СПОСОБ ОБРАБОТКИ МИКРОСТРУКТУРЫ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ АКУСТИЧЕСКИМИ И МАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ Российский патент 1996 года по МПК B21D35/00 B21D26/14 

Изобретение относится к способам поверхностной обработки изделий и предназначено для обработки антифрикционных поверхностей акустическими и магнитными полями.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ обработки микроструктуры антифрикционных поверхностей акустическими и магнитными полями, включающий магнитно-импульсное воздействие [1]
Однако данный известный способ не обеспечивает требуемой гомогенности структуры поверхностей трения.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение гомогенности структуры поверхностей трения.

Поставленная задача решается путем формирования в пространстве в процессе магнитно-импульсного воздействия импульсного магнитного поля в виде спирали, расположенной по нормали к обрабатываемой поверхности и сужающейся по направлению к последней, и путем обработки этой поверхности акустическими подповерхностными волнами, имеющими длину, соизмеримую с размерами кристаллитов для металлов и макромолекул для полимеров и их композиций.

Спиралевидное электромагнитное поле с сужением к обрабатываемой поверхности подчиняется закону спирали.

Каноническое уравнение поверхности

Уравнение спирали на гиперболической поверхности


где p, q заданные положительные числа;
f(t) любая положительная функция
cos²ch(wt)-sin²sh(wt) 1
w любое фиксированное число.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. Для улучшения антифрикционных свойств материалам, работающим в режиме граничного и полужидкостного трения, необходимо уменьшить долю пластических деформаций и увеличить долю упругих возвратных деформаций поверхности трения. Для увеличения упругих свойств поверхности необходимо сделать микроструктуру более однородной, гомогенной, а это значит на уровне кристаллической решетки уменьшить количество внедренных атомов, вакансий, дислокаций, а на уровне зерен и кристаллитов очистить их границы от твердых включений, сделать границы кристаллитов более податливыми, а значит упругими. Гомогенизировать зерно в целом по объему. Для этого на уровне кристаллической решетки (атомном уровне) воздействуют магнитным полем. Для магнитной обработки в форсированном режиме используют электромагнитное поле в виде спирали с сужением к обрабатываемой поверхности, поскольку спираль, закрученный водоворот является эффективной формой приема микролентонных, космических лучей. Микролентонная составляющая физического поля обладает структуропреобразующим действием на атомном уровне, например: в закрученном водовороте значительно меняются свойства воды и ее структура. На уровне границ зерен и самих зерен гомогенизацию проводят акустическими подповерхностными волнами с длиной волны, резонансной размерам структуры. Очистка от неоднородностей производится, в первую очередь, в наиболее гетерогенных местах, какими являются границы кристаллитов. Акустические волны осуществляют диффузию и распределение присутствующих в зерне многочисленных примесных неоднородностей, а ультразвук является мощным средством изменения механических свойств и структуры материалов, вплоть до пластических деформаций. В данном случае использован только первый кратковременный период распределения примесных твердых включений в зерне. Таким образом, гомогенизация на атомном уровне достигнута импульсным электромагнитным спиралевидным полем. Гомогенизацию на уровне кристаллитов обеспечивают подповерхностные акустические волны.

На чертеже изображено устройство для реализации способа.

Спиралевидное импульсное магнитное поле формируется магнитным преобразователем 1, вход которого подключен к выходу первого генератора 2. Магнитный преобразователь 1 выполнен в виде пакета тороидных резиновых колец с намотанными на них с равным количеством витков изолированными нитками проводников. Количество колец 10. Количество ниток проводников меняется из нижнего кольца к верхнему от 1 до 10. Акустический преобразователь 3 конструктивно связан с магнитным преобразователем 1, выполнен в виде таблетки из пьезокерамики ЦТС-19 с осью, лежащей на оси магнитного преобразователя. Выход акустического преобразователя 3 подключен к входу второго 4 генератора.

Использование: при поверхностной обработке изделий, в частности при обработке антифрикционных поверхностей акустическими и магнитными полями. Импульсное магнитное поле формируют в пространстве по нормали к обрабатываемой поверхности в виде спирали с сужением к поверхности. Одновременно с этим производят обработку поверхности акустическими подповерхностными волнами с длиной волны, соизмеримой с размерами кристаллитов для металлов и макромолекул для полимеров и их композиций. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки микроструктуры антифрикционных поверхностей акустическими и магнитными полями, включающий магнитно-импульсное воздействие, отличающийся тем, что магнитно-импульсное воздействие осуществляют путем формирования в пространстве по нормали к обрабатываемой поверхности импульсного магнитного поля в виде спирали с сужением к указанной поверхности, производя одновременно с ним обработку последней акустическими подповерхностными волнами, имеющими длину, соизмеримую с размерами кристаллитов для металлов и макромолекул для полимеров и их композиций. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что форму спирали импульсного магнитного поля определяют, исходя из закона спирали, следующим образом:
каноническое уравнение поверхности

уравнение спирали на гиперболической поверхности


Z f(t)
где p, q заданные положительные числа;
f(t) любая положительная функция cos²ch(wt) sin²sh(wt) 1;
w любое фиксированное число.