СПОСОБ СФЕРОДИНАМИЧЕСКОГО ФОРМИРОВАНИЯ В ПАРАМАГНИТНОМ МАТЕРИАЛЕ АВТОНОМНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МАССИВОВ С ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫМИ СТРУКТУРНО-ИНФОРМАЦИОННЫМИ ФЕРРОМАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ Российский патент 1999 года по МПК B21D26/14 B21D37/12 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и, в частности, к устройствам для холодного пластического деформирования и получения деталей с регламентированным феноменологическим сочетанием эксплуатационных характеристик и может быть использовано при изготовлении нового поколения датчиков измерения физических параметров в химически активных средах, при сверхмалых и сверхвысоких давлениях, при вибронагрузках с меняющейся амплитудой, а также при высоких и криогенных температурах; нового поколения определяющих деталей видео и аудиоаппаратуры (герконы-магнитоуправляемые контакты), позволяющих создать на базе одного элемента взаимоисключающие физические характеристики "высокая упругость - коррозионная стойкость - высокая магнитная индукция B_s - стабильная максимальная магнитная проницаемость μ_max; нового поколения экологически чистых магнитных модулей в пищевых емкостях для катализации процессов образования аминокислот при брожении белковых масс; нового поколения долгосрочных самовосстанавливающих анализаторов крови на СПИД, позволяющих достаточно быстро визуально оценить факт нарушения иммунного биологического кода компанент крови; длительно сохранять большие объемы крови, исключив необходимость ее постоянного перемешивания с целью сохранения одного состава; нового поколения базовых элементов биокорректоров-нейтрализаторов энергополя человека; нового поколения модулей защиты от электромагнитного поля трубок сотовых телефонов.

Известен способ формирования в парамагнитном материале автономных пространственных массивов металла с дифференцированными ферромагнитными свойствами, заключающейся в размещении заготовки в матрице на опоре с возможностью спонтанного качательно-колебательного движения и поочередном приложении к ней со стороны торца от обкатного инструмента усилия осадки, формируя на упомянутом торце заготовки коническое углубление и сферическую полость на опорном торце заготовки, а также усилие обкатывания, обеспечивая в процессе формообразования перераспределение компонент фазового состава метала заготовки [RU 2069115 20.11.96 B 21 D 37/12.

Недостаток способа следующий: 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.

Решаемая задача достигается тем, что при перераспределении компонент фазового состава металла заготовки пластическая деформация достигает микроуровня, обеспечивая формирование автономных пространственных массивов с дифференцированными структурно-информационными свойствами, для чего формируемые осадкой коническое углубление и сферическую полость на торцах заготовки получают объемами, определяемыми из следующего соотношения:
V_к.у. = (0,6 - 0,8) V_с.н.,
где V_к.у. - объем конического углубления на торце заготовки со стороны обкатного инструмента, мм³;
V_с.н. - объем сферической полости на опорном торце заготовки, мм³.

При выполнении конического углубления на рабочем торце заготовки объемом, меньшим 0,6 объем сферической полости на опорном ее торце, не обеспечивается необходимый диапазон колебаний заготовки в процессе ее деформирования.

При выполнении конического углубления на рабочем торце заготовки объемом, большим 0,8 объема сферической полости на опорном ее торце, возникает вероятность нарушения сплошности материала в центральной части заготовки.

После снятия усилия осадки в коническом углублении торца заготовки размещают дополнительную заготовку конической формы, эквидистантной форме поверхности конического углубления торца заготовки и объемом, определяемым из следующего соотношения:
V_д.з. = (0,7 - 0,9) V_к.у.,
где V_д.з. - объем дополнительной заготовки, мм³;
V_к.у. - объем конического углубления на торце заготовки со стороны обкатного инструмента, мм³.

При выполнении дополнительной заготовки объемом, меньшим 0,7 объема конического углубления на торце заготовки со стороны обкатного инструмента, возникает вероятность нарушения сплошности материала дополнительной заготовки при последующем обкатывании, в зоне ее боковой поверхности.

При выполнении дополнительной заготовки объемом, большим 0,9 объема конического углубления на торце заготовки со стороны обкатного инструмента, возникает вероятность нарушения сплошности материала дополнительной заготовки со стороны ее торца.

Обкатывание обеих заготовок завершают при достижении основания конуса дополнительной заготовки диаметра, определяемого выражением
D_о.д.з. = (0,7 - 0,85) D_т.г.д.,
где D_о.д.з. - диаметр конуса дополнительной заготовки, мм;
D_т.г.д. - диаметр торца готовой детали со стороны обкатного инструмента, мм;
При выполнении дополнительной заготовки с диаметром основания меньшим 0,75 диаметра торца готовой детали со стороны обкатного инструмента не обеспечивается необходимый уровень проникновения механизмов ротационной пластичности по всему объему детали.

При выполнении дополнительной заготовки с диаметром основания меньшим 0,85 диаметра торца готовой детали со стороны обкатного инструмента не обеспечивает формирование массивов метала со структурно-информационными ферромагнитными свойствами в периферийных зонах металла детали. Отформованную деталь выдерживают в замкнутом инструменте при холостом обкатывании в течение времени, определяемым следующим выражением
τ_x.o = (10-15)τ_ц,
где τ_x.o - время холостого обкатывания детали, с;
τ_ц - время рабочего цикла формообразования детали, с,
причем деформирование заготовки и холостое обкатывание детали, осуществляют в зоне встречно направленных вращающихся магнитных и торсионных полей.

