RU139676U1

RU139676U1 - DEVICE FOR PROCESSING SURFACES OF METALS AND ALLOYS

Info

Publication number: RU139676U1
Application number: RU2013129373/02U
Authority: RU
Inventors: Петр Андреевич Дьяков; Олег Сергеевич Железков; Валерий Константинович Белов; Мария Викторовна Дьякова
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-04-20

Abstract

Устройство для пластического деформирования поверхностей металлов и сплавов, преимущественно ультразвуковым и ударно-импульсным воздействием, содержащее последовательно размещенные в стакане упругий элемент, магнитострикционный преобразователь, волновод и концентратор с установленным на его торце индентором, отличающееся тем, что 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.A device for plastic deformation of the surfaces of metals and alloys, mainly by ultrasonic and shock-pulse action, containing an elastic element sequentially placed in the glass, a magnetostrictive transducer, a waveguide and a hub with an indenter mounted on its end, characterized in that the glass is coaxially mounted in the housing with the possibility of return - translational movement relative to the surface being machined, and a shock impulse source with the possibility of pulse action on the outer end of the cup from the side of the elastic element, and the outside of the case is equipped with a bracket for attaching to the support of the machine, and the indenter at the end of the concentrator is mounted with the possibility of rotation and rigid fixation.

Description

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.The utility model relates to the field of processing materials by pressure, namely to the processing of metals and alloys by surface plastic deformation, mainly by ultrasonic and shock-pulse action, which provides the formation of mixed micro- and macroscopic printing.

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).A device for shock-pulse processing, containing a glass, on one side of which there is a source of shock pulses, and on the opposite side is an indenter. The glass is coaxially mounted in the housing with the possibility of axial reciprocating movement relative to the surface to be treated, and the housing is equipped with a bracket for mounting said device (see US Pat. RF No. 105608, V24V 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.A disadvantage of the known device is the low wear resistance of the surfaces of metals and alloys. This is due to the fact that as a result of surface treatment by vibrations only from the source of shock pulses, a macroscopic surface is formed, characterized by maximum oil absorption, but minimal oil-holding properties.

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).The closest analogue to the claimed object is a device for ultrasonic processing of materials containing sequentially placed in the glass elastic element, magnetostrictive transducer, waveguide and hub with an indenter mounted on its end (see US Pat. RF No. 2282525, V23K 20/10, V24V 39 / 00, B24B 1/04, B23B 37/00, B29C 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.The disadvantage of this device is the low wear resistance of the surfaces of metals and alloys. This is due to the fact that as a result of surface treatment only by the action of ultrasonic vibrations, a microtopography of the surface is formed, characterized by maximum oil-retaining properties, but minimal oil absorption.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении износостойкости поверхностей металлов и сплавов.The problem solved by the utility model is to increase the wear resistance of the surfaces of metals and alloys.

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.The technical result consists in the formation of a mixed micro- and macrotopography of the surface with the optimal combination of maximum oil absorption and maximum oil holding and contact properties due to the impact on the surface of metals and alloys simultaneously of two types of vibrations: ultrasonic vibrations and low-frequency ones created by the source of shock pulses.

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.The problem is solved in that in the device for surface treatment of metals and alloys, mainly by ultrasonic and shock-pulse action, containing in series an elastic element, a magnetostrictive transducer, a waveguide and a hub with an indenter installed on its end, according to the change, the cup is coaxial installed in the housing with the possibility of reciprocating movement relative to the surface to be machined, and a shock impulse source is installed in the housing in the chance of impulsive action on the outer end nozzle from the resilient member, wherein the outside housing has a bracket for attachment to machine the caliper, and at the end of the indenter hub is rotatably mounted and the rigid fixation.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображено заявляемое устройство для обработки поверхностей металлов и сплавов.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which schematically depicts the inventive device for surface treatment of metals and alloys.

