RU2130354C1

RU2130354C1 - Method for torsional sphere-dynamic working of materials

Info

Publication number: RU2130354C1
Application number: RU98110015A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Бещеков; В.Н. Новоскольцев; А.Ф. Панов; И.В. Евграфов
Original assignee: Бещеков Владимир Глебович; Новоскольцев Валерий Николаевич; Панов Александр Федорович; Евграфов Игорь Викторович
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-05-20

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely cold plastic deforming for making parts with phenomenological physical characteristics. SUBSTANCE: blank is placed in die on support with possibility of spontaneous rocking- oscillation motion. One end of blank is alternatively subjected to upsetting effort and working and idle rolling out efforts. At idle rolling out ends of blank are subjected to action of variable-intensity pulse shocks whose frequency increases up to resonance one. Autoresonance of pulse shocks is maintained for time period exceeding by 7-8 times duration of working cycle. EFFECT: formation in blank material of structure-information field holding for a long time period information introduced at deforming process. 2 dwg

Description

Способ относится к области обработки материалов давлением и, в частности, к способам холодной пластической обработки материалов и может быть использован 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 крови и плазмы; базового элемента имплантантов эндопротезов двигательных механизмов человеческого тела; контактных инденторов определения типа аномальных новообразований тканевых клеток молочной железы; каталитических модулей ускорения созревания аминокислот при брожении белковых масс; 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 дорог; 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. The method relates to the field of pressure processing of materials and, in particular, to methods of cold plastic processing of materials and can be used to obtain parts with phenomenological (absent in nature) physical characteristics, namely: basic parts of a new generation of blood analyzers for AIDS; tank bodies for long-term storage of blood and plasma preservatives; the basic element of implants of endoprostheses of the motor mechanisms of the human body; contact indenters for determining the type of abnormal neoplasms of breast tissue cells; catalytic modules accelerate the maturation of amino acids during the fermentation of protein masses; relaxation holders when processing precious stones; a new generation of pressure sensors and flow meters for oil, gas and water; control and measuring equipment of aircraft; gravity filters for drinking water purification; leather finishing tools such as "suede", "nubuck"; a tool for forming decorative textures in the manufacture of furniture; shock elements in road pavement repair machines; a new generation of basic elements of biocorrector-neutralizers of the human energy field; a new generation of modules for protection against the electromagnetic field of handsets of cell phones; a new generation of modules-generators of the vortex torsion field of pictures of the category "torosphere ecodesign"; a new generation of biologically active cosmetic products.

Наиболее близким по технической сущности является способ торсионной сферодинамической обработки материалов, включающий размещение заготовки в матрице на опоре с возможностью спонтанного качательно-колебательного движения и поочередное приложение к ней со стороны торца от обкатного инструмента усилия осадки и усилий рабочей и холостой обкатки с обеспечением в процессе рабочего цикла перераспределения компонент фазового состава металла заготовки до кристаллографического уровня (RU, патент, 2069115, 20.11.96, B 21 D 37/12). The closest in technical essence is the method of torsion spherodynamic processing of materials, including placing the workpiece in the matrix on a support with the possibility of spontaneous rocking-oscillating motion and alternating application of the upsetting force and the working and idle running forces to it from the side of the rolling tool, ensuring the working process the redistribution cycle of the components of the phase composition of the metal of the workpiece to the crystallographic level (RU, patent, 2069115, 20.11.96, B 21 D 37/12).

