Устройство для сферодинамической нанорезонансной обработки материалов

Полезная модель относится к устройствам для обработки металлов давлением и, в частности, к устройствам для холодного пластического деформирования и может быть использовано при изготовлении наноструктурированных деталей машин и механизмов.

Полезная модель позволяет формировать в материале феноменологический комплекс физических характеристик за счет реализации пластических роторов (вихрей) волновой пластической деформации, проникающих на наноуровень обрабатываемого материала.

Снабжение пуансона 1 ложементом 5, выполненным из упругого материала в форме листа Мебиуса и размещенным в кольцевой канавке рабочей поверхности пуансона 1 с возможностью перемещения в ней, обуславливает волнообразный характер контакта пуансона 1 с обрабатываемой заготовкой 6, что регламентирует переход деформирующей системы: «пуансон 1 - матрица 2 - модуль 3, заготовка 5 - толкатель 4» - в состояние деформационного резонанса и реализует волновые механизмы пластической деформации, проникающие на наноуровень обрабатываемого материала, 2 илл.

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 т.н. «умных» материалов, сформированных пластическим деформированием.

Известно устройство для сферодинамического формообразования (патент РФ №2063285, Кл. В21Д 37/12, B21J 5/08, 1996 г.- прототип), содержащее пуансон, матрицу, планетарный деформирующий модуль, толкатель.

Недостаток устройства следующий:

- невозможность обеспечения и регламентированного поддержания в течение всего рабочего цикла обработки волнообразного характера контакта модуля и заготовки, исключающего спонтанное возникновение ударных импульсов пластической обработки.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении качества наноструктурирования материала получаемых деталей.

Решение задачи достигается тем, что пуансон снабжен ложементом, выполненным из упругого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке, выполненной на рабочей поверхности пуансона с возможностью перемещения в канавке.

Фиг.1 - представлено устройство в рабочем положении;

Фиг.2 - представлен ложемент в форме листа Мебиуса.

Устройство для сферодинамической нанорезонансной обработки материалов

содержит пуансон 1 с ложементом 5, размещенным в кольцевой канавке на рабочей поверхности пуансона 1 с возможностью перемещения в канавке и выполненным из упругого материала в форме листа Мебиуса (И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев «Справочник по математике», Москва, 1965 г., стр. 432), матрицу 2, планетарный деформирующий модуль 3, толкатель 4.

Устройство работает следующим образом.

Заготовку 6 размещают на модуле 3 и фиксируют в полости матрицы 2 пуансоном 1 с упором на толкатель 4. Деформируют заготовку путем предварительной осадки и последующего обкатывания пуансоном 1 на модуле 3, при этом деформирующая система в течение рабочего цикла последовательно проходит следующие стадии:

- «динамическая неустойчивость»;

- «деформационный резонанс»;

- «нарушение гравитационных условий модулем («всплывание модуля»)»;

- «хаотические биения модуля»;

- «периодические пульсации модуля»;

- «релаксационное обкатывание модуля».

Снабжение пуансона 1 ложементом 5 обеспечивает волнообразный характер взаимодействия пуансона 1 с заготовкой 6 (т.н. «перемещаемая волна Мебиуса»), что прямым образом определяет всю динамику возникновения и развития механизмов волновой природы пластической деформации - пластических роторов (вихрей).

Внесение дополнительного волнового механизма пространственного перемещения деформирующего импульса со стороны ложемента 5 пуансона 1 резко повышает энергетику процесса обработки и, как следствие, эффективность наноструктурирования материала заготовки за счет «лавинообразного» зарождения пластических роторов (вихрей) в зонах материала со стороны рабочей поверхности пуансона 1, благодаря свойству листа Мебиуса - создавать винтовое перемещение импульса по его замкнутой поверхности.

Устройство для сферодинамической нанорезонансной обработки материалов, содержащее пуансон с рабочей поверхностью, матрицу, планетарный деформирующий модуль, толкатель, отличающееся тем, что пуансон снабжен ложементом, выполненным из упругого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке, выполненной на рабочей поверхности пуансона, с возможностью перемещения в канавке.