Guľová komora na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov

(22) Dátum podania prihlášky 19. 12. 2014 (13) Druh dokumentu Yl(32) Dátum podania prioritnej prihlášky (51) ĺľlľ C 1- (201501)(33) Krajina alebo regionálna organizácia priority C 211) 7/00(43) Dátum zverejnenia prihlášky 1. 7. 2015 Vestník UPV SR Č. 07/2015(45) Dátum oznámenia 0 zápise ÚRAD úžitkového vzoru 3. 12. 2015 PRJEMYSELNÉHO Vestník UPV SR č. 12/2015 VLAS TNÍCTVA (47) Dátum zápisu a sprístupnenia SLOVENSKEJ REPUBLIKY úžitkového vzoru verejnosti 23. 10. 2015(62) Číslo pôvodnej prihlášky V prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej patentovej prihlášky v prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT(96) Číslo podania európskej patentovej prihlášky(73) Majiteľ Žilinská univerzita v Žiline, Žilina, SK(54) Názov Guľová komora na ultrazvuková nauokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálovGuľová komora na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov pozostáva zodrazovej Časti tvaru guľovej plochy alebo guľovej čiapočky (l) a z krytu s ľubovoľným tvarom (2), do ktorej je umiestnená tryskaná súčiastka (3) a tryskacie médium (4). Guľová komora na ultrazvukovú nanokiyštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov je následne rozkmitaná pomocou člena na prenos ultrazvukových kmitov (5) a tryskacie médium (4) zabezpečuje prostredníctvom odrazovej časti tvaru guľovej plochy alebo guľovej čiapočky (l) viacosovú plastickú deformáciu povrchovej vrstvy tryskanej súčiastky (3). Takáto deformácia predstavuje efektivny proces zjemnenia povrchového zma tryskanej súčiastky (3) až na nanometrickú úroveň. Hlavným charakteristickým prvkom guľovej komory na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných Inateriálov je využitie tvaru dutej gule, resp. akýchkoľvek čiastočných guľových plôch ako odrazovej časti (l) pre tryskacie médium (4).Technické riešenie sa týka oblasti stroj árskej výroby súčiastok z polykryštalických kovových materiálov.V súčasnosti sa na vytvorenie nanokryštalickej vrstvy na povrchu konštrukčných materiálov najčastejšie využívajú techniky intenzívnej plastickej deformácie povrchovej vrstvy, ktoré využívajú nasledovné metódy intenzívne tryskanie, ultrazvukové kontaktné spevňovanie, ultrazvukové tryskanie a intenzívne trenie povrchovej vrstvy. Všetky v súčasnosti využívané metódy nanokryštalizácie povrchových vrstiev sú založené na plastickej deformácii povrchovej vrstvy iba v jednom smere. Pri takejto jednoosovej plastickej deformácii je zjemňovanie povrchového zrna neefektívne, pretože je potrebné vyčerpať samostatne jednotlivé sklzové systémy, ktorých aktivita postupne zjemňuje povrchové zrno.Princíp guľovej komory na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov tkvie v umiestnení tryskacieho média spolu s tryskanou súčiastkou, na ktorej je potrebné vytvoriť nanokryštalickú povrchovú vrstvu do guľovej komory na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov, ktorá pozostáva z odrazovej časti tvaru guľovej plochy alebo guľového vrchlíka a z krytu s ľubovoľným tvarom tak, že tryskacie médium je voľné a tryskaná súčiastka je stacionárna, prípadne rotuje okolo svojej osi. Guľová komora na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov je následne rozkmitaná pomocou člena na prenos ultrazvukových kmitov pri rezonančnej frekvencii. Častice tryskacieho média sa rozkmitajú spolu s guľovou komorou na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov a ich dopady spôsobujú plastickú deformáciu povrchovej vrstvy tryskanej súčiastky. Na rozdiel od v súčasnosti využívaných metód však odrazová časť tvaru guľovej plochy alebo guľovćho vrchlíka (guľová plocha, polguľová plocha alebo akýkoľvek iný tvar využívajúci guľovú plochu) spôsobuje, že častice tryskacieho média nekmitajú iba v jednom t. j. vertikálnom smere (aj keď samotná guľová komora na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov osciluje iba vertikálne), ale vďaka odrazom od odrazovej časti tvaru guľovej plochy alebo guľového vrchlíka sú trajektórie častíc tryskacieho média úplne náhodné. Náhodná orientácia trajektórie častíc tryskacieho média spôsobuje viacosovú plastickú deformáciu, t. j. striedavé využívanie jednotlivých sklzových systémov čo zabezpečuje efektívnejšie zjemňovanie zrna povrchovej vrstvy tryskanej súčiastky ako v prípade jednoosovej plastickej deformácie.Prehľad obrázkov na výkresochPrincíp využitia guľovej komory na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov je znázornený na obrázku l, kde je možné vidieť umiestnenie tryskanej súčiastky (3) a tryskacieho média (4) do guľovej komory na ultrazvukovú nanoktyštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov, ktorá pozostáva z odrazovej časti tvam guľovej plochy alebo guľového vrchlíka (l), z krytu s ľubovoľným tvarom (2) a člena na prenos ultrazvukových kmitov (5).Prototyp guľovej komory na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov podľa obrázka l bol zostrojený a sfunkčnený pôvodcami uvedenými v žiadosti o zápis úžitkového vzoru. Zhotovená a funkčná guľová komora na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov obsahuje odrazovú časť tvaru guľovej plochy alebo guľového vrchlíka (1), kryt s ľubovoľným tvarom (2), tryskanú súčiastku (3), tryskacie médium (4) a člen na prenos ultrazvukových kmitov (5). Prostredníctvom takto zhotovenej a funkčnej guľovej komory na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov bolo dosiahnuté zjemnenie zrna povrchovej vrstvy tryskanej súčiastky (3) na úroveň desiatok nanometrov.Nanokryštalické povrchové vrstvy v 0 všeobecnosti výrazne zvyšujú únavovú životnosť súčiastok z polykryštalických kovových materiálov. Zvýšenie únavovej životnosti vo všeobecnosti zabezpečuje vyššiu úroveň bezpečnosti, životnosti a spoľahlivosti súčiastok a zariadení. Z tohto vyplýva významná priemyselná využiteľnosť najmä V doprave, kde sú prakticky všetky súčiastky vystavené únavovému (cyklickému) namáhaniu. Okrem aplikácií v doprave je zvyšovanie únavovej životnosti súčiastok potrebné aj v mnohých ďalších priemyselných odvetviach pri výrobe manipulačnej techniky, výrobných strojov a rôznych konštrukcií.Komora na ultrazvukovú nanokryštalizáciu povrchových vrstiev konštrukčných materiálov, obsahujúca odrazovú časť (l), kryt (2) s ľubovoľným tvarom, tryskanú súčiasrku (3), tryskacie médium (4) a člen (5) na prenos ultrazvukových kmitov, V y z n a č u j ú c a s a t ý m , že odrazová časť (l) je tvorená vnútornou plochou komory, ktorá je vytvorená v tvare gule, alebo je odrazová časť (l) tvorená vnútornou plochou guľového vrchlĺka.