Устройство для обработки давлением с наложением ультразвуковых колебаний Советский патент 1978 года по МПК B21D22/02 

Изобретение относится к обработке материапов давлением.

Известно устройство дяя обработки метаппов давлением в упьтраавуковом , в котором матрица и пуансон установ-пены на торцах волноводов стержневой системы продольных колебаний fll .

Изв1естчое устройство имеет ряд недснстатков, ограничввающих область его. применения. Например, оно имеет большие габариты в направпении оси д брмирования, что требует применения при его иопопьзовании специализированного оборудои. вания; усилие деформирования, передавае|мов через фланец, ограничено максигАально допустимой тотцциной фланца из условия эффективности акустической развязки колебательной системы от массы машина; стержневая система продольных копебанИй может быть возбуждена .максимум двумя магнитострикционньгми шэеобразоватепя ми, .что ограничивает мощность колебаний, используемую для интенсификации технологического процесса.

Наиболее близким к предлагаемому

по технической сущности к достигаемому результату является устройство дпя обработки давлением с наложением ультразвуковых колебаний, в котором ультразвук.оВЫ6 колебания подводятся к матрице нормально ее образующей через обойму р&зонансного диаметра с расположенными по ее периметру преобразователями , Акустическая изоляция колебательной системы такого устройства осушествляет ся посредством опорного кольца, расположенного в узловой окружности стоя-чей радиальной ультразвуковой волны и резонансной поддержки, выполненного в виде втулки с фланцем, закрепленным на опорной плите. Втулка имеет рад 1альные пазы для уменьшения жесткости в радиальном направлении, а ее длина равна целому числу четвертей длин продольной ультразвуковой волны, что по воляет отражать возникающие в стакане продольв||51е ультразвуко№1е волны и этим самым уменьшать утечку акустической в пассивные ввеньн устройства и дефоркаруюшей машины. Недостаток описанного усгройсгва в аначитепьных потерях акустической энер-ч гии как на внугреннее трение в реэонаноЦ ной поддержке при возбуждении в ней ячей продольной ультразвуковой волны, гак и вследствие угечки энергии воаникающих в пуансоне волн продольных колебак НИИ ца-за отсутствия; акустической paa-i вязки пуансона. Описанная конструкция резоаансной поядержки неприемлема для обеспечения и направления обоймы с матрицей я э(к фективной акустической изоляции системы в которой используется обойма резонаноного диаметра. Цель изобретения п снижение потерь энергии ультразвуковых колебаний. Для этого в предлагаемом устройстве резонансная поддержка (втулка) соединена торцом с,обоймой по периметру последней, а длина втулки от торца до фланца равна ее резб нансной длине изгибных колебаний. Кроме того, Пуансон и выталкиватель выполнены в виде ступенчатых концентраторов ультразвуковой энергии. Пуансон и выталкиватель обращены один к другому ступенями ;меньших диаметров. Суммарная длина пуансона и выталкивателя между наиболее уд пе«ными торцами ступеней/ наибольшего диаметра равна резонансной длине их прон дольных колебаний. Суммарная длина пуансона и выталкивателя кратна нечетному числу длин полуволн продольных колебаний. Длина каждой ступени наибольшего (Диаметра кратна нечетному числу четверотой длины волны продольных колебаний. : На чертеже изображено описываемое устройство, продольный разрез. Устройство содержит обойму i резо- нансного диаметра, встроенную в обойму матрицу 2, расположенные по периметру обоймы магнитострикционные преобразовйгели 3, резонансную поддержку 4, пуансон 5 и-выталкиватель 6. Устройство работает следующим обра- зом. Механические колебания ультразвукс вой частоты на торцах преобразователей 3 продольных колебаний возбуждают в обойме 1, а через нее в матрице2 ради-i альные колебания с эпюрой смешений 7. В. результате эффекта Пуассона радиальные колебания в обойме и матрице вызры вают продольные колебания в пуансоне 5 и выталкивателе 6 с эпюрой смешений 8. В цилиндрических частях пуансона н выталкивателя, имеющих наибольший дча метр, происходит уменьшение амплитуды смещений продольных колебаний. Основотражается от свободных торцов пуансона и выталкивателя. Только небольшай часть энергии проникает через контакт ные поверхности в пассивньш элементы устройства и деформирующей машины. Радиальные колебания в обойме вызывают изгибные колебания в резонанс ной поддержке. Очаг деформации под торцом пуансона расположен в минимуме смещений радиал1гной и продольной ультразвуковых вопи,следовательно, в максимуме напряжений,, Таким образом достигается снижение пбтерь энергии ультразвуковых колебаний, Ч.ТО позволяет получать более высокий КПД устройства или применять источники ультразвуковых колебаний меньшей мощности. Формула, изобретения 1.Устройство для обработки давлением с наложением ультразвуковых коле баний, содержащее соосные пуансон, выталкиватель и матрицу, установленную в обойме резонансного диаметра, а также генераторы ультразвуковых колебаний, на-пример магнитострикционные преобразсэватели, расположенные на обойме по ее периметру, и резонансную поддержку обоймы, выполненную в виде имеющей сквоэ ные пазы в стенке цилиндрической втулки с фланцем, закрепленным на опориой плите, отличающееся тем, что, с цепью снижения потерь энергии ультразвук ковых колебаний, втулка соединена горцом с обоймой по периметру последней, а длина втулки от торца до фланца равна ее резонансной длине изгибных колебаний. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пуансон и выталкиватель выполнены в виде ступенчатых концентратов ультразвуковой энергии, обращенный один к другому ступенями меньших диаметров, суммарная длина пуансо-i, на и выталкивателя между наиболее уда пенными торцами ступеней наибольшего иаметра равна резонансной длине их прйольных колебаний и кратна нечетному ислу длин полуволн продопьиых колебаний, а длина каждой ступени наибольшего иаметра кратна нечетному числу четвер- ей длины волны продольных колебаний. Источники информации, принятые ао внимание при экспертизе: 1. Северденко В, П., Кпубович В. В., Степаненко А.В., Офаботка метаипов авпеннем с ультразвуком. Минск, 1973. . 81-94. 2. Патенг Ангпии № 1ЛАЯО1Л /