1. Inleiding

Wolframdrade, met 'n dikte van etlike tot tientalle mikrometers, word plasties in spirale gevorm en gebruik vir gloei- en ontladingsligbronne. Draadvervaardiging is gebaseer op die poeiertegnologie, dit wil sê, wolframpoeier wat deur 'n chemiese proses verkry word, word agtereenvolgens aan pers, sintering en plastiekvorming onderwerp (roterende smee en trek). Let daarop dat die draadwikkelproses goeie plastiese eienskappe en "nie te hoë" elastisiteit tot gevolg moet hê nie. Aan die ander kant, as gevolg van die ontginningstoestande van spirale, en bowenal die vereiste hoë kruipweerstand, is herkristalliseerde drade nie geskik vir produksie nie, veral as hulle 'n grofkorrelige struktuur het.

Verandering van die meganiese en plastiese eienskappe van metaalmateriaal, in die besonder, die vermindering van die sterk werkverharding sonder 'n uitgloeibehandeling is moontlik met behulp van meganiese opleiding. Hierdie proses bestaan ​​uit die onderwerping van die metaal aan herhaalde, afwisselende en lae-plastiese vervorming. Die uitwerking van sikliese kontrafleksuur op meganiese eienskappe van metale word onder andere in Bochniak en Mosor se [1] papier gedokumenteer, hierin gebruik CuSn 6.5 % tinbronsstroke. Daar is aangetoon dat meganiese opleiding tot 'n werkversagting lei.
Ongelukkig is die meganiese parameters van wolframdrade wat in eenvoudige eenassige trektoetse bepaal word, baie onvoldoende om hul gedrag in die produksieproses van spirale te voorspel. Hierdie drade, ten spyte van soortgelyke meganiese eienskappe, word dikwels gekenmerk deur aansienlik verskillende vatbaarheid vir wikkeling. Daarom, wanneer die tegnologiese eienskappe van wolframdraad geassesseer word, word die resultate van die volgende toetse as meer betroubaar beskou: kerndraadwikkeling, eenrigtingwringing, mesrand-kompressie, buig-en-rek, of omkeerbare banding [2] . Onlangs is 'n nuwe tegnologiese toets voorgestel [3], waarin die draad aan gelyktydige torsie met spanning onderwerp word (TT-toets), en die spanningstoestand - na die mening van die skrywers - naby is aan dit wat in die produksieproses plaasvind. van die filamente. Boonop het die resultate van TT-toetse wat op tungstendrade met verskillende diameters uitgevoer is, sy vermoë getoon om hul latere gedrag tydens tegnologiese prosesse te verwag [4, 5].

Die doel van die werk wat hierin aangebied word, is om die vraag te beantwoord of, en of, tot watter mate die gebruik van siklusvervormingsbehandeling (CDT) op wolframdraad deur voortdurende multilaterale buiging met skeermetode [6], die meganiese en tegnologiese daarvan kan verander. belangrike eienskappe.

Oor die algemeen kan die sikliese vervorming van metale (bv. deur spanning en kompressie of bilaterale buiging) gepaard gaan met twee verskillende strukturele prosesse. Die eerste is kenmerkend vir die vervorming met klein amplitudes en

behels sogenaamde moegheidsverskynsels, wat daartoe lei dat die sterk werkverharde metaal in 'n vervormingsagte een verander voordat dit vernietig word [7].

