутые нагреву и механическим нагрузкам, при определенных условиях способны как бы вспомнить первоначальную форму. Механизм этого явления определяется процессами, при которых изменяется кристаллическая решетка вещества. В частности, одним из проявлений новой фазы становится образование мартенсита. Несколько лет ушло у исследователей на теоретическое обоснование и экспериментальную проверку гипотезы, и только в 1981 году Комитет СССР по делам изобретений и открытий выдал Г. В. Курдюмову и Л. Г. Хандросу диплом.

Вскоре специалисты нашли материалы, обладающие наиболее развитым эффектом памяти. К ним, например, относится нитинол — сплав никеля с титаном. Затем инженеры научились подвергать сплавы такой термомеханической обработке, что те при охлаждении принимали одну форму, а при нагреве — другую. При этом подобные метаморфозы происходили неоднократно и отличались стабильностью. Понятно, что для изобретателей это явление стало неисчерпаемым кладезем новых идей.

Возьмем, к примеру, известные всем пневматические отбойные молотки. Они тяжелы, неудобны, по уровню создаваемого шума вряд ли уступают пулемету. А что, если заменить пневматическую систему молотка одной нити-ноловой лентой? Для этого ее нагревали до 400°С и изгибали в виде латинской буквы С, затем охлаждали до 40°С в закрытом штампе и выгибали в противоположном направлении (а. с. 612784, 1978 год, рис. 1). После того как лента «запомнила» все эти превращения, один ее конец закрепляют в верхней части корпуса молотка, а на другой насаживают боек. При переменном нагреве и охлаждении лента станет выгибаться и выворачиваться, резко бросая боек. Внутри корпуса молотка накрест размещены электрические контакты, которые нагревают ленту до 60°С, а соприкоснувшись с колодками, она охлаждается и возвращается в исходное положение, чтобы вновь приблизиться к контактам. По расчетам изобретателей, изготовленный по такому принципу молоток будет потреблять меньше энергии и перестанет сотрясать руки рабочего.

Позже специалисты усовершенствовали эту конструкцию, придав бойку

еще и вращательное движение. Для этого изогнутую нитиноловую ленту заменили стержнями из того же материала, собранными в однополосный гиперболоид вращения, внешне напоминающий знаменитые шуховские башни (а. с. 973344, 1982 год, рис. 2). Электроток подводился к торцам стержней, после чего они резко поворачивались слева направо, разом бросая боек вниз и закручивая его. Затем стержни касались охлаждающих элементов (карманов из эластичного материала с вкраплениями охлаждающего агента, к примеру, твердой углекислоты) и возвращались «в первоначальное состояние».

«Памятливые» детали» можно использовать и для подъема тяжелых предметов, встроив их, скажем, в домкрат (а. с. 840016, 1981 год, рис. 3). В нем рабочий элемент выполнен из двух пластин сплава, обладающего эффектом памяти, сквозь которые пропущен направляющий стержень, а к верхней пластине крепится подвижной шток. В нерабочем положении обе пластины плоские, но стоит залить в корпус горячую воду, как они, «вспомнив» первоначальную форму, выгибаются, поднимая шток с грузом, а после слива воды опускаются. Такой домкрат прост и надежен, не требует сложных механических или гидроприводов, а пластины можно нагревать и электротоком.

А теперь коснемся иной проблемы, занимающей прежде всего мостостроителей. После того как сваи будущего моста забиты в грунт на должную глубину, приходится срезать или обламывать торчащие «огрызки». Обычно это делают, скручивая железобетонную сваю. Но куда проще надеть на нее хомут из термочувствительного материала, обладающего памятью формы Именно такой вариант предусмотрен в а. с. 817143 (1984 год, рис. 4). При включении электротока хомут нагревается и, припомнив былое состояние, ужимается и обламывает конец сваи в нужном месте.

«Грубую физическую силу» приходится применять и к металлам, например, при обработке их давлением для образования гофра на трубах. И здесь годятся «памятливые» детали. Так, одно из подобных устройств (а. с. 782911, 1980 год, рис. 5) содержит разъемную матрицу с внутренними вытачками, внутрь которой вставляется пуансон из нитинола в виде оправки с торцевыми буртиками, на которую надета резиновая прокладка. Обрабатываемую трубу пропускают между нею

и матрицей. При нагреве спирали, встроенной в пуансон, тот укорачивается, сжимая резиновую прокладку и направляя ее в сторону матрицы Резина давит на стенки трубы, и те, попав в вытачки пуансона, гофрируются После выключения электротока пуансон охлаждается, приобретая первоначальную форму, труба автоматически сдвигается, и весь цикл повторяется. После этого гофрированную трубу-сильфон можно использовать для крепления деталей в станках (а. с. 979074, 1982 год, рис. 6). Разумеется, и сам сильфон должен обладать «врожденной памятью». Один его конец снабжают нагревателем, другой герметически закрывают, после чего сильфон устанавливают на кронштейне, вставляют в него до упора обрабатываемое изделие и включают ток Тогда правая часть сильфона, нагревшись, сожмется, охватив гофрами изделие, а левая растянется — такая программа заложена в сильфон при обработке,- в устройстве создается вакуум, и оно надежно удерживает деталь. После выключения тока сильфон восстанавливает первоначальное положение, гофры выпускают изделие, которое тут же выталкивается.

Если же разместить несколько таких сильфонов в полостях эластичной плиты, как описано в а. с. 742333 (1980 год, рис. 7), то такое устройство станет захватывать и переносить по нескольку деталей, притом сложной конфигурации, втягивая или выгоняя из полостей воздух, тем самым поочередно присасывая и отпуская изделия.

А теперь обратимся к трубам, по которым на некоторых производствах перекачивают технические жидкости. В таких системах нередко применяют перистальтические насосы, которые, сжимая или разжимая стенки трубы, создают в ней бегущую волну, как бы подгоняющую жидкость. Так вот приводные элементы такого насоса можно выполнить из «памятливых» колец спирали (а. с. 943432, 1982 год, рис. 8) При периодическом нагреве и охлаждении они будут последовательно сжимать и разжимать трубу, подгоняя жидкость.

...При соединении труб в длинные плети их концы нужно развальцовывать, расширять. Для этого используют сложные и громоздкие гидравлические, пневматические и электромеханические устройства. Но процесс развальцовки можно упростить и ускорить, если расширяющий трубу элемент выполнить в виде стержня, «помнящего» свою прежнюю форму. Кстати, его нетрудно изготовить из пористой массы и спрессованной металлической стружки (а. с. 1100423, 1984 год, рис. 9). Такой стержень вставляют в конец трубы, а по соединенному с ним шлангу сквозь пористую массу прокачивают горячий воздух. Стержень увеличивается в диаметре на 10—15% и раздвигает стенки трубы. После этого достаточно продуть стержень холодным воздухом, чтобы легко извлечь его наружу. Добавим, что в таких агрегатах можно применять

63