При выдержке детали в замкнутом инструменте при холостом обкатывании в течение времени меньшим 10-кратного длительности рабочего цикла формообразования детали не обеспечивается заданный уровень проникновения вносимой в процессе деформирования заготовки структурной информации, отражающей воздействие нагрузок на заготовку.

При выдержке детали в замкнутом инструменте при холостом обкатывании в течение времени большим 15-кратного длительности рабочего цикла формообразования детали не обеспечивает заданный срок хранения вносимой структурной информации.

Способ сферодинамического формирования в парамагнитном материале автономных пространственных массивов с дифференцированными структурно-информационными ферромагнитными свойствами представлен графическим материалом, где
на фиг. 1 - процесс осуществления способа в исходном положении;
на фиг. 2 - то же, после торцевой осадки и размещения дополнительной заготовки;
на фиг. 3 - стадия холостого обкатывания детали.

Способ осуществляется следующим образом:
Заготовку 1 в форме усеченного конуса размещают большим основанием на планетарном деформирующем флуктуационном модуле 2, снабженном двумя деформирующими торсионными генераторами 3, выполненными в виде кольцевых магнитов, диаметрально размещенных на модуле 2, к рабочему (верхнему) торцу заготовки 1 подводят обкатной пуансон 4, снабженный двумя деформирующими торсионными генераторами 5, выполненными в виде кольцевых магнитов, диаметрально размещенных на пуансоне 4 (см. фиг. 1). Затем производят регламентированную торцевую осадку заготовки 1 со стороны пуансона 4, формируя на ее рабочем торце коническое углубление и сферическую полость на ее опорном торце со стороны модуля 2, благодаря силовому замыканию всей деформирующей системы: пуансон 4, модуль 2, матрица 6, толкатель 7.

Затем в коническом углублении торца заготовки 1 размещают дополнительную заготовку 8 конической формы (см. фиг. 2), эквидистантной форме поверхности конического углубления торца заготовки и производят обкатывание обеих заготовок 1 и 8 до уровня геометрии готовой детали. При оформлении заданной геометрии детали, ее выдерживают в замкнутом инструменте, производя холостое обкатывани в течение регламентированного времени.

Деформирование заготовки и холостое обкатывание готовой детали производят в зоне встречно направленных вращающих магнитных и торсионных полей, создаваемых деформирующими торсионными генераторами пуансона и модуля, что обеспечивает формирование в материале детали структурно-информационных полей вследствии реализации механизмов ротационной пластичности и создания структурно-информационного поля.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении нового поколения определяющих деталей датчиковой аппаратуры, радио-и видеотехники, в хлебопечении и молокопереработке, в медтехнике при изготовлении емкостей для хранения крови и долгосрочных анализаторов крови на СПИД, а также при изготовлении базовых элементов биокорректоров-нейтрализаторов и определяющих модулей защиты от электромагнитного поля сотовых телефонов. Заготовку в форме усеченного конуса размещают на планетарном деформирующем модуле, к рабочему торцу заготовки подводят обкатной пуансон, фиксируют ее в полости матрицы между пуансоном, модулем и опорой. Затем производят поочередно торцевую осадку и деформирование заготовки обкаткой с последующим холостым обкатыванием отформованной детали. В процессе деформирования заготовки поочередно переводятся в состояние динамической неустойчивости модуль и заготовка, что обуславливает реализацию мод ротационной пластичности на микроуровне и создание структурно-информационного поля в материале детали. Технической задачей изобретения является достижение возможности 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. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Способ сферодинамического формирования в парамагнитном материале автономных пространственных массивов с дифференцированными структурно-информационными ферромагнитными свойствами, заключающийся в размещении заготовки в матрице на опоре с возможностью спонтанного качательно-колебательного движения и внеочередном приложении к ней со стороны торца от обкатного инструмента усилия осадки, формируя на упомянутом торце заготовки коническое углубление и сферическую полость на опорном торце заготовки, а также усилия обкатывания, обеспечивая в процессе формообразования перераспределение компонент фазового состава металла заготовки, отличающийся тем, что при перераспределении компонент фазового состава металла заготовки пластическая деформация достигает микроуровня, обеспечивая формирование автономных пространственных массивов с дифференцированными структурно-информационными свойствами, для чего формируемые осадкой коническое углубление и сферическую полость на торцах заготовки получают объемами, определяемыми из следующего соотношения:
V_к.у = (0,6 - 0,8)V_с.н,
где V_к.у - объем конического углубления на торце заготовки со стороны обкатного инструмента, мм³;
V_с.н - объем сферической полости на опорном торце заготовки, мм³,
а после снятия усилия осадки в коническом углублении торца заготовки размещают дополнительную заготовку конической формы, эквидистантной форме поверхности конического углубления торца заготовки, и объемом, определяемым из следующего соотношения:
V_д.з = (0,7 - 0,9)V_к.у,
где V_д.з - объем дополнительной заготовки, мм³;
V_к.у - объем конического углубления на торце заготовки со стороны обкатного инструмента, мм³,
последующее обкатывание обеих заготовок завершают по достижении основанием конуса дополнительной заготовки диаметра, определяемого выражением
D_о.д.з = (0,7 - 0,85)D_т.г.д,
где Д_о.д.з - диаметр основания конуса дополнительной заготовки, мм;
Д_т.г.д - диаметр торца готовой детали со стороны обкатного инструмента, мм.