Die tweede proses, dominant tydens vervorming met hoë spanning amplitudes, produseer sterk heterogenisering van plastiese vloei-genererende skuifbande. Gevolglik is daar 'n drastiese fragmentasie van die metaalstruktuur, veral die vorming van nano-grootte korrels, dus 'n aansienlike toename in sy meganiese eienskappe ten koste van werkbaarheid. So 'n effek word verkry in bv. deurlopende herhalende riffel- en reguitmaakmetode wat deur Huang et al. [8], wat bestaan ​​uit veelvuldige, afwisselende, verby (rol) van stroke tussen die "gerat" en gladde rolle, of op 'n meer gesofistikeerde manier, wat 'n metode is van deurlopende buiging onder spanning [9], waar die gestrekte strook is kontraflekseer as gevolg van 'n omkeerbare beweging langs sy lengte van die stel roterende rolle. Natuurlik kan die uitgebreide fragmentasie van korrels ook verkry word tydens monotoniese vervorming met groot spanning, deur gebruik te maak van die sogenaamde Erge Plastiese Deformasie-metodes, in die besonder, metodes van Equal Channel Angular Extrusion [10] wat meestal aan die voorwaardes vir eenvoudige voldoen. skeer van metaal. Ongelukkig word hulle hoofsaaklik op die laboratoriumskaal gebruik en dit is tegnies nie moontlik nie

om dit te gebruik om spesifieke meganiese eienskappe van lang stroke of drade te verkry.

Sommige pogings is ook gedoen om die invloed van siklies-veranderende skuif wat toegepas word met klein eenheidsdeformasies op die vermoë om die moegheidsverskynsels te aktiveer, te bepaal. Die resultate van eksperimentele studies wat uitgevoer is [11] op stroke koper en kobalt deur kontrafleksuur met skeerwerk het bogenoemde tesis bevestig. Alhoewel die kontrafleksuur met skeermetode redelik maklik op plat metaaldele toegepas kan word, maak die meer direkte toepassing vir drade nie sin nie, want dit waarborg per definisie nie die verkryging van homogene struktuur nie, en dus identiese eienskappe op die omtrek (met arbitrêr georiënteerde radius) van die draad. Om hierdie rede gebruik hierdie vraestel 'n nuutgevormde en oorspronklike metode van CDT wat ontwerp is vir dun drade, gebaseer op deurlopende multilaterale buiging met skeer.

Fig. 1 Skema van die proses van meganiese opleiding van drade:1 wolfram draad,2 spoel met draad om af te rol,3 stelsel van ses roterende matryse,4 wikkel spoel,5 gewig breek, en6 rem (staalsilinder met 'n band van tinbrons rondom)

2. Eksperimenteer

CDT van wolframdraad met 'n deursnee van 200 μm is uitgevoer op 'n spesiaal vervaardigde toetstoestel waarvan die skema in Fig. 1 getoon word. Afgerolde draad (1) vanaf die spoel

(2) met 'n deursnee van 100 mm, is in 'n stelsel van ses matryse (3) ingebring, met gate van dieselfde deursnee as die draad, wat in 'n gemeenskaplike behuising vasgemaak is en om die as draai teen 'n spoed van 1,350 rev/ min. Nadat dit deur die toestel gegaan het, is die draad op die spoel (4) gerol met 'n deursnee van 100 mm wat teen 'n spoed van 115 rev/min roteer. Toegepaste parameters bepaal dat die lineêre spoed van draad relatief tot die roterende matryse 26.8 mm/omwenteling is.

Toepaslike ontwerp van die matrysstelsel het beteken dat elke tweede matrys eksentries gedraai het (Fig. 2), en elke stuk draad wat deur die roterende matryse gegaan het, is onderworpe aan voortdurende multilaterale buiging met skeerwerk wat ingebring is deur stryk aan die rand van die binneoppervlak van die matryse.

Fig. 2 Skematiese uitleg van die roterende matryse (met nommer gemerk3 in Fig. 1)

Fig. 3 Stelsel van matryse: 'n algemene aansig; b basiese dele:1 sentriese sterf,2 eksentrieke sterf,3 spasieerringe

Ongerolde draad was onder die invloed van aanvanklike spanning as gevolg van die toepassing van spanning, wat dit nie net teen verstrengeling beskerm nie, maar ook die wedersydse deelname van buig- en skeervervorming bepaal. Dit was moontlik om te bereik danksy die rem wat op die spoel gemonteer is in die vorm van 'n blikbronsstrook wat deur 'n gewig gedruk is (aangewys as 5 en 6 in Fig. 1). Figuur 3 toon die voorkoms van die toestelopleiding wanneer dit gevou is, en elkeen van sy komponente. Opleiding van drade is uitgevoer met twee verskillende gewigte:

4.7 en 8.5 N, tot vier gange deur die stel matryse. Aksiale spanning het onderskeidelik die 150 en 270 MPa beloop.

