УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Полезная модель относится к области обработки материалов давлением, а именно к обработке металлов и сплавов поверхностным пластическим деформированием, преимущественно, ультразвуковым и ударно-импульсным воздействием, обеспечивающим формирование смешанной микро- и макротопографии.
Известно устройство для ударно-импульсной обработки, содержащее стакан, с одной стороны которого расположен источник ударных импульсов, а с противоположной - индентор. Стакан коаксиально установлен в корпусе с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения относительно обрабатываемой поверхности, причем корпус снабжен кронштейном для крепления указанного устройства (см. пат. РФ №105608, В24В 39/00).
Недостатком известного устройства является невысокая износостойкость поверхностей металлов и сплавов. Это обусловлено тем, что в результате обработки поверхностей колебаниями только от источника ударных импульсов формируется макротопография поверхности, характеризующаяся максимальной маслоемкостью, но минимальными маслоудерживающими свойствами.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является устройство для ультразвуковой обработки материалов, содержащее последовательно размещенные в стакане упругий элемент, магнитострикционный преобразователь, волновод и концентратор с установленным на его торце индентором (см. пат. РФ №2282525, В23К 20/10, В24В 39/00, В24В 1/04, В23В 37/00, В29С 65/08).
Недостатком данного устройства является невысокая износостойкость поверхностей металлов и сплавов. Это обусловлено тем, что в результате обработки поверхностей только воздействием ультразвуковых колебаний образуется микротопография поверхности, характеризующаяся максимальными маслоудерживающими свойствами, но минимальной маслоемкостью.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении износостойкости поверхностей металлов и сплавов.
Технический результат заключается в формировании смешанной микро- и макротопографии поверхности с оптимальным сочетанием максимальной маслоемкости и максимальных маслоудерживающих и контактных свойств за счет воздействия на поверхность металлов и сплавов одновременно двух типов колебаний: ультразвуковых колебаний и низкочастотных, создаваемых источником ударных импульсов.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для обработки поверхностей металлов и сплавов, преимущественно, ультразвуковым и ударно-импульсным воздействием, содержащем последовательно размещенные в стакане упругий элемент, магнитострикционный преобразователь, волновод и концентратор с установленным на его торце индентором, согласно изменению, стакан коаксиально установлен в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно обрабатываемой поверхности, а в корпусе установлен источник ударных импульсов с возможностью импульсного воздействия на внешний торец стакана со стороны упругого элемента, причем снаружи корпус снабжен кронштейном для крепления к суппорту станка, а индентор на торце концентратора установлен с возможностью поворота и жесткой фиксации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображено заявляемое устройство для обработки поверхностей металлов и сплавов.
Устройство для обработки поверхностей металлов и сплавов содержит последовательно размещенные в стакане 1 упругий элемент 2, магнитострикционный преобразователь 3, волновод 4, концентратор 5, поворотное устройство 6 и индентор 7, установленный на торце поворотного устройства 6 с возможностью поворота и жесткой фиксации. Стакан 1 коаксиально установлен в корпусе 8 с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим 9 относительно обрабатываемой поверхности (на фиг. не показана). В корпусе 8 установлен источник ударных импульсов 10 с возможностью импульсного воздействия на внешний торец стакана 1 со стороны упругого элемента 2. В качестве источника ударных импульсов 10 может быть использован стандартный источник от пневматического пистолета, кулачковый механизм и др. Снаружи корпус 8 снабжен кронштейном 11 для крепления к суппорту станка (на фиг. не показан). Такое конструктивное выполнение заявляемого устройства позволяет воздействовать на обрабатываемую поверхность двумя типами колебаний: ультразвуковыми колебаниями и низкочастотными, создаваемыми источником ударных импульсов. Это обеспечивает формирование на обрабатываемых материалах смешанной микро- и макротопографии поверхности, характеризующейся оптимальным сочетанием максимальной маслоемкости и максимальных маслоудерживающих и контактных свойств, что приводит к повышению износостойкости поверхностей металлов и сплавов.
Устройство для обработки поверхностей металлов и сплавов работает следующим образом.
Заявляемое устройство с помощью кронштейна 11 устанавливают в суппорте станка. Посредством поворотного устройства 6 индентору 7 задают требуемый угол поворота относительно обрабатываемой поверхности. Затем с помощью рукояток управления (на фиг. не показаны) станка устройство для обработки поверхностей металлов и сплавов подают в направлении к обрабатываемой поверхности до тех пор, пока индентор 7 не соприкоснется с поверхностью металла или сплава. Для приложения индентору 7 определенного статического усилия, сохраняемого на протяжении всей обработки, заявляемое устройство продолжают подавать в том же направлении так, что индентор 7 оказывает давление на обрабатываемую поверхность, в результате чего происходит сжатие упругого элемента 2. Далее с генератора (на фиг. не показан) на обмотку магнитострикционного преобразователя 3 подают переменное напряжение, вызывающее в преобразователе 3 колебания ультразвуковой частоты, которые передаются последовательно через резонансный волновод 4, концентратор 5 и индентор 7 на обрабатываемую поверхность. Индентор 7, воздействуя на обрабатываемую поверхность ультразвуковыми колебаниями, формирует микротопографию поверхности. Одновременно источник ударных импульсов 10, расположенный в корпусе 8, начинает импульсно воздействовать на внешний торец стакана 1, коаксиально установленного в корпусе 8 с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно обрабатываемой поверхности. Под действием импульсного воздействия стакан 1 перемещается к обрабатываемой поверхности по направляющим 9, сжимая при этом упругий элемент 2. Это приводит к увеличению давления индентора 7 на обрабатываемую поверхность так, что рабочая часть индентора 7 внедряется в материал, формируя макротопографию поверхности. Далее стакан 1 с размещенным в нем упругим элементом 2 возвращаются в исходное состояние. Давление на индентор 7 со стороны упругого элемента 2 уменьшается и индентор 7 выходит из обрабатываемой поверхности. Перемещая заявляемое устройство по всей поверхности металлов и сплавов, обработку ведут аналогично вышеописанному. В процессе обработки индентор 7 одновременно совершает два типа колебаний: ультразвуковое и низкочастотное. Соотношение частот подбирается таким образом, чтобы в данной системе не наблюдалось биения.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить износостойкость поверхностей металлов и сплавов за счет формирования смешанной микро- и макротопографии поверхности, обладающей оптимальными маслоемкостью, маслоудерживающими и контактными свойствами.