DE2159424A1

DE2159424A1 - Verfahren zum Beseitigen von Spannungen in Metallen

Info

Publication number: DE2159424A1
Application number: DE19712159424
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Sind
Original assignee: HEBEL III A; HEBEL JUN A
Current assignee: HEBEL III A; HEBEL JUN A
Priority date: 1970-12-07
Filing date: 1971-11-30
Publication date: 1972-06-15
Also published as: DE2159424C3; US3741820A; DE2159424B2; CA962829A; JPS5347354B1; FR2117451A5; GB1375859A

Description

Verfahren zum Beseitigen von Spannungen in Metallen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beseitigen von Spannungen in Metallen.

Das Problem der Restspannungen in Metallen ist allgemein bekannt. Diese Spannungen führen zu frühen Verwindungen und Korrosion von Metallen und verringern die Spannungsfestigkeit. Unter vielen Verfahren, die zur Verringerung der Restspannungen geeignet sind, sind Wärmebehandlung, Alterung und Schwingungsbehandlung zu rechnen. Es ist nicht bekannt, warum diese Verfahren die Restspannungen beseitigen, obwohl theoretische Erklärung vorliegen.

Eines der Verfahren zur Verringerung von Restspannungen in Me-

i tallen umfaßt die Verwendung von harmonischen Schwingungen. Bei !

diesem Verfahren wird der Spannungen aufweisende Teil über einen

I ■ Frequenzbereich in Schwingungen versetzt, vorzugsweise mit Hilfe j

eines mit dem Teil zusammengespannten Schwingers. Es wird die Schwingungsamplitude beobachtet, wenn dieser Frequenzbereich

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durchlaufen wird. Wie in jedem Metallteil hängt die Schwingungsamplitude von der Schwingungsfrequenz ab, d.h. bei gewissen Frequenzbereichen innerhalb des durchlaufenden Bereichs wächst die Schwingungsamplitude merklich. Frequenzen, bei denen diese bemerkenswerten Anstiege erreicht werden, wird die maximale Amplitude Resonanz-Scheitelwert genannt. Der mit Spannungen versehene Teil wird dann bei einer Spannungsentlastungs-Frequenz in Schwingungen versetzt, wobei die Frequenz der Frequenz bei einem der Resonanz-Scheitelwerte gleich ist. Wenn dieses Verfahren auch Restspannungen verringert, so ist sein Wirkungsgrad doch schlecht. Man nimmt an, daß die schlechte Wirksamkeit darauf zurückzuführen ist, daß nur ein geringer Betrag der Gesamtenergie des Schwingers dazu verwendet wird, die Restspannungen zu beseitigen, wohingegen ein großer Betrag die Resonanzschwingungen im Teil unterstützt. Ein weiteres Problem bei diesem Verfahren beruht auf der Unmöglichkeit, genau anzuzeigen, wann dieses Verfahren zum Beseitigen von Spannungen beendet ist.

Das Vorhandensein von Restspannungen ist durch die voranstehend beschriebenen Erscheinungen offenbar, die Spannungen selbst können jedoch nicht beobachtet werden. Niemand weiß wirklich, worin diese Spannungen bestehen oder warum sie auftreten, obgleich eine plausible Erklärung durch die Atomtheorie nahegelegt ist. Gemäß dieser Theorie befinden sich die Atome des Metalls, in dem Rest- I Spannungen vorhanden sind, in atomischen Gleichgewichtszuständen im Verhältnis zu anderen Atomen. Bei einem Metall, das Restspannungen aufweist, haben einige Atome einen nicht ausgeglichenen Zustand gegenüber anderen Atomen, und der Grad an Ungleichgewicht