Trektoets van draad (beide in aanvanklike toestand en opgelei) is op die Zwick Roell-toetsmasjien uitgevoer. Die lengte van die monsters was 100 mm en die treksterkte was

8×10⁻³ s⁻¹. In elke geval, een meetpunt (vir elke

van die variante) verteenwoordig ten minste vyf monsters.

TT-toets is uitgevoer op 'n spesiale apparaat waarvan die skema in Fig. 4 getoon word wat vroeër deur Bochniak et al. (2010). Die middel van die wolfraamdraad (1) met 'n lengte van 1 m is in 'n vang (2) geplaas, en dan sy ente, nadat dit deur die gidsrolle (3) gegaan het, en gewigte (4) van 10 N elk vasgemaak is, was in 'n klem (5) geblokkeer. Die draaibeweging van die vang (2) het gelei tot die opwinding van twee stukke draad

(op hulself gekatrol), met vaste punte van die getoetste monster, is uitgevoer met 'n geleidelike toename van trekspannings.

Die toetsresultaat was die aantal draaie (N_T) wat nodig was om die draad te breek en het gewoonlik voorgekom op die voorkant van die gevormde warboel, soos getoon in Fig. 5. Ten minste tien toetse per variant is uitgevoer. Na die opleiding het die draad 'n effense golwende vorm gehad. Dit moet beklemtoon word dat volgens referate van Bochniak en Pieła (2007) [4] en Filipek (2010)

[5] die TT-toets is 'n eenvoudige, vinnige en goedkoop metode om die tegnologiese eienskappe van drade wat vir wikkeling bedoel is, te bepaal.

Fig. 4 Skema van die TT-toets:1 getoets draad,2 vang wat deur 'n elektriese motor gedraai word, tesame met die draai-opname-toestel,3 gidsrolletjies,4gewigte,5 kake wat die punte van draad vasklem

3. Resultate

Die effek van aanvanklike spanning en die aantal deure in die CDT-proses op die eienskappe van wolframdrade word in Fig. 6 en 7. 'n Groot verspreiding van verkryde meganiese parameters van draad illustreer die skaal van inhomogeniteit van die materiaal wat deur poeiertegnologie verkry word, en daarom fokus die analise wat uitgevoer word op die tendense van veranderinge van getoetste eienskappe en nie op hul absolute waardes nie.

Kommersiële wolfraamdraad word gekenmerk deur gemiddelde waardes van vloeispanning (YS) gelykstaande aan 2 026 MPa, uiteindelike treksterkte (UTS) van 2 294 MPa, totale verlenging van

A≈2,6 % en die N_Tsoveel as 28. Ongeag die

grootte van die toegepaste spanning, lei CDT slegs 'n klein

afname van UTS (nie meer as 3 % vir die draad na vier passe), en beide YS enA bly relatief op dieselfde vlak (Fig. 6a–c en 7a–c).

