Устройство для сферодинамической обработки материалов

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. Устройство для сферодинамической обработки материалов содержит пуансон, матрицу и планетарный деформирующий модуль, выполненный в форме вытянутого эллипсоида вращения со стороны рабочей поверхности и сплющенного эллипсоида вращения со стороны опорной поверхности. Выполнение модуля в форме вытянутого эллипсоида вращения со стороны рабочей поверхности и сплющенного эллипсоида вращения со стороны его опорной поверхности обусловливает резкую интенсификацию механизмов пластической деформации в виде пластических роторов (вихрей) и ротационных механизмов (мод) пластичности, проникающих на наноуровень обрабатываемого материала. Кроме того, указанная геометрия рабочей и опорной поверхностей значительно ускоряет процесс накопления материалом заготовки вносимой энергии деформирования, что существенно увеличивает длительность стадии деформационного резонанса деформирующей системы, повышая тем самым степень наноструктурирования материала заготовки.

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 получения материала деталей с высокой степенью его наноструктурирования за один рабочий цикл.

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

Решение задачи достигается тем, что планетарный деформирующий модуль выполнен в форме вытянутого эллипсоида вращения, со стороны рабочей поверхности и сплющенного эллипсоида вращения со стороны опорной поверхности.

Фиг.1 - представлено устройство в рабочем положении;

Устройство для сферодинамической обработки материалов содержит пуансон 1, матрицу 2, планетарный деформирующий модуль 3, выполненный в форме вытянутого эллипсоида вращения со стороны рабочей поверхности - А, и сплющенного эллипсоида вращения со стороны опорной поверхности - В, (И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев «Справочник по математике», Москва, 1965 г., стр.229), 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».

Выполнение модуля 3 в форме вытянутого эллипсоида вращения со стороны рабочей поверхности и сплющенного эллипсоида вращения со стороны его опорной поверхности обуславливает резкую интенсификацию механизмов пластической деформации в виде пластических роторов (вихрей) и ротационных механизмов (мод) пластичности, проникающих на наноуровень обрабатываемого материала. Кроме того, указанная геометрия рабочей и опорной поверхностей значительно ускоряет процесс накопления материалом заготовки 6 вносимой энергии деформирования, что существенно увеличивает длительность стадии деформационного резонанса деформирующей системы, повышая тем самым степень наноструктурирования материала заготовки 6.

Устройство для сферодинамической обработки материалов, содержащее пуансон, матрицу, планетарный деформирующий модуль, толкатель, отличающееся тем, что планетарный деформирующий модуль выполнен в форме вытянутого эллипсоида вращения со стороны рабочей поверхности и сплющенного эллипсоида вращения со стороны его опорной поверхности.