Данный известный способ не позволяет формировать в материале заготовки структурно-информационное поле, длительно сохраняющее информацию, вносимую в материал при его деформировании. This known method does not allow the formation of a structural information field in the workpiece material, which retains the information introduced into the material during its deformation for a long time.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение формирования в материале заготовки структурно-информационного поля, длительно сохраняющего информацию, вносимую при деформировании. The technical problem to which the claimed invention is directed is to ensure the formation of a structural information field in the workpiece material that retains the information introduced during deformation for a long time.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе торсионной сферодинамической обработки материалов, включающем размещение заготовки в матрице на опоре с возможностью спонтанного качательно-колебательного движения и поочередное приложение к ней со стороны торца от обкатного инструмента усилия осадки и усилий рабочей и холостой обкатки с обеспечением в процессе рабочего цикла перераспределения компонент фазового состава металла заготовки до кристаллографического уровня, согласно изобретению, в процессе холостой обкатки к торцам заготовки одновременно прикладывают ударные импульсы переменной интенсивности с частотой, возрастающей до резонансной, а авторезонансное воздействие ударных импульсов поддерживают в течение времени, определяемого следующим выражением
τ_а.в.у.и = (7-8)τ_р.ц.,
где τ_а.в.у.и - длительность авторезонансного воздействия ударных импульсов, мин;
τ_p.ц. - длительность рабочего цикла, мин.The problem is solved in that in the known method of torsion spherodynamic processing of materials, including placing the workpiece in the matrix on a support with the possibility of spontaneous rocking-vibrational motion and alternating application to it from the end side of the rolling tool of the upsetting force and the efforts of the working and idle running in ensuring the process of the working cycle of the redistribution of the components of the phase composition of the metal of the workpiece to the crystallographic level, according to the invention, in the process of idle running to t Ortsy blanks are simultaneously applied with shock pulses of variable intensity with a frequency increasing to resonance, and the autoresonant effect of shock pulses is maintained for a time determined by the following expression
τ _a.v.u.i = (7-8) τ _r.c. ,
where τ _a.v.u.i is the duration of the autoresonant impact of shock pulses, min;
τ _p.c. - the duration of the working cycle, min

При длительности авторезонансного воздействия ударных импульсов менее 7-кратной длительности рабочего цикла обработки заготовки не обеспечивается регламентированного срока существования структурно-информационного поля в материале детали. When the duration of the autoresonance impact of shock pulses is less than 7 times the length of the work cycle of processing the workpiece, the regulated lifetime of the structural information field in the material of the part is not provided.

При длительности авторезонансного воздействия ударных импульсов более 8-кратной длительности рабочего цикла обработки заготовки происходят необратимые изменения кода вносимой структурной информации в материал детали. When the duration of the autoresonance effect of shock pulses is more than 8 times the duration of the workpiece processing cycle, irreversible changes in the code of the structural information introduced into the material of the part occur.

Способ Бещекова торосферодинамической обработки материалов представлен графическим материалом, где на фиг.1 показан процесс реализации способа в начальной стадии обработки заготовки; на фиг.2 - то же на заключительной стадии. Beshchekov’s method of torospherodynamic processing of materials is represented by graphic material, where Fig. 1 shows the process of implementing the method in the initial stage of processing a workpiece; figure 2 is the same in the final stage.

Способ осуществляют следующим образом:
Цилиндрическую заготовку 1 устанавливают на деформирующем модуле 2, выполненном составным и с полостью 3, в которой размещена среда (магнитная жидкость) 4. В полости 3 также размещен полый гравитационный резонатор 5, частично заполненный средой (магнитной жидкостью) 6. Полость 3 в модуле 2 выполнена кривой "Улитка Паскаля". Модуль 2 размещен на толкателе 7. Обкатной инструмент в виде пуансона 8 с кольцевой канавкой 9 на рабочей поверхности подводят к заготовке таким образом, чтобы в кольцевую канавку 9 пуансона 8 регламентированно входил кольцевой выступ 10, выполненный на рабочей поверхности матрицы 11, образуя в соединении при наличии среды (жидкости) 12 релаксатор упругих напряжений.The method is as follows:
The cylindrical billet 1 is mounted on a deforming module 2, made integral and with a cavity 3 in which the medium (magnetic fluid) is placed 4. In the cavity 3 there is also a hollow gravitational resonator 5 partially filled with medium (magnetic fluid) 6. Cavity 3 in module 2 made by the curve "Snail Pascal". The module 2 is placed on the pusher 7. A rolling tool in the form of a punch 8 with an annular groove 9 on the working surface is brought to the workpiece so that the annular protrusion 10, made on the working surface of the matrix 11, regularly enters the annular groove 9 of the punch 8, forming in connection with the presence of medium (liquid) 12 relaxer of elastic stresses.

После силового замыкания рабочего пространства зоны деформирования: пуансон 8-заготовка 1-матрица П-модуль 2-толкатель 7, производят регламентированную торцевую осадку заготовки и последующую обкатку пуансоном 8 (фиг. 1). After the force closure of the working space of the deformation zone: punch 8-workpiece 1-matrix P-module 2-pusher 7, a regulated end settlement of the workpiece and subsequent run-in by punch 8 are made (Fig. 1).

