Устройство для моделирования сферодинамического деформационного упрочнения материалов
Полезная модель относится к оборудованию для моделирования процессов обработки металлов давлением и может быть использовано для получения объемных полуфабрикатов с локально упрочненным структурным состоянием матричного, металла для последующего холодного деформирования и получения прецизионных деталей с заданным уровнем физических свойств.
Устройство для моделирования сферодинамического импульсного пластифицирования материалов, содержащее пуансон, матрицу, сферодинамический модуль, толкатель, при этом пуансон выполнен в форме цилиндра с рабочим выпуклым торцом в форме части тора с центральной глухой полостью, образованного семейством логарифмических спиралей, а модуль выполнен за одно целое с толкателем в форме цилиндра с рабочим выпуклым торцом с центральной глухой полостью в форме двуполостного гиперболоида в форме части тора, образованного семейством логарифмических спиралей, опорная часть пуансона выполнена составной с подпружиненными частями.
1 п. ф-лы, 1 илл.
Полезная модель относится к области обработки материалов давлением и, в частности, к устройствам для моделирования процессов получения образцов с упрочненным состоянием структуры деталей машин и механизмов с заданным уровнем эксплуатационных свойств и может быть использовано при изготовлении нового поколения определяющих деталей агрегатов, сформированных холодным пластическим деформированием.
Известно устройство для сферодинамической нанорезонансной обработки материалов, содержащее пуансон с ложементом из упругого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке на его рабочей поверхностью перемещения в канавке, матрицу, планетарный деформирующий модуль, толкатель (патент РФ 
75969, МПК7 В21Д 37/12).
В результате анализа известного устройства установлено, что, наличие на рабочей поверхности пуансона ложемента не обеспечивает при, деформировании заготовки проникновения механизмов волновой, пластичности в виде роторов (вихрей) в срединные зоны массива материала, что обусловливает в материале готовой детали наличие «застойных» зон с непроработанной исходной структурой.
Известно устройство для сферодинамического объемного наноструктурирования материалов, содержащее пуансон, матрицу, толкатель, нижний сферодинамический модуль, при этом оно снабжено установленной с возможностью возвратно-поступательного движения относительно матрицы траверсой с ложементом и размещенным в нем верхним сферодинамическим модулем, пуансон выполнен цилиндрическим с рабочим выпуклым торцом в форме части тора, образованного семейством логарифмических спиралей, нижний сферодинамический модуль размещен в полости нижнего ложемента, установленного на упругом элементе в полости матрицы, толкатель выполнен с рабочим выпуклым торцом в форме части тора, образованного семейством логарифмических спиралей, и установлен с упором на нижний сферодинамический модуль, пуансон и толкатель установлены с возможностью встречного возвратно-поступательного перемещения.
В результате анализа известного устройства установлено, что выполнение рабочих выпуклых торцев пуансона и толкателя в форме частей торов, образованных семействами логарифмических спиралей не позволяет создавать переменное силовое поле ударных импульсов, формирующих в обрабатываемом материале локальные объемы спиральной формы, в которых материал находится в состоянии «замороженного» состояния, т.е. длительность время сохраняет накопленную интенсивность напряжений сжатия, устойчивую к возникающим знакопеременным напряжения переменной частоты и обеспечивающую сохранение сплошности материала в данных условиях.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в формировании в массиве материала локальных объемов спиральной формы, прочность материала которых значительно выше прочности остального массива материала, причем металл в этих объемах находится в состоянии сжатия (поля сжимающих напряжений), которое сохраняется длительное время в условиях внешних знакопеременных нагрузок переменной частоты.
Технический результат настоящей полезной модели достигается при одновременном воздействии на заготовку со стороны пуансона и толкателя двух частей тора, образованных семейством логарифмических спиралей, при этом определяющую роль в формировании локальных спиральных объемов материала с высокими прочностными свойствами играет фактор выполнения пуансона с составной опорной частью при этом контактирующие торцы элементов опорной части выполнены с глухими полостями в которых размещены упругие элементы одинаковой жесткости, но различной длины.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическим материалом, на котором: на фиг.1 - устройство общий вид.
Устройство для моделирования сферодинамического деформационного упрочнения материалов содержит траверсу 1 с полостью, в которой размещена верхний сферический модуль 2, контактирующий противоположными поверхностями с верхним ложементом 3 и опорой поверхностью пуансона 4. Пуансон 4 составной опорной частью и упругими элементами 11 одинаковой жесткости и различной длины между контактирующими торцами элементов опорной части воздействует своей рабочей поверхностью с заготовкой 5, установленной на рабочей поверхности толкателя 6 с упором на нижний сферодинамический модуль 8, размещенный в полости нижнего ложемента 7, установленного на опорном элементе 9 в полости матрицы 10.
Устройство для моделирования сферодинамического импульсного пластифицирования материалов работает следующим образом: заготовку 5 размещают на рабочей поверхности толкателя 6, затем по направляющей колонне (на графическом материале не обозначена) опускают подвижную траверсу 1 с установленным верхним сферическим модулем 2, верхним ложементом 3 и пуансоном 4 до соприкосновения с заготовкой 5, осуществляя тем самым силовое замыкание сферодинамической деформирующей системы: «подвижная траверса - верхний ложемент -верхний сферический модуль - пуансон - заготовка - толкатель - нижний сферодинамический модуль - нижний ложемент - упругий элемент - неподвижная платформа».
После силового замыкания сферодинамической деформирующей системы подвижной траверсе 1 сообщают реверсивное перемещение от привода (на графическом материале не обозначен), что обеспечивает импульсное деформирование заготовки 5 в условиях реализации эффекта сферодинамики, когда пуансон 4 выполняет роль реактивного источника энергии.
При выполнении пуансона 4 с составной опорной частью, в контактирующих торцах элементов которой выполнены глухие полости с размещенными в них упругими элементами 11 одинаковой жесткости, но различной длины и проведении моделирования процесса сферодинамического деформационного упрочнения путем циклического воздействия пуансона 4 на заготовку 5 происходит образование силового поля ударных импульсов, формирующих в материале локальные объемы спиральной формы, в которых материал находится в состоянии «замороженного» сжатия, т.е. длительное время сохраняет накопленную интенсивность напряжений сжатия, устойчивую к возникающим знакопеременным напряжениям переменной частоты и обеспечивающую сохранение сплошности материала в данных условиях.
Устройство для моделирования сферодинамического деформационного упрочнения материалов, содержащее пуансон, матрицу, толкатель, нижний сферодинамический модуль, установленную с возможностью возвратно-поступательного движения относительно матрицы траверсу с ложементом и размещенным в нем верхним сферодинамическим модулем, при этом пуансон выполнен цилиндрическим с рабочим выпуклым торцом в форме части тора, образованного семейством логарифмических спиралей, и опорной частью, нижний сферодинамический модуль размещен в полости нижнего ложемента, установленного на упругом элементе в полости матрицы, толкатель выполнен с рабочим выпуклым торцом в форме части тора, образованного семейством логарифмических спиралей, и установлен с упором на нижний сферодинамический модуль, а пуансон и толкатель установлены с возможностью встречного возвратно-поступательного перемещения, отличающееся тем, что пуансон выполнен с составной опорной частью, контактирующие торцы элементов которой выполнены с глухими полостями, и в них размещены упругие элементы одинаковой жесткости и различной длины.
