Выглаживатель с комплексной системой охлаждения

Полезная модель относится к методам обработки конструкционных материалов поверхностным пластическим деформированием (ППД), в частности к инструментам - выглаживателям.
Известно, что в процессе пластического деформирования поверхностного слоя деталей в результате трения происходит нагрев инденторов, что приводит к износу выглаживающих элементов и уменьшению степени и глубины наклепа и увеличивает шероховатость поверхности, а также влияет на остаточные напряжения.
Известно, что для охлаждения выглаживателей применяют принудительное охлаждение смазывающе-охлаждающими технологическими средствами (СОТС) [Выглаживающий инструмент с охлаждением индентора. Патент RU №129443, МПК В24В 39/04, опубл. 27.06.2013].
Однако предлагаемое решение имеет ряд недостатков: необходимость использования постоянно пополняемой дорогостоящей СОТС, являющейся небезопасной в экологическом отношении.
Известен также способ снижения контактной температуры индентора путем установки дополнительного радиатора на инструменте [Резников А.Н. Тепловые процессы в технологических системах / А.Н. Резников, Л.А. Резников. - М.: Машиностроение, 1990. - С. 285.]. Однако навесной радиатор не всегда может быть использован из-за формы обрабатываемых деталей и, кроме того, охлаждение индентора происходит лишь за счет физических процессов: теплопроводности, конвекции и излучения.
При регулировании теплоотвода при ППД предлагается применение фазовых переходов первого рода, в связи с тем, что количество теплоты, поглощаемой за счет использования фазовых переходов первого рода, может быть несоизмеримо выше количества теплоты, удаляемой из зоны контакта рабочей поверхности инструмента с заготовкой и стружкой за счет теплопроводности, кондуктивного теплообмена и излучения. Эффективность теплоотвода достигается за счет изменения фазового состояния жидкого теплоносителя. Большая скрытая теплота парообразования жидкости, используемой для охлаждения, позволяет снимать более высокие тепловые потоки по сравнению с традиционными методами.
Технической задачей является повышение теплопередачи, стабилизация температуры выглаживания и как следствие - повышение его стойкости и улучшение качества обработанной поверхности детали.
Техническая задача достигается тем, что выглаживатель содержит корпус, расположенные в нем индентор со сменной рабочей частью, комплексную систему охлаждения, состоящую из тепловой трубы, зона кипения которой располагается в середине медной втулки, а зона конденсации в середине камеры с твердым легкоплавким веществом.
Индентор закреплен в корпусе с помощью уплотнителя индентора, а камера с помощью уплотнителя камеры.
На фиг. представлен выглаживатель с заготовкой.
Выглаживатель включает корпус 3, расположенные в нем индентор 2 со сменной рабочей частью (на фиг. не обозначена), комплексную систему охлаждения (на фиг. не обозначена), состоящую из тепловой трубы 6, зона кипения 9 которой располагается в середине медной втулки 4, а зона конденсации 10 в середине камеры 7 с твердым легкоплавким веществом, причем индентор 2 и камера 7 закреплены в корпусе с помощью уплотнителей 5, 8 соответственно.
Заготовка 1 представлена как пример обрабатываемого материала.
Для работы устройства в камере 7 размещают легкоплавкий сплав, например, сплав Розе, а тепловую трубу 6 заполняют легкокипящей жидкостью (например, вода, спирт, ацетон). При работе индентора 2 тепло от него через медную втулку 4 передается тепловой трубе 6. Жидкость вскипает и полученное тепло передается к легкоплавкому веществу. Процесс плавления вещества происходит при постоянной температуре. При этом тепло передается к корпусу 3 выглаживателя. В процессе непрерывного перехода тепла от индентора 2 через тепловую трубу 6 в легкоплавкое вещество, которое плавится при постоянной температуре, осуществляется термостабилизация процесса поверхностного пластического деформирования (ППД) конструкционных материалов заготовки 1. В результате значительно уменьшается износ индентора 2 и, как следствие, увеличивается его стойкость и улучшается качество обработанной поверхности детали.