На определенной стадии обкатки пуансоном 8 заготовки 1 при круговых вращениях модуля 2 вязкая жидкость 4 начинает растекаться по стенкам полости 3 модуля 2. Жидкость 6 резонатора 5 под действием сил гравитации вызывает его перемещение по поверхности полости 3 модуля 2, что стимулирует энергетику динамически неустойчивого положения модуля 2 на толкателе 7. Достигая положения, показанного на фиг.2, резонатор 5 создает дополнительный момент опрокидывания модуля 2-Мр, который переводит модуль 2 в состояние динамической неустойчивости. При ускоренном колебании модуля 2 резонатор 5 начинает совершать хаотические ударные перемещения о стенки полости 3, при этом жидкость 6, находящаяся внутри резонатора 5, переводится в состояние гидравлического удара, деформируя упругую стенку резонатора 5, в последнем возникает эффект авторезонанса затухания встречнонаправленных волн жидкости, выделяющаяся при этом энергия способствует переводу резонатора 5 в состояние упругого авторезонанса. На этой стадии обработки заготовка, испытывающая активное воздействие со стороны пуансона 8 и реактивное воздействие со стороны модуля 2, начинает совершать регламентированные ограниченные знакопеременные повороты в направлении, одноименном направлению обкатки ее пуансоном 8. При этом со стороны модуля 2 на заготовку воздействуют ударные импульсы переменной (возрастающей) интенсивности в начале процесса и постоянной интенсивности на стадии упругого авторезонанса модуля 2. At a certain stage of the run-in by the punch 8 of the workpiece 1 during circular rotations of the module 2, the viscous liquid 4 begins to spread along the walls of the cavity 3 of the module 2. The fluid 6 of the resonator 5 under the influence of gravity forces it to move along the surface of the cavity 3 of the module 2, which stimulates the energetics of the dynamically unstable position of the module 2 on the pusher 7. Reaching the position shown in FIG. 2, the resonator 5 creates an additional moment of tipping of the 2-MP module, which puts the module 2 into a state of dynamic instability. With the accelerated oscillation of module 2, the resonator 5 begins to make chaotic shock displacements against the walls of the cavity 3, while the liquid 6 inside the resonator 5 is brought into a state of hydraulic shock, deforming the elastic wall of the resonator 5, in the latter there is an effect of the autoresonance attenuation of counter-directed liquid waves, which stands out while the energy contributes to the transfer of the resonator 5 into a state of elastic autoresonance. At this stage of processing, the workpiece experiencing an active effect from the punch 8 side and a reactive effect from the side of module 2 begins to make regulated limited alternating turns in the direction of the same direction of rolling by its punch 8. In this case, shock impulses of the variable act from the side of module 2 ( increasing) intensity at the beginning of the process and constant intensity at the stage of elastic autoresonance of module 2.

Таким образом, в данном способе реализован эффект гидроударного деформационного авторезонанса, позволяющий значительно уменьшить затраты подводимой энергии для обеспечения условий прохождения развитой пластической деформации, а также воздействия торсионных полей, создаваемых при вращении магнитных жидкостей 4 и 6 и вихревого энергетического поля материала резонатора 5, на структурные преобразования в материале детали на микроуровне при реализации низкоэнергетических мод (механизмов) ротационной пластичности. Thus, this method implements the effect of hydroshock deformation autoresonance, which can significantly reduce the input energy to provide conditions for the passage of developed plastic deformation, as well as the effects of torsion fields created during the rotation of magnetic fluids 4 and 6 and the vortex energy field of the resonator 5 material on structural transformations in the material of the part at the micro level during the implementation of low-energy modes (mechanisms) of rotational plasticity.

Claims

A method of torsion spherodynamic processing of materials, including placing a workpiece in a matrix on a support with the possibility of spontaneous rocking-oscillating motion and alternately applying to it from the side of the rolling tool an upsetting force and working and idle run-in forces, ensuring redistribution of the phase composition of the metal during the working cycle preforms to a crystallographic level, characterized in that during the idle run-in process, shock is simultaneously applied to the ends of the preform pulses of variable intensity with a frequency increasing to resonance, and the autoresonant impact of shock pulses is maintained for a time determined by the following expression
τ _a.v.u.i = (7-8) τ _r.c. ,
where τ _a.v.u.i is the duration of the autoresonant impact of shock pulses, min;
τ _p.c. - the duration of the working cycle, min