устройство бещекова для торсионной сферодинамической обработки материалов

Формула изобретения

Устройство для торсионной сферодинамической обработки материалов, содержащее пуансон с рабочей поверхностью, матрицу с полостью, толкатель и планетарный деформирующий флуктуационный модуль, размещенный на толкателе с тремя степенями свободы и выполненный в форме усеченного конуса, расположенное со стороны пуансона верхнее основание которого имеет выпуклую форму, а расположенное со стороны толкателя нижнее основание выполнено с плоской опорной площадкой и сопряженным с ней кольцевым участком выпуклой формы, отличающееся тем, что оно снабжено релаксатором упругих напряжений и полым гравитационным резонатором, выполненным в виде герметичной упругой оболочки, частично заполненной жидкостью с ферромагнитными свойствами, планетарный деформирующий флуктуационный модуль выполнен составным из двух частей, сопряженных по горизонтальной плоскости, проходящей через его центр тяжести, и имеющих на поверхностях сопряжения выемки, расположенные по оси симметрии модуля с образованием полости, в которой свободно установлен полый гравитационный резонатор, при этом поверхность выемки части модуля, обращенной к пуансону, выполнена с образующей в форме кривой Улитка Паскаля, а поверхность выемки обращенной к толкателю части модуля выполнена с образующей в форме кривой Улитка Паскаля и эпициклоиды, сопряженных между собой с образованием переходных участков, расположенных по окружности симметрично относительно вертикальной оси устройства, и заполнена магнитной жидкостью, уровень которой расположен в плоскости, проходящей через вершины переходных участков, релаксатор упругих напряжений выполнен в виде кольцевого выступа на обращенной к пуансону поверхности матрицы, расположенной за пределами ее полости, и ответного кольцевого паза на рабочей поверхности пуансона, поверхности упомянутых кольцевых выступа и паза выполнены с образующими в форме кривой Улитка Паскаля, имеющими разные радиусы кривизны, и расположены с кольцевым зазором в плоскости, проходящей через упомянутую поверхность матрицы, и смещением по вертикальной оси устройства, величина которого определена следующим выражением

Q = (3..5)K,

где Q - величина смещения по вертикальной оси устройства поверхностей кольцевых выступа и паза релаксатора упругих напряжений, мм;

K - величина кольцевого зазора между поверхностями выступа и паза релаксатора, мм,

поверхности верхнего основания модуля и кольцевого участка выпуклой формы нижнего основания выполнены с образующей в форме кривой Улитка Паскаля, плоская опорная площадка нижнего основания модуля выполнена с диаметром, величина которого определена из следующего выражения:

D_о.п.м = Y - а,

где D_о.п.м - диаметр плоской опорной площадки нижнего основания модуля, мм;

Y - наибольший размер проекции полости модуля на горизонтальную плоскость, мм;

а - диаметр окружности, проходящей через переходные участки полости модуля, мм,

а обращенная к модулю поверхность толкателя выполнена с плоской опорной площадкой и сопряженным с ней кольцевым участком сферической формы, причем диаметр упомянутой плоской опорной площадки толкателя составляет от 0,7 до 0,8 от диаметра плоской опорной площадки нижнего основания модуля.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к области обработки металлов давлением, в частности к устройствам для холодной пластической обработки материалов, и может быть использовано для получения деталей с феноменологическими /отсутствующими в природе/ физическими характеристиками, а именно: базовых деталей нового поколения анализаторов крови на СПИД; корпусов резервуаров для длительного хранения консервантов плазмы крови; базового элемента имплантатов эндопротезов двигательных механизмов человеческого тела; контактных индентеров определения типа аномальных новообразований тканевых клеток молочной железы; каталитических модулей ускорения созревания аминокислот при брожении белковых биомасс; релаксационных державок при обработке драгоценных камней; нового поколения датчиков давления и расходометров для нефте-, газо- и водопроводов; контрольно-измерительной аппаратуры летательных аппаратов; гравитационных фильтров очистки питьевой воды; инструмента финишной обработки кож, типа "замша", "нубок"; инструмента формирования декоративных текстур при изготовлении мебели; ударных элементов в машинах ремонта покрытия автодорог; нового поколения базовых элементов биокорректоров-нейтрализаторов энергополя человека; нового поколения модулей защиты от электромагнитного поля трубок сотовых телефонов; нового поколения модулей-генераторов вихревого торсионного поля картин категории "торосфероэкодизайн"; нового поколения биологически активных косметических препаратов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для торсионной сферодинамической обработки материалов, содержащее пуансон с рабочей поверхностью, матрицу с полостью, толкатель и планетарный деформирующий флуктуационный модуль, размещенный на толкателе с тремя степенями свободы и выполненный в форме усеченного конуса, расположенное со стороны пуансона верхнее основание которого имеет выпуклую форму, а расположенное со стороны толкателя нижнее основание выполнено с плоской опорной площадкой и сопряженным с ней кольцевым участком выпуклой формы /RU 2063285 C1, 10.07.96, B 21 D 37/12/.