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in der metallischen Atomstruktur bestimmt die Größe der RestspanT-nungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Beseitigen von derartigen Spannungen anzugeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzstelle ermittelt wird, an der eine Resonanzschwingung im Metall ihren Scheitelwert hat, und daß das Metall mit einer | vorgegebenen, Spannungen beseitigenden Frequenz in Schwingungen versetzt wird, bis die Frequenzstelle des Resonanz-Scheitelwerts sich ändert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Restspannungen aus Metallen nach einem neuen Prinzip beseitigt, das nachfolgend durch eine Ausdehnung der Atomtheorie dargelegt werden soll. Dabei ist jedoch zu betonen, daß dieses offenbarte Verfahren praktisch angewendet werden kann, ohne die Theorie, die nachfolgend vorgeschlagen wird, zu verstehen. Die wirksame Anwendung des neuen Verfahrens zur Beseitigung von Spannungen in Metallen wird durch die wahrhaft bemerkenswerten Ergebnisse angemessen deutlich. Diese Ergebnisse wurden mit vielen Nicht-Eisen- und Eisenmetallegierungen von verschiedener Abmessung und Form erhalten.

Das Verfahrensprinzip ist wie folgt: Die Stelle der Eigenschwingungsfrequenz von Metall kann nur erreicht werden, wenn seine Atome im Gleichgewicht sind. Die Umkehrung dieses Prinzips leistet

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eine plausible Erklärung für die Ergebnisse, die durch das neue Verfahren erhalten wurden. Das bedeutet, wenn die Stelle der Eigens chwingungBfrequenz von Metall erreicht werden kann, dann sind die Atome des Metalls im Gleichgewicht. Sind die Atome im Gleichgewicht, dann verschwinden die Restspannungen.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Metall, das Restspannungen aufweist, mit einer bevorzugten Frequenz in Schwingungen versetzt, bis die Eigenschwingungsfrequenz im Metall erreicht ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt an, wann die Eigenschwingungsfrequenz erhalten wird, wodurch dieses Verfahren sowohl genau als auch mit einem guten Wirkungsgrad abläuft.

Kurz angedeutet, enthält das erfindungsgemäße Verfahren folgendes:

1.) Das Metall wird über einen Bereich von Schwingungsfrequenzen in Schwingung versetzt, um auf der Frequenzskala

/ der Scheitelwerte der Schwingungen zu bestimmen; /die Stellen

2.) das Metall wird mit einer bevorzugten, Spannungen beseitigenden Frequenz in Schwingungen versetzt, die neben den Resonanz-Scheitelwerten liegt, die in Stufe 1) bestimmt wurden; .

j5.) es werden die Änderungen der stellen der Resonanzscheitelwerte ermittelt und

4.) es wird die Stabilität der Resonanz-Scheitelwerte an den neuen Stellen ermittelt, um dadurch anzuzeigen, daß die

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- 5 Spannungsbeseitigung beendet ist.

Man hat im einzelnen herausgefunden, daß ein Metall von gegebener Abmessung und Form, das Restspannungen enthält, durch Resonanz-Scheitelwerte ( wie vorstehend beschrieben) gekennzeichnet ist, die von den Stellen auf der Frequenzskala verlegt werden, die sie einnehmen würden wenn das Metall vollständig frei von Restspannungen wäre. Das bedeutet, die Resonanz-Scheitelwerte nehmen "falsche" Stellungen im mit Spannungen versehenen Metall ein, (( und "wahre" Stellungen im entspannten Metall. Während der Entspannung durch Schwingungen bewegen sich die Resonanz-Scheitelwerte von den "falschen" Stellen zu den "wahren" Stellen. Sobald die Restspannungen aus dem Teil entfernt worden sind, ändern sich die Stellen der Resonanz-Scheitelwerte nicht, da sie sich an der "wahren" oder natürlichen Stelle befinden. Indem die Verlegung der Resonanz-Scheitelwerte beobachtet wird, bis diese sich stabilisieren, kann erfahren werden, wann die Spannungen vollständig beseitigt sind.

