УСТРОЙСТВО ДЛЯ СФЕРОДИНАМИЧЕСКОГО ПЛАСТИФИЦИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области обработки материалов давлением и, в частности, к устройствам для повышения технологической пластичности материалов заготовок для последующего их холодного деформирования и получения деталей.
7
Известно устройство для сферодинамической нанорезонансной обработки материалов, содержащее пуансон ложементом из упругого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке на рабочей его поверхности с возможностью перемещения в канавке, матрицу, планетарный деформирующий модуль, толкатель (пат. РФ №75969, МПК В21Д 37/12).
В результате анализа известного устройства установлено, что наличие на рабочей поверхности пуансона ложемента не обеспечивает при деформировании заготовки энергосиловых условий реализации механизмов развитой пластической деформации (РПД) по причине невозможности обеспечения и регламентированного поддержания в течение всего рабочего цикла обработки волнообразного характера контакта пуансона и матрицы, исключающего спонтанное возникновение ударных импульсов пластической обработки.
7
Известно устройство для сферодинамической нанорезонансной обработки материалов, содержащее пуансон, матрицу, планетарный деформирующий модуль, толкатель с рабочей и боковой поверхностями снабженный ложементом, выполненным из упругого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке, выполненной на боковой поверхности толкателя, с возможностью перемещения (пат. РФ №76832, МПК 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 заготовки, однако характер создаваемых импульсов с т.з. их интенсивности во времени в процессе деформирования не обеспечивает образование в материале апсампблей спиральных взаимозамкнутых дислокации, обеспечивающих аккумулирование подводимой энергии деформирования и повышения технологической пластичности материала при последующем холодном деформировании и получении деталей.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в регламентированном снижении предела текучести материала заготовки после обработки с помощью заявленного устройства за счет того, что деформирование в нем заготовки создает энергетические условия для реализации эффекта Баушингера, обеспечивающего «запоминание» материалом «истории» его нагружения и аккумулирования подводимой к нему энергии внешнего силового воздействия в структурных массивах деформируемого материала определенной пространственной морфологии (Хоникомб Р. Пластическая деформация материалов. М.: Наука, 1965-112 с.).
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для сферодинамического пластифицирования материалов, содержащем пуансон с конической рабочей поверхностью, матрицу, планетарный деформируемой модуль, толкатель с рабочей и боковой поверхностями снабженной ложементом, выполненным из упругого материала в форме листа Мебиуса, размещенного в кольцевой канавке, выполненной на боковой поверхности толкателя, с возможностью перемещения вращения, новым является то, что пуансон выполнен с конической рабочей поверхностью с кольцевой канавкой, матрица выполнена с кольцевым выступом, поперечный профиль которого эквидистантен поперечному профилю кольцевой канавки пуансона, пуансон и матрица установлены с возможностью контакта кольцевой канавки пуансона при совершении им обкатывания в процессе деформирования заготовки с кольцевой канавкой матрицы.
Сущность заявленного устройства поясняется графическим материалом, на котором представлена схема устройства.
На схеме указанными позициями обозначены следующие элементы:
1 - пуансон;
2 - матрица;
3 - планетарный деформирующий модуль;
4 - толкатель;
5 - ложемент толкателя;
6 - кольцевая канавка на рабочей поверхности пуансона;
7 - кольцевой выступ на матрице;
8 - заготовка.
Заявленное устройство состоит из пуансона 1 с конической рабочей поверхностью А, на которой выполнена кольцевая канавка 6, матрицы 2 с полостью и кольцевым выступом 7, поперечный профиль которого эквидистантен поперечному профилю кольцевой канавки 6, выполненной на конической рабочей поверхности А пуансона 1.
В полости матрицы 2 размещены последовательно друг на друге планетарный деформирующий модуль 3 и толкатель 4 с ложементом 5. Заявленное устройство работает следующим образом.
В течение рабочего цикла получения готовой детали после силового замыкания устройства обкатной пуансон 1 начинает деформировать заготовку 8; и по мере упрочнения (наклепа) материала заготовки 8 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 8 в 2-7 раз превышает частоту колебаний остальных элементов устройства; состояние «взрывная неустойчивость», при котором планетарный деформирующий модуль совершает нерегламентированные хаотичные разовые т.н. «подскоки».
В процессе деформирования заготовки 8 планетарным деформирующим модулем 3 и пуансоном 1, последний, обкатываясь своей рабочей поверхностью А с выполненной на ней кольцевой канавкой 6, контактирует с матрицей 2. При обкатывании канавка 6 контактирует с кольцевым выступом 7 матрицы 2 и в момент перехода всей деформирующей системы из состояния «динамической неустойчивости» в состояние «деформационного резонанса» канавка 6 и выступ 7 образует «временный демпфер», который регламентирует поведение планетарного деформирующего модуля 3 в его хаотичных разовых «подскоков».
Выполнение кольцевого выступа 7 на матрице 2 с поперечным профилем эквидистантным поперечному профилю кольцевой канавки 6 пуансона 1 обеспечивает в момент перехода деформирующей системы от состояния «динамической неустойчивости» к состоянию «деформационного резонанса» постоянство зазора между дном кольцевой канавки 6 и вершиной кольцевого выступа 7 в течение всего этого момента, что обеспечивает регламентированное демпфирование нерегламентированных подскоков планетарного деформирующегомодуля 3.
Регламентированное поведение планетарного деформирующего модуля 3 момент перехода всей деформирующей системы от состояния «динамической неустойчивости» к состоянию «деформационного резонанса», при котором реализуется кинетика пластифицирования материала заготовки 8 за счет вышеприведенных элементов (кольцевая канавка 6 пуансона 1 и кольцевой выступ 7 матрицы 2) определенной геометрии обеспечивает высокий уровень пластифицирования матричного металла заготовки 8 по всему ее объему.