Was sind schwingungsdämpfende Legierungen?
Schwingungsdämpfende Legierungen sind Legierungen, die zur Dämpfung von Schwingungen in Maschinen und Bauwerken verwendet werden.
Vibrationen können die Lebensdauer von Maschinen verkürzen und Lärm und Unbehagen verursachen. Schwingungsdämpfende Legierungen sind Werkstoffe, die entwickelt wurden, um diese Probleme zu lösen. Schwingungsdämpfende Legierungen dämpfen Schwingungen, indem sie mechanische Energie in Wärmeenergie umwandeln. Diese Eigenschaft wird genutzt, um die Erdbebensicherheit von großen Strukturen wie Gebäuden und Brücken zu erhöhen. Sie werden auch in schwingungsempfindlichen Produkten wie Präzisionsgeräten und Audiogeräten eingesetzt.
Anwendungen für schwingungsdämpfende Legierungen
1. Konstruktion
Sie werden manchmal in Stahl- oder Betonkonstruktionen eingebaut, um Schwingungen bei Erdbeben zu absorbieren und zu dämpfen. Sie werden auch bei der Konstruktion von Autobahnbrücken verwendet, um die Sicherheit vor schweren Erdbeben, Taifunen und anderen Katastrophen zu verbessern. Beispiele hierfür sind Gebäude, Brücken und Autobahnen.
2. Erdbebenschutz
In Gebäude eingebaute Erschütterungsschutzvorrichtungen absorbieren und dämpfen die bei Erdbeben auftretenden Erschütterungen und verringern so die Schäden am Gebäude. Dies wird insbesondere bei Hochhäusern eingesetzt.
3. Schwingungsdämpfung
Sie werden manchmal in Fahrzeugaufhängungen und Schwingungsdämpfern sowie in schwingungsdämpfenden Anwendungen an Schiffsrümpfen und Motoren eingesetzt. Sie dämpfen Schwingungen, die durch hohe Geschwindigkeiten verursacht werden, verbessern den Fahrkomfort und schützen die Ausrüstung. Neben Fahrzeugen, Schiffen und anderen Verkehrsmitteln können sie auch zur Schwingungsdämpfung bei großen Maschinen und Anlagen in Fabriken und auf Baustellen eingesetzt werden. Sie verhindern vibrationsbedingte Maschinenausfälle und -schäden, verbessern die Produktivität und verlängern die Lebensdauer der Geräte.
4. Vibrationsschutzmaßnahmen für medizinische Geräte
Sie können zur Schwingungsdämpfung bei hochpräzisen medizinischen Geräten wie MRT- und Ultraschall-Diagnosegeräten eingesetzt werden. Sie reduzieren die Vibrationen von mechanischen Präzisionsteilen und Sensoren im Inneren der Geräte, verbessern die Genauigkeit der Diagnoseergebnisse und verlängern die Lebensdauer der Geräte.
5. Schwingungsdämpfung für Möbel und Geräte
Sie werden manchmal zur Verringerung von Vibrationen in Haushaltswaschmaschinen, Kühlschränken, Luftreinigern und anderen Haushaltsgeräten sowie in Möbeln an Tisch- und Schreibtischbeinen, Sofarahmen usw. eingesetzt.
In Haushaltsgeräten werden sie eingesetzt, um durch Vibrationen verursachte Geräusche zu verringern und um Ausfälle nach längerem Gebrauch zu verhindern.
Arten von schwingungsdämpfenden Legierungen
1. Schwingungsdämpfende Legierungen aus Verbundwerkstoffen
Schwingungsdämpfende Legierungen aus Verbundwerkstoffen sind eine Kombination aus mehreren Metallen oder Legierungen. Typischerweise gehören zu dieser Art von Legierungen hochfeste Stähle, rostfreie Stähle, Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen und Kupferlegierungen. Die Eigenschaften dieser Metalle und Legierungen können so kombiniert werden, dass eine hohe Schwingungsdämpfung und eine ausgezeichnete Haltbarkeit erreicht werden. Je nach Zusammensetzung und Herstellungsverfahren weisen sie unterschiedliche Eigenschaften auf, zeichnen sich aber im Allgemeinen durch hohe Schwingungsdämpfungsleistung, Haltbarkeit, Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringe Dichte aus.
2. Ferromagnetische schwingungsdämpfende Legierungen
Schwingungsdämpfende Legierungen des ferromagnetischen Typs sind in der Lage, Schwingungen mit Hilfe von Magnetfeldern zu kontrollieren und zeichnen sich daher durch eine hohe Schwingungsdämpfungsleistung aus. Zu den Legierungen dieses Typs gehören im Allgemeinen ferritische Stähle und Permalloys. Sie sind in der Lage, magnetische Energie zu speichern und im Falle von Schwingungen magnetische Energie abzugeben, um die Schwingungen zu dämpfen.
3. Schwingungsdämpfende Legierungen vom Übergangstyp
Schwingungsdämpfende Legierungen vom Übergangstyp können Schwingungen durch Phasenübergänge kontrollieren und zeichnen sich daher durch eine hohe Schwingungsdämpfungsleistung über einen großen Temperaturbereich aus. Zu den typischen Legierungen dieses Typs gehören Nitnyl- und martensitische Stähle. Sie werden zur Schwingungsdämpfung in Umgebungen mit großen Temperaturschwankungen eingesetzt, da sich ihr Elastizitätsmodul infolge von Änderungen der Kristallstruktur in einem bestimmten Temperaturbereich deutlich verändert.
