УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ЗАГОТОВОК СДВИГОМ

Полезная модель относится к деформационной обработке металлов и может быть использована для получения ультрамелкозернистых и наноструктурных металлических заготовок с улучшенными физико-механическими свойствами.
Известно устройство (наковальня Бриджмена) для деформации материалов в условиях высоких гидростатических давлений заготовок, состоящее из бойков, имеющих форму усеченного конуса и расположенных соосно. Рабочие поверхности бойков имеют плоскую форму или лунку. Заготовка помещаются между рабочими поверхностями бойков. Затем наковальня Бриджмена с заготовкой помещается на гидропресс и прикладывается давление. Недостатком данного устройства, с точки зрения эффективности формирования ультрамелкозернистой (УМЗ) и нанокритсталлической (НК) структуры материалов, является то, что бойки не имеют привода для приложения деформации сдвига принудительным кручением бойков. Наличие только высоких гидростатических давлений сжатия в 6-8 ГПа не обеспечивает формирования УМЗ и НК структуры в металлах (Е.Н. Граменицкий, А.Р. Котельников, A.M. Батанова, Т.И. Щекина, Л.Ю. Плечов. Экспериментальная и техническая петрология. М.: Научный мир, 2000.416 с.).
Наиболее близким к предложенному устройству является устройство, содержащее электромеханический привод, два бойка в форме усеченных конусов, причем один из бойков-приводной с возможностью вращения относительно вертикальной оси симметрии бойков (Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурыне металлические материалы. Академкнига, 2007 г., 398 с.). Рабочие поверхности бойков плоские. Один из бойков может иметь на рабочей поверхности лунку глубиной 1-2 мм, причем дно лунки параллельно рабочей плоскости бойка. Как правило, при низких уровнях гидростатического давления 2-4 ГПа начинает проявляться эффект проскальзывания (полного или частичного) одного из бойков относительно материала заготовки, а при гидростатическом давлении менее 2 ГПа наблюдается полное проскальзывание бойков, и проведение процесса деформации заготовок сдвигом невозможно. К тому же очевидно, что проявляющийся эффект проскальзывания ограничивает технические возможности устройства.
Задачей изобретения является расширение технических возможностей устройства за счет выполнения специальной формы лунок на рабочих поверхностях бойков. Техническим результатом является улучшение физико-механических свойств заготовки благодаря повышению эффективности деформации.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается устройством для пластической деформации заготовок сдвигом, содержащим два бойка в форме усеченных конусов, расположенных вертикально и соосно, и электромеханический привод, причем один из бойков имеет лунку глубиной 1-2 мм и соединен с приводом с возможностью вращения относительно вертикальной оси симметрии бойков, в котором в отличие от прототипа второй боек также имеет лунку, а рабочие поверхности лунок в бойках имеют вогнутую цилиндрическую или конусообразную форму.
Согласно полезной модели рабочие поверхности лунок в бойках выполнены под углом γ=1-5° относительно рабочей поверхности бойков.
Согласно полезной модели электромеханический привод выполнен с возможностью реверсного вращения.
Создание на рабочих поверхностях бойков вогнутой цилиндрической или конусообразной поверхности или скошенной приводит к следующему. При сжатии исходной заготовки она приобретает форму лунки. При вращении бойка выпуклая форма заготовки оказывает сопротивление проскальзыванию заготовки относительно вогнутых поверхностей лунки. Наряду с этим сопротивление проскальзыванию оказывают и силы трения, возникающие на контактных поверхностях. Совокупность этих эффектов предотвращает проскальзывание при деформировании заготовок сдвигом во всем диапазоне гидростатических давлений от 1 до 8 ГПа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, на фиг. 2(а, б, в) - формы лунок в бойках.
Устройство (фиг. 1) содержит верхний неподвижный боек 1, нижний приводной боек 2, электромеханический привод нижнего бойка 3. Нижний приводной боек 2 и верхний боек 1 установлены соосно. Между ними располагается заготовка 4. Рабочие поверхности 5 лунок в бойках (фиг. 2) могут быть выполнены: а) цилиндрической формы, б) конусообразной формы, в) со скошенной поверхностью.
Устройство работает следующим образом. На рабочую поверхность нижнего бойка 2 устанавливается обрабатываемая заготовка 4, после этого прикладывается давление от пресса, на который установлено устройство. Заготовка 4 деформируется и принимает форму лунки. Далее посредством электромеханического привода 3 придается вращательное движение нижнего бойка 2 относительно вертикальной оси симметрии бойков. Направление вращения приводного бойка осуществляется как против, так и по часовой стрелке. При вращении нижнего приводного бойка осуществляется деформация заготовки сдвигом.
Таким образом, предложенное устройство позволяет осуществлять эффективную деформацию заготовки сдвигом и обеспечивать улучшение физико-механических свойств обрабатываемого материала.