Mit der Erfindung ist ein Verfahren angegeben, bei dem Spannungen aus Metallen durch Schwingungen beseitigt werden, wobei eine weitaus größere Wirksamkeit erhalten wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Metall einer Schwingungsenergie ausgesetzt bei einer Frequenz, die neben einer vorher gemessenen Frequenz bei einem Resonanz-Scheitelwert im Metall liegt.

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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Beendigung der Spannungsbeseitigung genau angezeigt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verringerung von Spannungen durch Änderungen in den Frequenzstellen der Resonanz-Scheitelwerte im Metall angezeigt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zeigt die Stabilisierung der Frequenzstellen der Resonanz-Scheitelwerte an, daß die Spannungen im Metall vollständig beseitigt sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die an Hand von Zeichnungen das Prinzip und die Wirkungsweise der Erfindung an Beispielen darlegt.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, mit der Spannungen aus einem Stahlträger gemäß der vorliegenden Erfindung beseitigt werden können.

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Aluminiumrad, in dem gemäß der Erfindung Spannungen beseitigt werden.

Fig. 3 zeigt perspektivisch eine Stahl-Schweißkonstruktion, in der gemäß der Erfindung Spannungen beseitigt werden.

Fig. 4 zeigt perspektivisch eine Ansicht einer Stahlplatte, in der Spannungen gemäß der Erfindung beseitigt werden.

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— ι —

Fig. 5 zeigt in einer graphischen Darstellung die Stellen der Resonanz-Scheitelwerte in einem Metall vor und nach der Spannungsbeseitigung.

In Fig. 1 wird ein Träger Io auf einem Boden 12 durch Gummipuffer 14 an den vier Ecken unterstützt. Ein Schwinger 16 ist in der Stellung A an der Schiene Io eingespannt. Der Schwinger 16 enthält einen in seiner Geschwindigkeit veränderlichen Motor, vorzugsweise einen Gleichstrommotor, der einen Exzenter so antreibt, ä daß die Drehachse des Exzenters senkrecht ist zur Längsache des Trägers Io und vorzugsweise parallel zum Boden 12. Ein Schwingungsempfänger 18 ist ebenfalls am Träger Io eingespannt. Der Empfänger 18 zeigt die Stellen der Resonanz-Scheitelwerte im Träger Io auf der Frequenzskala an und spricht auf jeden Parameter an, der diese Stellen anzeigt, wie etwa die Amplitude, die Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Schwingungen. Eine Änderung im Phasenwinkel der Schwingungen gegenüber dem sich drehenden Exzenter des Schwingers 16 kann auch dazu verwendet werden, die Resonanzscheitelwerte anzuzeigen, wobei dieser Winkel bei Resonanz am größten ist. Diese Änderung im Phasenwinkel macht sich auch in einer Änderung des Motorstroms bemerkbar. In Fig. 1 spricht der Empfänger 18 auf die Schwingungsamplitude an. Der Schwinger 16 und der Empfänger 18 sind elektrisch über Leitungen 2o mit einem Kontrollpult 22 verbunden. Im Kontrollpult ist eine Steuerung 24 enthalten, mit der die Geschwindigkeit des Motors des Schwingers veränderbar ist, um dadurch die Schwingungsfrequenz im TrM₃V: Io zu ändern. Ein Meßgerät 26 spricht auf die Schwingungsamplitude, die vom Empfänger 18 erfaßt wird, an und

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- 8 ist ebenfalls am Pult 22 angeordnet.