Недостатки устройства следующие: невозможность реализации механизмов развития пластической деформации при холодном пластическом низкоэнергетическом деформировании; невозможно в процессе обработки металла заготовки перевода ее в состояние динамической неустойчивости и регламентированного выведения из этого состояния; невозможность формирования в процессе холодного пластического деформирования феноменологического /отсутствующего в природе/ комплекса физических характеристик материала; невозможность в процессе пластического деформирования механизмам пластической деформации проникать до микроуровня и формировать структурно-информационное поле в материале, длительно сохраняющее информацию, вносимую в материал при его деформировании; невозможность активного воздействия на структуру металла заготовки в процессе ее формообразования.

Задача, решаемая изобретением, заключается в расширении технологических возможностей устройства с точки зрения гаммы обрабатываемых материалов и повышении регламентации режима его работы.

Поставленная задача решается тем, что известное устройство для торсионной сферодинамической обработки материалов, содержащее пуансон с рабочей поверхностью, матрицу с полостью, толкатель и планетарный деформирующий флуктуационный модуль, размещенный на толкателе с тремя степенями свободы и выполненный в форме усеченного конуса, расположенное со стороны пуансона верхнее основание которого имеет выпуклую форму, а расположенное со стороны толкателя нижнее основание выполнено с плоской опорной площадкой и сопряженным с ней кольцевым участком выпуклой формы, согласно изобретению снабжено релаксатором упругих напряжений и полым гравитационным резонатором, выполненным в виде герметичной упругой оболочки, частично заполненной жидкостью с ферромагнитными свойствами, планетарный деформирующий флуктуационный модуль выполнен составным из двух частей, сопряженных по горизонтальной плоскости, проходящей через его центр тяжести, и имеющих на поверхностях сопряжения выемки, расположенные по оси симметрии модуля с образованием полости, в которой свободно установлен полый гравитационный резонатор, при этом поверхность выемки части модуля, обращенной к пуансону, выполнена с образующей в форе кривой Улитка Паскаля, а поверхность выемки обращенной к толкателю части модуля выполнена с образующей в форме кривой Улитка Паскаля и эпициклоиды, сопряженных между собой с образованием переходных участков, расположенных по окружности симметрично относительно вертикальной оси устройства, и заполнена магнитной жидкостью, уровень которой расположен в плоскости, проходящей через вершины переходных участков, релаксатор упругих напряжений выполнен в виде кольцевого выступа на обращенной к пуансону поверхности матрицы, расположенной за пределами ее полости, и ответного кольцевого паза на рабочей поверхности пуансона, поверхности упомянутых кольцевых выступа и паза выполнены с образующими в форме кривой Улитка Паскаля, имеющими разные радиусы кривизны, и расположены с кольцевым зазором в плоскости, проходящей через упомянутую поверхность матрицы, и смещением по вертикальной оси устройства, величина которого определена следующим выражением:

Q = (3..5)K,

где Q - величина смещения по вертикальной оси устройства поверхностей кольцевых выступа и паза релаксатора упругих напряжений, мм;

K - величина кольцевого зазора между поверхностями выступа и паза релаксатора, мм;

