Устройство для сферодинамической обработки материалов

 

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть использовано при холодном пластическом деформировании для получения деталей с заданным уровнем эксплуатационных характеристик. Устройство содержит пуансон, матрицу с полостью и толкатель. В полости матрицы размещен деформирующий флуктуационный модуль с ложементом в виде упругого элемента в форме шарового сегмента переменной толщины. В центральной части внутренней поверхности упругого элемента имеется утолщение. Внешняя поверхность упомянутого упругого элемента и его внутренняя поверхность на участках разной толщины выполнены с геометрическим профилем в форме "Овала Кассини". Упомянутые участки внутренней поверхности сопряжены между собой поверхностью с геометрическим профилем "Локон Аньези". Полость матрицы в зоне размещения планетарного деформирующего флуктуационного модуля выполнена с переменным профилем. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов давлением и, в частности, к устройствам для холодного пластического деформирования и получения деталей с заданным уровнем эксплуатационных характеристик и может быть использовано при изготовлении: - нового поколения офтальмологических игл с увеличенной прочностью крепления шовного материала в торце иглы и пониженной степенью нарушения тканей глазного яблока при внедрении иглы; - нового поколения гравитационных модулей фильтров питьевой воды с увеличенным объемным магнитным потенциалом, обеспечивающим формирование объемного заряда на сверхмелких нерастворимых примесях; - нового поколения релаксационных модулей державок для шлифовки и огранки драгоценных камней, устраняющих опасные напряжения скола камня, возникающие при его обработке; - нового поколения экспресс-индикаторов определения типа аномальных новообразований мышечной ткани; - нового поколения биоинформационных систем.

Известно устройство для сферодинамического формообразования, содержащее пуансон, матрицу с полостью, планетарный деформирующей флуктуационный модуль, ложемент, толкатель [1].

Недостатки устройства следующие: - невозможно путем обкатки торца заготовки, размещенной на опоре, перевести заготовку в состояние динамической неустойчивости и сформировать в исходном парамагнитном (ненамагниченном) материале сочетание таких взаимоисключающих характеристик, как магнитотвердые и магнитомягкие свойства локальных массивов металла детали при одновременном сохранении парамагнитных объемов металла с высокими упругими и коррозионностойкими свойствами; - диффузионная активность поверхностных слоев металла детали не обеспечивает ее стабильной работы в условиях сверхмалых давлений, биологически и химически активных сред и криогенных температур; - невозможно в процессе деформирования заготовки обеспечить проникновение механизмов пластичности (мод ротационной пластичности) до микроуровня с целью формирования структурно-информационного поля в материале детали и длительного его хранения в готовом изделии.

Данное техническое решение принято за прототип.

Технической задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей устройства.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве для сферодинамической обработки материалов, содержащем пуансон, матрицу с полостью, в которой размещен планетарный деформирующий флуктуационный модуль с ложементом, и толкатель, ложемент выполнен в виде упругого ложемента в форме шарового сегмента переменной толщины с утолщением в центральной части внутренней поверхности, при этом внешняя поверхность упомянутого упругого элемента и его внутренняя поверхность на участках разной толщины выполнены с геометрическим профилем в форме "Овала Кассини", упомянутые участки внутренней поверхности сопряжены между собой поверхностью с геометрическим профилем "Локон Аньези", а полость матрицы в зоне размещения планетарного деформирующего флуктуационного модуля выполнена с переменным профилем.

Устройство для сферодинамической обработки материалов представлено на чертеже, где показано устройство в рабочем положении.

Устройство содержит пуансон 1, флуктуационный модуль 3, матрицу 2, толкатель 5, обрабатываемую заготовку 6, ложемент 4.

Устройство работает следующим образом.

Заготовку 6 размещают на ложементе 4 флуктуационного модуля 3, установленном в матрице 2 на толкателе 5.

После этого производят регламентированную осадку заготовки 6 пуансоном 1 и последующее обкатывание, при этом осуществляют выдавливание материала заготовки 6 в кольцевой зазор между матрицей 2 и ложементом 4, выполнение наружной поверхности и центральной утолщенной части которого по геометрической кривой "Овалов Кассини" (см. Справочник по математике. И.Н. Бронштейн и К.А. Семендяев. Издательство "Наука", Москва, 1963, с. 106), а также сопряжение разнотолщинных участков ложемента между собой по геометрическому профилю "Локона Аньези" (см. там же, с. 102) обеспечивает наличие воздушного зазора между ложементом 4 и заготовкой 6 в процессе выдавливания металла в кольцевой зазор.

При колебаниях планетарного деформирующего флуктуационного модуля 3 ложемент 4 на заключительных стадиях процесса деформирования заготовки 6 переходит в состояние динамической неустойчивости, осуществляя локальные импульсные воздействия на периферийные кольцевые части выдавливаемого металла заготовки 6, находясь в состоянии деформационного резонанса. Наличие спонтанного резонансного состояния ложемента 4 и периферийных кольцевых участков выдавливаемого металла создает условия для реализации волновых механизмов пластической деформации - ротационных мод (механизмов) пластичности, что обеспечивает проникновение развитой пластической деформации на кристаллографический (атомарный) уровень, т.е. реализацию наноэффекта.

Перестройка исходной кристаллографической структуры обуславливает качественное изменение исходных структурно-чувствительных свойств материала обрабатываемой заготовки, что иллюстрирует феноменологический характер протекания пластической деформации при деформировании в устройстве, содержащем планетарный деформирующий флуктуационный модуль с ложементом, выполненным с регламентированной реологией геометрических поверхностей.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет реализовать наноэффекты в процессах получения деталей с прогнозируемым комплексом структурочувствительных эксплуатационных характеристик вследствие реализации условий деформационного резонанса ложемента.

Источник информации 1. Полезная модель РФ 4931, кл. В 21 J 5/08, 1996 (прототип).

Формула изобретения

Устройство для сферодинамической обработки материалов, содержащее пуансон, матрицу с полостью, в которой размещен планетарный деформирующий флуктуационный модуль с ложементом, и толкатель, отличающееся тем, что ложемент выполнен в виде упругого элемента в форме шарового сегмента переменной толщины с утолщением в центральной части внутренней поверхности, при этом внешняя поверхность упомянутого упругого элемента и его внутренняя поверхность на участках разной толщины выполнены с геометрическим профилем в форме "Овала Кассини", упомянутые участки внутренней поверхности сопряжены между собой поверхностью с геометрическим профилем "Локон Аньези", а полость матрицы в зоне размещения планетарного деформирующего флуктуационного модуля выполнена с переменным профилем.

РИСУНКИ

Рисунок 1