Das Verfahren wird ebenfalls unter Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Zunächst wird die Steuerung 24 so geändert, daß die Geschwindigkeit des Schwingermotors 16 geändert wild. Dieser erzeugt Schwingungen über einen Frequenzbereich innerhalb des Trägers lo, wobei

Min. der übliche Frequenzbereich zwischen 0 bis 10.000 piogeht. Die Schwingungsamplxtude wird vom Empfänger l8 erfaßt und durch das Meßgerät 26 angezeigt. Eine graphische Kurve der Schwingungsamplitude über der Schwingungsfrequenz kann aus den von diesem Frequenzdurchlauf erhaltenen Daten erstellt werden. Eine typische Kurve ist durch das Bezugszeichen 3o in Fig. 5 dargestellt. Es

wird jedoch betont, daß diese Kurve lediglich eine typische Darist
stellung einer Schwingungsansprache und nicht tatsächliche Daten widergibt. Es ist nicht erforderlich, diese Kurve für die Durchführung der Erfindung in der Praxis zu zeichnen. Diese ist lediglich nützlich zur Klarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Kurve J5o weist mehrere Berge 32a, 32b, 32c und 32d auf, die von Bereichen 33 nach oben ragen, die als quasi-konstante Schwingungsbereiche bezeichnet werden. Die Berge 32a, 32b, 32c und 32d weisen Resonanz-Scheitelwerte 3^a, 3^b, 3^c und 3^d auf, (jeweils breit oder schmal gegenüber anderen Scheitelwerten) und ferner Steigungen 36a, 36b, 36c und 36d, die sich zu den entsprechenden Resonanzscheitelwerten erstrecken und schließlich Gefälle 38a, 38b, 38c und 38d, die sich von den entsprechenden Resonanz-Scheitelwerten herunter erstrecken. Die quasi-konstanten Schwingungsbereiche 33 sind im wesentlichen flach (oder höchstens mit einer

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leichten Steigung versehen) im Verhältnis zu den Bergen 32, obwohl sie einige kleine Unregelmäßigkeiten oder Veränderungen aufweisen können.

Es hat sich herausgestellt, daß eine wirksame Spannungsbeseitigung durch Schwingung nur dann wirksam erreicht werden kann, wenn der Schwinger 16 bei einer Frequenz betrieben wird innerhalb eines Bereichs, der durch eine der Steigungen 36 oder 38 bestimmt ist. Einen noch wirksameren Betrieb erhält man, wenn man g innerhalb der unteren Bereiche einer der Steigungen 36 arbeitet, und zwar vorzugsweise bei einem Punkt, der sich ungefähr ein

Fußpunkt
Drittel des Weges über dem der Steigung befindet.

Obwohl die unteren Bereiche die wirksameren Betriebspunkte für den Schwinger l6 darstellen, hat sich herausgestellt, daß der Schwingerbetrieb in diesen niedrigeren Bereichen von gewissen Bergen 32 die wirksamste Spannungsbeseitung bewirkt. Der untere Bereich der Steigung 36 eines Bergs 32, der ein sehr starkes Gefälle 38 gegenüber den Gefallen 38 der anderen Berge 32 aufweist, " stellt den optimalen Punkt für die Spannungsbeseitigung durch Schwingung dar. Für die Kurve 30 ist der Berg 32d ein solcher Berg. Dieses steile Gefalle 38d wird als hauptharmonischer Durchbruch bezeichnet. Die bevorzugte optimale Frequenz zur Spannungsbeseitigung ist mit 39 bezeichnet und liegt etwa auf dem Drittel des VJeges der Steigung

Daher wird für die Auslegung der vom Frequenzdurchlauf erhaltenen zunächst der hauptharmonische Durchbruch gesucht. Es kann

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- Io -

manchmal geschehen, daß bei diesem Frequenzdurchlauf dieser hauptharmonische Durchbruch nicht sichtbar wird. Dies ist häufig der Fall bei komplexen, mit vLelerßpannungen versehenen Strukturen. Wenn der hauptharmonische Durchbruch nicht erhalten werden kann, wird ein bevorzugter Berg, wie etwa 32c ausgesucht, und der Schwinger 16 wird mit einer bevorzugten Frequenz für diesen Berg betrieben, wie es bei 4o angedeutet ist.