поверхности верхнего основания модуля и кольцевого участка выпуклой формы нижнего основания выполнены с образующей в форме кривой Улитка Паскаля, плоская опорная площадка нижнего основания модуля выполнена с диаметром, величина которого определена из следующего выражения:

D_о.п.м. = J - а,

где D_о.п.м. - диаметр плоской площадки нижнего основания модуля, мм;

J - наибольший размер проекции полости модуля на горизонтальную плоскость, мм;

a - диаметр окружности, проходящий через переходные участки полости модуля, мм,

а обращенная к модулю поверхность толкателя выполнена с плоской опорной площадкой и сопряженным с ней кольцевым участком сферической формы, причем диаметр упомянутой плоскости опорной площадки толкателя составляет от 0,7 до 0,8 от диаметра плоской опорной площадки нижнего основания модуля.

Изобретение поясняется графическими материала, где на фиг. 1 - представлено устройство в исходном положении; на фиг. 2 - то же, в состоянии спонтанных флуктуаций модуля; на фиг. 3 представлен модуль с гравитационным резонатором в исходном положении; на фиг. 4 представлен гравитационный резонатор в состоянии покоя; на фиг. 5 - то же, в состоянии упругого сжатия; на фиг. 6 представлен релаксатор упругих напряжений; на фиг. 7 - представлен толкатель.

Устройство для торсионной сферодинамической обработки материалов содержит обкатной пуансон 1 с расположенным на его рабочей поверхности кольцевым пазом 2, поверхность которого выполнена с образующей в форме кривой Улитка Паскаля. Соосно с пуансоном установлена матрица 3 с полостью и кольцевым выступом 4, выполненным на обращенной к пуансону поверхности, расположенной за пределами полости. Кольцевой выступ 4 расположен в кольцевом пазу 2 пуансона с неравномерным зазором, в котором размещена вязкая смазочная жидкость 5.

Упомянутый неравномерный зазор получен за счет того, что поверхности кольцевых выступа 4 и паза 2 выполнены с образующими в форме кривой Улитка Паскаля, имеющими разные радиусы кривизны, и расположены с кольцевым зазором (K) в плоскости, проходящей через упомянутую выше поверхность матрицы, обращенную к пуансону. Кроме того, поверхности выступа 4 и паза 2 смещены один относительно другого по вертикальной оси устройства.

В полости матрицы расположен планетарный деформирующий флуктуационный модуль 6, выполненный составным из двух частей A и B, сопряженных по горизонтальной плоскости C, проходящей через его центр тяжести. Модуль 6 выполнен с полостью 7, заполненной магнитной жидкостью 8. Полость 7 образована выемками на поверхностях сопряжения частей модуля, расположенными по оси симметрии модуля. Поверхность выемки части A имеет образующую в форме кривой Улитка Паскаля, а поверхность выемки части B - образующую в форме кривой Улитка Паскаля, сопряженной с эпициклоидой с образованием переходных участков 9, расположенных симметрично относительно вертикальной оси устройства. Уровень магнитной жидкости 8 находится в плоскости, проходящей через вершины переходных участков 9. В полости 7 модуля 6 свободно установлен полый гравитационный резонатор 10 в виде герметичной упругой оболочки, частично заполненной жидкостью 11 с ферромагнитными свойствами.

Модуль 6 размещен на толкателе 12, контактирующая с модулем поверхность которого выполнена с опорной площадкой 13 и охватывающим ее кольцевым участком сферической формы 14.

Модуль 6 имеет форму усеченного конуса, верхнее основание 15 которого выполнено с образующей в форме кривой Улитка Паскаля. Нижнее основание модуля 6 выполнено с плоской опорной площадкой 16 и кольцевым участком 17, имеющим образующую в форме кривой Улитка Паскаля. Диаметр плоской опорной площадки 13 толкателя 12 составляет от 0,7 до 0,8 от диаметра плоской опорной площадки 16 модуля 6.

Устройство работает следующим образом.

