Устройство для сферодинамической обработки штампового инструмента для сферодвижной штамповки
Полезная модель относится к области обработки материалов давлением и, в частности, к устройствам для получения наноструктурированных деталей машин и механизмов с заданным уровнем эксплуатационных свойств и может быть использована при изготовлении нового поколения определяющих деталей агрегатов из так называемых "умных" материалов, сформированных пластическим деформированием. Выполнение планетарного деформирующего модуля в форме однополосного гиперболоида по его боковой поверхности обуславливает эффект взаимного проскальзывания модуля по поверхности обрабатываемой заготовки в моменты неконтролируемых хаотических биений модуля, что резко снижает вероятность возникновения брака в виде так называемых "задиров" и, одновременно, интенсифицирует процесс перемещения пластических роторов (вихрей) на наноуровень обрабатываемого материала за счет подключения ротационных механизмов (мод) пластичности, повышая тем самым степень наноструктурирования материала, 1 илл.
Полезная модель относится к области обработки материалов давлением и, в частности, к устройствам для обработки гравюр деталей инструментальной оснастки штамповых блоков прессов для сферодвижной штамповки.
Известно устройство для сферодинамической нанорезонансной обработки материалов, содержащее пуансон с ложементом из упругого материала в форме листа Мебиуса размещенного в концевой канавке на рабочей его поверхности с возможностью перемещения в канавке, матрицу, планетарный деформирующий модуль, толкатель (пат. РФ 
75969, МПК7 В21Д 37/12).
В результате анализа известного устройства установлено, что наличие на рабочей поверхности пуансона ложемента не обеспечивает при деформировании поверхности гравюры детали штамповой оснастки реализацию механизмов интенсивной пластической деформации (ИПД), формирующих поля сжимающих напряжений в металле инструмента.
Известно устройство для сферодинамической нанорезонансной обработки материалов, содержащее пуансон, матрицу, планетарный деформирующий модуль, с рабочей и боковой поверхностями, снабженный ложементом, выполненным из упругого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке на его боковой поверхности с возможностью вращения (пат. РФ 76832, МПК7 В21Д 37/12) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что наличие на боковой поверхности толкателя ложемента в определенной мере инициирует возникновение дополнительных вертикальных ударных импульсов со стороны модуля в сторону деформируемой гравюры детали штамповой оснастки, однако интенсивность и характер прилагаемых к металлу ударных импульсов не обеспечивают энергетику реализации кинетики локализации механизмов ИПД в виде спиральных "жгутов" встречно-направленных винтовых дислокации (объемные кристаллографические дефекты), формирующих в материале устойчивые поля сжимающих напряжений спиральной формы.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении прочностных характеристик материала поверхностных слоев гравюры штампового инструмента и, одновременном, повышении пластичности материала средних слоев штампового инструмента за счет выполнения планетарного деформирующего модуля в форме однополостного гиперболоида по его боковой поверхности, что создает рот пластическом деформировании планетарным деформирующим модулем материала заготовки на завершающих стадиях эффекта сферодинамики, в момент его «хаотических биений» и «релаксационных пульсаций» энергетические условия реализации волновой природы развитой пластической деформации (РПД) (Панин В.Е. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение. 1990. - стр 251 с).
Указанный технический результат обеспечивается за счет конструкции устройства. Заявляемое устройство содержит пуансон, матрицу, планетарный деформирующий модуль с рабочей и боковыми поверхностями, снабженный ложементом, выполненным из другого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке с возможностью перемещения вращения. Планетарный деформирующий модуль выполнен в форме однополостного гиперболоида (И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев "Справочник по математике; Москва, 1965 г, стр.228).
Сущность заявляемого устройства поясняется графическим материалом, на котором представлена схема устройства.
На схеме указанными позициями обозначены элементы:
1 - пуансон;
2 - матрица;
3 - планетарный деформирующий модуль с боковой поверхностью А в форме однополосного гиперболоида;
4 - толкатель;
5 - ложемент толкателя;
6 - заготовка.
Заявляемое устройство состоит из пуансона 1, матрицы 2, планетарного деформирующего модуля 3 с боковой поверхностью А, выполненной в форме однополостного гиперболоида, толкателя 4 с ложементом 5.
Устройство работает следующим образом. Заготовку 6 в полости матрицы 2 на планетарном деформирующем модуле 3. Затем производят силовое замыкание перед деформированием путем контакта обкатного пуансона 1 с верхним торцом заготовки 6 и последующей регламентированной ее осадки, после чего производят деформирование заготовки 6 путем обкатывания ее обкатным пуансоном 1, осуществляя регламентированное заполнение металлом заготовки 6 полости матрицы 2.
После силового замыкания устройства обкатной пуансон 1 начинает деформировать заготовку 6; и по мере упрочнения (наклепа) материала заготовки 6 устройство спонтанно (без внешнего воздействия) проходит последовательно следующие стадии: состояние «динамическая неустойчивость», которое характеризуется возрастающим уровнем вибрации всех его элементов; состояние «деформационный резонанс», при котором частота колебаний деформируемой заготовки 6 в 2-7 раз превышает частоту колебаний остальных элементов устройства; состояние «взрывная неустойчивость», при котором планетарный деформирующий модуль 3 совершает нерегламентированные хаотичные разовые т.н. «подскоки»; состояние «нарушение планетарным деформирующим модулем 3 первоначальных гравитационных условий», т.е планетарный деформирующий модуль 3 отрывается от поверхности толкателя 4, который за счет ложемента 5, размещенного в кольцевой канавке на его боковой поверхности, сообщает планетарному деформирующему модулю 3 дополнительный силовой импульс.
На этой стадии деформирования заготовки 6 приводным обкатным пуансоном 1 и бесприводным планетарным деформирующим модулем 3 в ее материале реализуется энергетика волновой природы пластической деформации в виде пластических роторов (вихрей), проникающих на наноуровень (10-9 м) обрабатываемого материала и формирующих в нем феноменологический комплекс структурно-чувствительных характеристик, а именно одновременно высокие пластичность и прочность.
Выполнение планетарного деформирующего модуля 3 с боковой поверхностью А в форме однополостного гиперболоида позволяет на последующих стадиях обработки заготовки 6 пуансоном 1 и планетарным деформирующим модулем 3: «хаотические биения» - «релаксационные пульсации» - «статическое сжатие» создавать в материале заготовки 6 спиральные поля регламентированных напряжений сжатия, а также обуславливает эффект взаимного проскальзывания модуля 3 по поверхности обрабатываемой заготовки 6, в моменты неконтролируемых хаотических биений модуля 3, что резко снижает вероятность возникновения брака в виде т.н. «задиров» и, одновременно, интенсифицирует процесс перемещения пластических роторов (вихрей) по спиралеобразным «жгутам» встречно-направляемых винтовых дислокации, формирующих в материале детали устойчивые поля сжимающих напряжений спиральной формы.
Устройство для сферодинамической обработки штампового инструмента для сферодвижной штамповки, содержащее пуансон, матрицу, планетарный деформирующий модуль, толкатель с рабочей и боковой поверхностями и ложементом, выполненным из упругого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке с возможностью перемещения, отличающееся тем, что планетарный деформирующий модуль выполнен в форме однополостного гиперболоида по его боковой поверхности.