Wenn der Schwinger 16 läuft, wird beobachtet, wie sich die Resonanzscheitelwerte J)K von den "falschen" Stellen forbewegen. Es wird ferner die nachfolgende Stabilisierung an den "wahren" Stellen beobachtet. Aus praktischen Gründen ist es nicht zweckmäßig, den Frequenzbereich zu durchlaufen, wenn der Schwinger 16 weiter betrieben wird. Daher wird die Ablesung auf dem Meßgerät 26 dazu verwendet, anzuzeigen, wenn die'Spannungsbeseitigung beendet ist.

Am Beginn der Spannungsbeseitigung weiß man nicht, wie lang der Schwinger l6 betrieben werden muß, um die Spannungen aus dem Träger Io zu beseitigen. Aus Erfahrungen hat sich herausgestellt, daß diese Dauer sich zwischen Io und 30 Minuten üblicherweise erstreckt. Manchmal ändert sich während dieses Intervals die Ablesung auf dem Meßgerät 26. Zu einem bestimmten Zeitpunkt während dieses Intervals ändert sich die Ablesung auf dem Meßgerät 26. Da dieSchwingungsfrequenz unverändert bleibt, zeigt die geänderte Ablesung an, daß Änderungen in der Form der Amplitude über der Frequenz gegenüber der· vorherigen Kurve eingetreten sind.

- 11 2 O 9 8 2 ¹S I O 7 6 7

- li -

(Es wird erneut betont, daß nach Verlegungen der Frequenzen der Resonanz-Scheitelwerte 34 gesucht wird. Es wird die Amplitude der Schwingungen gemessen, weil diese ein geeigneter Parameter für die Anzeige der Frequenzverschiebungen ist.) Es wird gewartet, bis sich die Ablesung auf dem Meßgerät 26 über mehrere Minuten stabilisiert (annähernd 2 bis 3 Minuten reichen aus), bevor der Schwinger 16 abgestellt wird.

Wird nun eine zweite Kurve für die Amplitude über der Frequenz aufgemalt, dann kann sie eine Form aufnehmen, wie sie durch 44 in Fig. 5 gekennzeichnet ist, worin Abschnitte, die ähnlichen Abschnittender Kurve 3o entsprechen, durch mit einem Strich versehene Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Form der Kurve 44 ist allgemein ähnlich der Kurve J>o. Die Formen einiger Berge 32' unterscheiden sich von solchen der Kurve J>o. Doch was wichtiger ist, die Berge 32' sind gegenüber den Bergen 52 nach links verschoben. Das bedeutet, die Frequenzstellen der Resonanz-Scheitelwerte 34 haben sich geändert. (Da die Frequenzverlegungen der i Resonanz-Scheitelwerte 34 signifikant sind, ist unbeachtlich, daß

deren Amplitudensich geändert haben, beispielsweise die Scheitelsich
werte 34c und 34c¹.) Sie haben von den "falschen" Stellen zu stabilen, "wahren" stellen verändert. Bei diesen Resonanz-Scheitelwerten in den "wahren" Stellen sind die Restspannungen aus dem Bereich des Trägers Io verschwunden, der sich in der Nähe des Schwingers 16 befindet.

Der Schwinger 16 wird nun in Fig. 1 zu einem Ort bewegt, wie er

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mit B bezeichnet ist. Dies ist notwendig, da die Schwingungen, die vom Schwinger l6 erzeugt werden, ihre spannungsentlastende Wirkung nur in ziemlich begrenztem Bereich zeigen. Es hat sich herausgestellt, daß wirksame Schwingungen sich nur in einem Bereich ausbreiten,der etwa 7*5 Zoll vom Schwinger 16 entfernt liegt, obwohl dies sich mit der Festigkeit des Teils ändert.