4. Zwillingskristalline schwingungsdämpfende Legierungen
Zwillingskristalline schwingungsdämpfende Legierungen zeichnen sich durch ein besonderes Gefüge an der Korngrenze aus, wodurch sie eine hohe schwingungsdämpfende Leistung erzielen können. Zu den zweikristallinen schwingungsdämpfenden Legierungen gehören typischerweise Kupferlegierungen und Aluminiumlegierungen. Sie haben die Eigenschaft, Schwingungen durch Absorption und Ableitung von Schwingungsenergie durch winzige Kristallstrukturen, die so genannten Zwillingskristalle”, an den Kristallkorngrenzen zu dämpfen.
Aufgrund ihrer besonderen Kristallstruktur zeichnen sich die schwingungsdämpfenden Legierungen mit Zwillingskristallen durch ihre stabile schwingungsdämpfende Wirkung auch in Hochtemperaturumgebungen aus. Darüber hinaus weisen sie eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, so dass sie sich für den Einsatz in Meeresumgebungen eignen.
Das Prinzip der schwingungsdämpfenden Legierungen
Schwingungsdämpfende Legierungen sind Werkstoffe, die Schwingungen besser absorbieren können als gewöhnliche Metalle. Der Mechanismus, mit dem schwingungsdämpfende Legierungen Schwingungen absorbieren, liegt in der mikrostrukturellen Struktur im Inneren des Materials. Das Material besteht im Allgemeinen aus zwei oder mehr verschiedenen Metallen. Die verschiedenen Metalle sind daher in mikroskopisch kleinen Schichten aufeinander gestapelt und miteinander verbunden, um eine Einheit zu bilden.
Wenn Schwingungen auf die dämpfende Legierung übertragen werden, absorbiert die Reibung zwischen den verschiedenen Metallschichten die Schwingungen, die Energie wird im Inneren abgeleitet und die dämpfende Legierung kann die Schwingungen effektiv absorbieren. Darüber hinaus ändern sich die Schwingungsmoden im Inneren des Materials je nach Schwingungsfrequenz, so dass die Schwingungen in einem breiten Frequenzbereich wirksam absorbiert werden können.
Schwingungsmoden sind die Formen von Schwingungen, die ein Objekt annehmen kann, wenn es vibriert. Wenn ein Objekt vibriert, enthält die Vibration Wellen verschiedener Frequenzen, aber die Vibrationsart unterscheidet sich je nachdem, wie die einzelnen Frequenzkomponenten im Objekt vibrieren. Schwingungsdämpfende Legierungen sind Werkstoffe, die durch eine feine Schichtstruktur Schwingungen absorbieren und die Energie nach innen ableiten.
Eigenschaften von schwingungsdämpfenden Legierungen
1. Schwingungsdämpfung
Schwingungsdämpfende Legierungen werden aufgrund ihrer Fähigkeit, Schwingungen zu absorbieren, zur Dämpfung von erdbebenbedingten Vibrationen in Gebäuden und Bauwerken eingesetzt. Sie absorbieren Schwingungen durch Reibung zwischen verschiedenen Metallschichten und strukturelle Veränderungen innerhalb des Materials, so dass sie Schwingungen in einem breiten Frequenzbereich wirksam dämpfen können. Schwingungsdämpfer, die zum Beispiel für den Erdbebenschutz in Gebäuden eingesetzt werden, sind für die Frequenzbereiche von Erdbeben ausgelegt.
2. Langlebigkeit
Schwingungsdämpfende Legierungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie aufgrund des engen Kontakts zwischen den Metallschichten über einen langen Zeitraum hinweg haltbar sind und ihre Leistung aufrechterhalten können. Sie werden beispielsweise in Schienenfahrzeugen auf Autobahnen und Hochgeschwindigkeitszügen eingesetzt. Da sie aus mehreren verschiedenen Metallen zusammengesetzt sind, verfügen sie über hervorragende Eigenschaften als metallischer Werkstoff.
Weitere Informationen über schwingungsdämpfende Legierungen
1. Breites Anwendungsspektrum
Aufgrund ihrer schwingungsdämpfenden Eigenschaften und ihrer Langlebigkeit werden schwingungsdämpfende Legierungen in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, z. B. zur Schwingungsisolierung und Schalldämpfung. Sie werden beispielsweise zur Erdbebenbekämpfung, zur Schwingungsdämpfung in Hochhäusern, zur Schalldämmung in Tonstudios, zur Schwingungsdämpfung in Schiffen und Flugzeugen und zur Schwingungsreduzierung von Präzisionsmaschinen eingesetzt.
2. Andere schwingungsdämpfende Materialien als schwingungsdämpfende Legierungen
Neben den schwingungsdämpfenden Legierungen gibt es verschiedene andere schwingungsdämpfende Materialien wie Gummi, Urethanschaum, Silikonkautschuk, Harze und Keramik. Diese Materialien sind leichter als schwingungsdämpfende Legierungen und ihre Dämpfungsleistung variiert je nach Schwingungsfrequenz.