Устройство для пластической деформации металлов

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт НАН Б(72) Авторы Мачнев Вячеслав Петрович Бакаев Александр Григорьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт НАН Б(57) Устройство для пластической деформации металлов, содержащее неподвижную и подвижную наковальни, отличающееся тем, что оно оснащено обечайкой для приема порошка металла, при этом наковальни расположены внутри упомянутой обечайки, а на боковой поверхности подвижной наковальни выполнены зубья.(56) 1. Сегал В и др. Процессы пластического структурообразования металлов. - Мн. Навукатэхнка, 1994. - С. 99, рис. 3, 7. 2. Исследования при высоких температурах / Под ред. В.А. Кирилина. - М. Наука,1967. - С. 273, рис. 3 (прототип). 1745 Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, а именно для получения консолидированных нанокристаллических материалов с использованием высокоинтенсивной пластической деформации металла. Известно устройство для пластической деформации металлов, содержащее матрицу с двумя расположенными под углом 90 каналами, пуансон, имеющий сечение одного из каналов 1. Недостатком этого устройства является сложность получения с его помощью нанокристаллических материалов из порошков металлов, кроме того, такие материалы получаются только в виде стержней, что ограничивает возможности их дальнейшей переработки в готовые изделия, например, кольцевой формы. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для пластической деформации металлов, содержащее неподвижную и подвижную наковальню, при этом последняя снабжена приводом ее вращения 2. Недостатком данного устройства также являются сложности при изготовлении из порошков нанокристаллических материалов и ограничения при получении кольцевых заготовок. Задачей полезной модели является получение консолидированных нанокристаллических материалов из порошков металлов. Для достижения поставленной задачи устройство для пластической деформации металлов, содержащее неподвижную и подвижную наковальни, оснащено обечайкой для приема порошка металла, при этом наковальни расположены внутри обечайки, а на боковой поверхности подвижной наковальни выполнены зубья. При таком выполнении устройства для пластической деформации, за счет зубьев на вращаемой наковальне, порошок металла, который предварительно насыпают в обечайку,(при включении привода вращения) будет поступать в торцовый зазор между наковальнями и за счет трения подвергаться интенсивной пластической деформации. При этом происходит рекристаллизация металла с уменьшением величины кристаллов и одновременная коксолидация частиц порошка в монолитный нанокристаллический материал из-за сварки трением. В результате получается материал кольцевой формы, который вращается вместе с подвижной наковальней из-за наличия зубьев на ее боковой поверхности. Затем он снимается с наковальни и может быть переработан в конечное изделие кольцевой формы (например, холодным прессованием или ковкой). Таким образом, достигается поставленная техническая задача. Полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез устройства для пластической деформации металлов на фиг. 2 - вид А на фиг. 1. Устройство для пластической деформации металлов содержит кольцевую неподвижную обечайку 1 для приема порошка металла, внутри которой расположена подвижная наковальня 2, на боковой поверхности которой выполнены зубья 3. Внутри, в нижней части обечайки 1 выполнена резьба, в которую вкручена шайба-регулятор 4 торцового зазорамежду подвижной наковальней 2 и неподвижной наковальней 5 кольцевой формы, которая неподвижно прикреплена к шайбе-регулятору 4. На торцевой поверхности подвижной наковальни 2 выполнены канавки 6, начинающиеся у впадины каждого зуба 3 и идущие к ее оси вращения под углом( 30). Подвижная наковальня 2 снабжена приводом 7 вращения с помощью вала 8 в направлении, указанной стрелкой на фиг. 2. Черными стрелками на фиг. 1 указано направление перемещения порошка металла внутри устройства. Устройство для пластической деформации металлов работает следующим образом. Порошок металла, например алюминия, фракции -600400 мкм насыпают внутрь обечайки 1. Включают привод 7, вал 8 которого вращает подвижную наковальню 2, при этом ее зубья 3 захватывают порошок алюминия и направляют в торцевой зазор между ней и неподвижной наковальней 5. Величину торцевого зазора(фиг. 1) между подвижной и неподвижной наковальнями предварительно устанавливают 0,50,8 мм, для чего 2 1745 вращением шайбы-регулятора 4 по резьбе в обечайке 1 перемещают наковальню 5 и фиксируют их от проворачивания стопорным винтом (не показан). Часть порошка алюминия проходит в кольцевой зазор между валом 8 и наковальней 5 и просыпается вниз до тех пор, пока за счет трения в зазоре между наковальнями не происходит сварка частиц порошка в монолитный материал кольцевой формы, который вращается вместе с подвижной наковальней 2 из-за зубьев на ее боковой поверхности, при этом ее канавки 6 способствуют интенсификации процесса трения и равномерному распределению порошка по ее торцевой поверхности до схватывания с алюминием. Затем останавливают привод 7 вращения наковальни 2 и увеличивают зазордо 23 мм вращением шайбы-регулятора 4. Снова включают привод 7, при этом новые порции алюминиевого порошка вдавливаются с помощью зубьев 3 наковальни 2 в упомянутый зазор, где подвергаются интенсивной пластической деформации. В результате происходит сварка частиц алюминия трением и увеличение сечения консолидированного образца алюминия. Останавливают вращение наковальни 2, снимают ее с вала 8, освобождают образец алюминия из зацепления с зубьями 3 и отделяют его от наковальни 2. Образец алюминия кольцевой формы подвергаясь интенсивной пластической деформации (сжатие, растяжение, сдвиг) имеет мелкокристаллическую структуру с размерами кристаллов менее 0,1 мкм. Полезная модель может быть использована для получения монолитных образцов из порошков высокопластичных металлов (алюминий, медь, цинк, олово и т.д.) кольцевой формы и имеющих мелкокристаллическую структуру для исследований в области материаловедения, для изготовления изделий с особыми свойствами (сверхпластичность,сверхпроводимость и т.д.). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.