des
Wenn daher die Abmessungen zu entspannenden Teils groß sind, wie das im Fall vom Träger Io der Fall ist, muß der Schwinger an verschiedenen Stellen angebracht werden, um eine wirksame Spannungsbeseitigung, die sich über das gesamte Teil erstreckt, sicherzustellen. Die Form des Teils besitzt außerdem ein Lager am Ort des Schwingers 16. Wenn der Schwinger 16 so angeordnet ist, wie es auf dem Träger Io gezeigt ist, verlaufen die Schwingungen im allgemeinen in Längsrichtung des Trägers Io. Der U-förmige Querschnitt des Trägers Io macht jedoch erforderlich, daß der Schwinger 16 auch an den Stellen C und D angeordnet werden muß. Der Grund dafür ist der, daß die Schwingungen, die an den Orten A und B erzeugt werden, für eine wirksame Spannungsbeseitigung nicht auf einer Seite des U hinuntergeschickt und auf der anderen Seite hinaufgeschickt werden können. Der Empfänger 18 kann an irgendeinem Ort angeordnet sein, an dem dem Meßgerät 2β möglich ist, auf die Schwingungen im Träger Io anzusprechen.

Die Fig. 2, 3 und 4 stellen die Anwendbarkeit des neuen Verfahrens auf andere Gegenstände mit unterschiedlichen Abmessungen und Formen dar. In Fig. 2 wird ein Schwinger 16¹, der dem Schwinger l6 ähnlich ist, auf ein einstückiges Speichenrad 5o aus Aluminium

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aufgespannt, das an einer Schlaufe 52 pendelnd aufgehängt ist. Der Schwinger16¹ ist neben der Umfangskante 54 so angeordnet, daß seine Drehachse senkrecht ist zur Kante 54. Diese Anordnung ist für eine Spannungsbeseitigung sowohl in der Felge als auch in den Speichen 56 der Nabe 58 des Rads 50 wirksam.

In Fig. J5 ist eine Stahl-Schweißkonstruktion 60 gezeigt, die zwei rohrförmige Schienen 62 enthält, die mit mehreren Profilen 64 verschweißt sind. Die rohrförmigen Schienen werden auf Gummipuffern 14 an ihren vier Ecken gelagert. Die Schweißkonstruktion 60 wird durch einen Schwinger 16 zunächst am Ort A in Schwingungen versetzt, der die näherliegende Schiene 62 entlastet. Danach wird der Schwinger in der Lage B angeordnet, um die entfernt liegende Schiene 62 zu entlasten.

Fig. 4 zeigt eine kreisförmige Stahlplatte 7o, die an ihrer Umfangs kante 72 von Gummipuffern 14 abgestützt ist. Bei diesem Anwendungsfall ist der Schwinger l6 auf der Oberseite der Platte 70 aufgespannt nahe der Kante 72, so daß die Drehachse senkrecht zur Kante 72 ist. Bei dieser Anordnung werden die Restspannungen so entfernt, daß die Rundheit der Platte 7o auf sehr kleine Toleranzen gehalten wird.

Ein ausführlicheres Beispiel für das vorliegende Verfahren wird im Zusammenhang mit einer Stahlschiene von 1x5 Zoll χ Io Fuß beschrieben. Die Enden der Schiene werden auf Gummipuffern abgestützt. IiLe Schiene wird in Schwingungen versetzt. Der Resonari.'..'iaheitelwerb des EJorgs, der den hauptharmonischen. Durchbruch

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n«riNAL 2 O 9 8 2 ^ri / O 7 6 7 BAD ORIGINAL.

Γ' - 14 -

bildet, wurde bei 3·5οο Schwingungen pro Minute gemessen. Die '■ Schwingungsamplitude an einem Punkt der Schiene wurde bei Resonanz mit 0.063 Zoll gemessen. Die Schwingungsamplitude bei einer Frequenz, die dem Fuß der Steigung entspricht, wurde mit o.oo4 Zoll gemessen. Die Schiene wurde dann bei einer Frequenz in Schwingungen versetzt, die innerhalb des Bereichs der Steigung lag, die Schwingungsamplitudenvon o.o23 Zoll erzeugt (d.h. annähernd auf einem Drittel des Anstiegs der Steigung). Während einer Schwingungsdauer von etwa zwanzig Minuten verlagerte sich die Frequenz des Scheitelwerts und stabilisierte sich, so daß eine Spannungsbeseitigung stattgefunden hatte.