Заготовку 18 с нанесенной на ее поверхность смазкой размещают на модуле 6 и фиксируют в полости матрицы 3 между пуансоном 1 и модулем 6. Затем пуансон 1 перемещают вниз и производят регламентированную торцевую осадку заготовки 18. После этого с пуансона 1 снимают усилие осадки, сохраняя взаимный контакт между пуансоном 1, заготовкой 18 и модулем 6, при этом пуансон 1 переводят в контакт с матрицей в зоне ее кольцевого выступа 4 и кольцевого паза 2 пуансона. Затем к пуансону 1 прикладывают усилие обкатки, производят деформирование заготовки 18, при этом по мере повышения суммарной степени деформации материала заготовки 18 производят круговое /в горизонтальной плоскости/ перемещение модуля 6, контактирующего с заготовкой 18. При круговых перемещениях модуля 6 магнитная жидкость 8 начинает растекаться по стенкам полости 7, создавая вихревое энергетическое поле, а полый гравитационный резонатор 10, обладающий вихревым магнитным полем, с ферромагнитной жидкостью 11 начинает перекатываться без скольжения по стенкам полости 7 модуля 6, жидкость 11 резонатора 10 под действием сил гравитации увлекает его в перемещение по полости 7 модуля 6, что стимулирует энергетику динамического неустойчивого положения модуля 6 относительно толкателя 12. Достигая боковых стенок полости 7, резонатор 9 создает дополнительный момент опрокидывания модуля 6 - Мр, который переводит модуль 6 в состояние динамической неустойчивости. При ускоренном колебании модуля 6 резонатор 10 начинает совершать хаотические ударные перемещения о стенки полости 7 модуля 6. Упругая стенка /фиг. 4/ оболочки резонатора 10 по мере сближения со стенкой полости 7 деформируется под действием ударного импульса P_ув /фиг. 5/. Жидкость 11 переводится в состояние гидравлического удара, создавая на противоположную стенку полости резонатора 10 регламентированное поле нагрузки q_г.у. и регламентированно деформирует эту зону оболочки резонатора 10. Возвращаясь к первоначальному положению /форме/, эта зона оболочки сама воздействует на жидкость 11 резонатора 10, сообщая ей волновое перемещение, встречно направленное турбулентному потоку жидкости 11, возникшему при гидроударе. Накладываясь друг на друга, эти потоки обуславливают взаимное энергетическое гашение друг друга /встречный массоперенос/, выделяя при этом энергию релаксации, которая передается на оболочку, сообщая ей дополнительный импульс собственных перемещений, т.е. возникает эффект авторезонанса затухания встречно направленных волн при гидроударе с выделением энергии упругих колебаний, которые передаются резонатору 10 и которые, в свою очередь, на определенном этапе переводятся в состояние упругого авторезонанса, совершая хаотические ударные встречно направленные перемещения в полости 7 модуля 6, что является необходимым источником энергии, обеспечивающим стабильный режим флуктуации модуля 6, который создает необходимые условия для реализации низкоэнергетических мод /механизмов/ ротационной пластичности, обеспечивающих перестройку кристаллографической структуры материала заготовки в процессе холодного пластического деформирования и создания промежуточных энергетически устойчивых кристаллографических ориентировок. Наличие в устройстве релаксатора упругих напряжений устраняет нежелательные упругие напряжения, возникающие на стадии авторезонанса гравитационного резонатора 10 и нарушающие регламентированный режим работы всего устройства.

Таким образом, данное устройство обеспечивает регламентированный во времени режим реактивного формообразования заготовки 18 с помощью флуктуационного модуля 6, переводимого в режим динамической неустойчивости гравитационным резонатором 10, наполненным жидкостью 11, находящимся в полости 7 с магнитной жидкостью 8, что, в свою очередь, создает возможность управления механизмами пластического формообразования материала /модами пластичности/ в процессе холодного формообразования.

Взаимное наложение вихревых торсионных полей, создаваемых соответственно магнитной жидкостью 8, материалом резонатора 10, жидкостью 11 с ферромагнитными свойствами, создает условия для формирования в материале детали устойчивости структурно-информационного поля.