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.A device for processing surfaces of metals and alloys contains sequentially placed in the glass 1, the elastic element 2, the magnetostrictive transducer 3, the waveguide 4, the hub 5, the rotary device 6 and the indenter 7 mounted on the end of the rotary device 6 with the possibility of rotation and rigid fixation. The glass 1 is coaxially mounted in the housing 8 with the possibility of reciprocating movement along the guides 9 relative to the machined surface (not shown in Fig.). A source of shock pulses 10 is installed in the housing 8 with the possibility of impulse action on the outer end of the cup 1 from the side of the elastic element 2. As a source of shock pulses 10, a standard source from an air gun, a cam mechanism, etc. can be used. Outside, the housing 8 is equipped with a bracket 11 for fastening to the support of the machine (not shown in Fig.). Such a constructive implementation of the inventive device allows you to affect the work surface with two types of vibrations: ultrasonic vibrations and low-frequency generated by the source of shock pulses. This ensures the formation on the processed materials of mixed micro- and macrotopography of the surface, characterized by the optimal combination of maximum oil absorption and maximum oil-holding and contact properties, which leads to increased wear resistance of surfaces of metals and alloys.

Устройство для обработки поверхностей металлов и сплавов работает следующим образом.A device for surface treatment of metals and alloys works as follows.

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.The inventive device using the bracket 11 is installed in the caliper of the machine. By means of the rotary device 6, the indenter 7 is set to the desired angle of rotation relative to the work surface. Then, using the control knobs (not shown in FIG.) Of the machine, the device for surface treatment of metals and alloys is fed towards the surface to be treated until the indenter 7 contacts the surface of the metal or alloy. To apply a certain static force to the indenter 7, which is maintained throughout the processing, the inventive device is continued to be supplied in the same direction so that the indenter 7 exerts pressure on the surface to be treated, as a result of which the elastic element 2 is compressed. Further from the generator (in Fig. Not shown) an alternating voltage is applied to the winding of the magnetostrictive transducer 3, causing ultrasonic frequency oscillations in the transducer 3, which are transmitted sequentially through the resonant waves d 4, hub 5 and the indenter 7 on the treated surface. Indenter 7, acting on the treated surface with ultrasonic vibrations, forms a microtopography of the surface. At the same time, the source of shock pulses 10, located in the housing 8, begins to act on the external end of the cup 1, coaxially mounted in the housing 8 with the possibility of reciprocating movement relative to the treated surface. Under the action of the pulse action, the glass 1 moves to the surface to be machined along the guides 9, compressing the elastic element 2. This leads to an increase in the pressure of the indenter 7 on the surface to be treated so that the working part of the indenter 7 is embedded in the material, forming a macrograph of the surface. Next, the glass 1 with the elastic element 2 housed in it returns to its original state. The pressure on the indenter 7 from the side of the elastic element 2 decreases and the indenter 7 leaves the surface to be treated. Moving the inventive device over the entire surface of metals and alloys, processing is carried out similarly to the above. During processing, the indenter 7 simultaneously performs two types of oscillations: ultrasonic and low-frequency. The frequency ratio is selected so that no beats are observed in this system.

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.Thus, the claimed device allows to increase the wear resistance of the surfaces of metals and alloys due to the formation of a mixed micro - and macrotopography of the surface with optimal oil absorption, oil retention and contact properties.

Claims

A device for plastic deformation of the surfaces of metals and alloys, mainly by ultrasonic and shock-pulse action, containing an elastic element sequentially placed in the glass, a magnetostrictive transducer, a waveguide and a hub with an indenter mounted on its end, characterized in that the glass is coaxially mounted in the housing with the possibility of return - translational movement relative to the surface being machined, and a shock impulse source with the possibility of pulse action on the outer end of the cup from the side of the elastic element, and the outside of the case is equipped with a bracket for attaching to the support of the machine, and the indenter at the end of the concentrator is mounted with the possibility of rotation and rigid fixation.