Zum Betrieb des Schwingers l6 wurden Motoren verwendet, die eine Leistung von 1/4 bis 1/2 PS auf wiesen. FUr einen 1/4 PS Motor wurde ein Exzenter verwendet, der bei 9.000 Umdrehungen pro Mi-

Mit em nute eine Kraft von 168 Pond erzeugt./Ein¹ Motor von 1/2 PS, der mit einer Geschwindigkeit von 7·2οο Umdrehungen pro Minute lief, wurden Kräfte von I.o44 Pond erzeugt. Werden Spannungen aus Eisenteilen beseitigt, wird ein Motor von 1/2 PS bevorzugt.

Eine Bestätigung für das neue Verfahren wird ferner durch die Ergebnisse erhalten, die aus einer Gruppe von identischen Teilen erhalten wurden, von denen einige bereits in einem Ofen wärmebehandelt wurden. Die wärmebehandelten Teile erfuhren nur eine geringe Verschiebung der Resonanzscheifcelwerte, wohingegen die nicht wärmebehandelten Teile groiie Änderungen in den Stellen ihrer Resonanzscheitelwerte erfuhren. Diese Darlegung betätigt nicht nut¹ die überlegene Wirkungsweise des neuen Verfahrens,

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BAD ORIGINAL

sondern macht auch seine Anwendbarkeit auf die Verifizierung der Wirksamkeit anderer Verfahren zur Beseitigung von Spannungen deutlich. Das neue Verfahren kann kleinere Teiltoleranzen mit größerer Beständigkeit als andere vorher verwendete Verfahren einhalten. Die obigen Ergebnisse wurden bei gutem Wirkungsgrad und mit Genauigkeit erhalten.

Wie in der voranstehenden Beschreibung offenbart, muß die spannungsentlastende Frequenz aus der Sohwingungsfrequenz durch den I zu entlastenden Gegenstand bestimmt werden. Es ist offensichtlich, daß wegen der verschiedenen Abmessungen und Formen der Gegenstände, für die dieses Verfahren geeignet ist, es schwierig ist, genau im voraus die Artender Schwingsansprechbarkeit solcher Gegenstände zu charakterisieren. Es ist denkbar, daß die Ansprecheigenschaften von einigen bestimmten Gegenständen Berge aufweisen, die anders geformt sind, wie die Berge von anderen Gegenständen. Man sieht ferner ein, daß bei Konstruktionen, die mehrachsige Teile aufweisen, ein Überlappen benachbarter Berge statt- * finden kann, wodurch die quasi-konstanten Schwingungsbereiche sehr eng werden, und es unmöglich ist, eine genaue Bestimmung zu erhalten, wie sie sonst bei anderen Gegenständen erhalten werden kann. Die Steigungen der verschiedenen Berge müssen weder sanft noch konstant sein. Es ist möglich, daß nicht alle der Resonanz-Scheitelwerte, die beim ersten Frequenzdurchlauf bestimmt werden, ihre Stellen ändern, wenn der Gegenstand mit der spannungsentlastenden Frequenz in Schwingung versetzt wird. Die Stellen einiger Hesonanz-Seheitelwerte können nach Beendigung dieses Verfahrens unverändert bleiben. Daher umfaßt der Rahmen

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der Erfindung auch derartige Vorgänge. Die Erfindung kann auch bei solchen Vorgängen gemäß der Lehre der Erfindung wirksam in der Praxis angewendet werden.

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Claims

U, ■·. ■ . ■ . -)k

$ Μαίιώ&Λ 15, ί ki-iu; Lir.25

August George Hebel, Jr. "^^JtaUfJtilio ,.- - 29. November 1971 August George Hebel, III

- 18th Street Anwaltsakte M-I832

Detroit, Michigan / USA

P at ent ans prüohe

1. Verfahren zum Beseitigen von Spannungen in Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzstelle ermittelt wird, an der eine Resonanzschwingung in Metall ihren Scheitelwert hat und daß das Metall mit einer vorgegebenen, Spannungen beseitigenden Frequenz in Schwingungen versetzt wird, bis die Frequenzstelle des Resonanzscheitelwerts sich ändert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzstelle des Resonanzschextelwerts dadurch gefunden wird, daß das Metall über einen Schwingungsfrequenzbereich in Schwingungen versetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit der vorgegebenen Frequenz in Schwingungen versetzt wird, bis der Resonanzscheitelwert sieh an einer neuen Frequenzstelle stabilisiert.

Verfahren i^aoh elner.i der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die vorgegebene, Spannungen beseitigende Frequenz sich neben der Frequenz des Resonanzscheitelwerts befindet .

5. Verfahren zum Beseitigen von Spannungen in Metallen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall über einen Schwingungsfrequenzbereich in Schwingungen versetzt wird, daß die Schwingungsansprache als Funktion der Schwingungsfrequenz gemessen wird, wobei ein Diagramm dieser Ansprache als Funktion von der Frequenz mehrere Berge aufweist, die aus Bereichen quasi-konstanter Ansprache ragen, daß jeder Berg einen Resonanzscheitelwert, eine Steigung, die sich vom quasi-konstanten Bereich mit ansteigender Frequenz zum Scheitelwert erstreckt, und ein Gefälle aufweist, das sich mit steigender Frequenz von dem Resonanzscheitelwert zum anderen quasi-konstanten Bereich erstreckt, und daß das Metall mit einer Spannung beseitigenden Frequenz in Schwingungen versetzt wird, die einer Frequenz innerhalb des Frequenzbereichs entspricht, wie er durch eine der Steigungen bestimmt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, da'ß die Spannungen beseitigende Frequenz einer Frequenz innerhalb des Frequenzbereichs entspricht, der durch eine der Aufwärtssteigungen bestimmt ist.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen beseitigende Frequenz einer Frequenz innerhalb

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eines Frequenzbereichs entspricht, der einem Abschnitt der AufwärtsSteigungen entspricht, der sich nach oben von einem quasi-konstanten Bereich um etwa ein Drittel von dessen Höhe erstreckt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen beseitigende Frequenz der Frequenz entspricht, die dem obersten Abschnitt des zuletzt erwähnten Abschnitts entspricht, ^

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefälle von einem der Berge steiler ist als die Gefälle der anderen Berge und daß die Spannungen beseitigende Frequenz einer Frequenz entspricht, die sich innerhalb eines Frequenzbereichs befindet, der durch die Aufwärtssteigung dieses Berges bestimmt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die | Spannungen beseitigende Frequenz einer Frequenz innerhalb eines Frequenzbereichs entspricht, der durch den Abschnitt der Aufwärtssteigung dieses Berges bestimmt ist, der sich annähernd über ein Drittel der Höhe der Steigung aus dem quasi-konstanten Bereich erstreckt.

11. Verfahren nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen beseitigende Frequenz einer Frequenz entspricht, die durch den obersten Abschnitt des zuletzt, erwähnten Abschnitts bestimmt ist. - 2o -

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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit der Spannungen beseitigenden Frequenz in Schwingungen versetzt wird, bis die Frequenzstelle mindestens eines der Scheitelwerte sich ändert.

IJ. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall bei dieser Frequenz in Schwingungen versetzt wird, bis die Frequenzstelle mindestens eines der Scheitelwerte sich an einer neuen Frequenzstelle stabilisiert.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsansprache gemessen wird durch die Schwingungsamplitude im Metall.

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