Fig. 5 Aansig van die wolframdraad na breuk in die TT-toets

Fig. 6 Effek van meganiese opleiding (aantal slaag n) oor meganiese (a–c) en tegnologiese (d) (gedefinieer deur N_Tin die TT-toets) eienskappe van wolframdraad; aangehegte gewig waarde van 4,7 N

CDT lei altyd tot 'n aansienlike toename in die aantal draaddraaie N_T. In die besonder, vir die eerste twee passe, N_Tbereik meer as 34 vir 'n spanning van 4.7 N en amper 33 vir 'n spanning van 8.5 N. Dit verteenwoordig 'n toename van ongeveer 20 % met betrekking tot die kommersiële draad. Die toepassing van 'n hoër aantal passe lei tot 'n verdere toename in N_Tslegs in die geval van oefening onder spanning van 4,7 N. Die draad na vier passe toon die gemiddelde grootte van N_Tmeer as 37, wat, in vergelyking met die draad in aanvanklike toestand, 'n toename van meer as 30 % verteenwoordig. Verdere opleiding van die draad by hoër spanning sal nie meer die grootte van voorheen behaalde N verander nie_Twaardes (Fig. 6d en 7d).

4. Ontleding

Die resultate wat verkry is toon dat die metode wat gebruik word vir wolframdraad CDT prakties nie sy meganiese parameters verander wat in trektoetse bepaal is nie (daar was slegs 'n geringe afname in uiteindelike treksterkte), maar die

tegnologiese eienskappe bedoel vir 'n spiraalproduksie; dit word voorgestel deur die aantal draaie in die TT-toets. Dit bevestig die resultate van vroeëre studies deur Bochniak en Pieła (2007)

[4] oor die gebrek aan konvergensie van die trektoetsresultate met die waargenome gedrag van drade in die produksieproses van spirale.

Die reaksie van wolframdrade op die proses van CDT hang aansienlik af van die toegepaste spanning. By lae-spanningskrag neem 'n mens 'n paraboliese groei in die aantal draaie met die aantal passe waar, terwyl die toepassing van groter waardes van spanning lei (reeds na twee passe) tot die bereiking van die versadigingstoestand en die stabilisering van voorheen verkrygde tegnologiese eienskappe (Fig. 6d en 7d).

So 'n gediversifiseerde reaksie van die wolframdraad onderstreep die feit dat die grootte van spanning die kwantitatiewe verandering van beide die spanningstoestand en die vervormingstoestand van die materiaal en gevolglik sy elasties-plastiese gedrag bepaal. Die gebruik van hoër spanning tydens die proses van plastiekbuiging in draad wat tussen opeenvolgende misbelynde matryse beweeg, lei tot 'n kleiner draadbuigradius; dus is die plastiese vervorming in 'n rigting loodreg op die as van die draad wat verantwoordelik is vir die meganisme van skuif groter en lei tot 'n gelokaliseerde plastiese vloei in die skuifbande. Aan die ander kant veroorsaak lae spanning dat die CDT-proses van draad plaasvind met groter deelname van elastiese vervorming (dit wil sê, die plastiese vervormingsdeel is kleiner), wat die dominansie van homogene vervorming bevoordeel. Hierdie situasies verskil duidelik van dié wat tydens die eenassige trektoets voorkom.

Daar moet ook op gelet word dat CDT die tegnologiese eienskappe net verbeter vir drade met voldoende kwaliteit, dit wil sê, met geen noemenswaardige interne defekte (porieë, leemtes, diskontinuïteite, mikro-krake, gebrek aan voldoende kontinuïteit adhesie by korrelgrense, ens. .) wat voortspruit uit die vervaardiging van draad deur poeiermetallurgie. Andersins, die toenemende verstrooiing van verkry waarde van kronkels N_Ttesame met 'n toename in die aantal passe dui op 'n verdiepende differensiasie van draadstruktuur in sy verskillende dele (in lengte) dus kan dit ook dien as 'n nuttige maatstaf vir die beoordeling van die kwaliteit van 'n kommersiële draad. Hierdie probleme sal die onderwerp van toekomstige ondersoeke wees.

Fig. 7 Effek van meganiese opleiding (aantal slaag n) oor meganiese (a–c) en tegnologiese (d) (gedefinieer deur N_Tin die TT-toets) eienskappe van wolframdraad; aangehegte gewig waarde van 8,5 N

5. Gevolgtrekkings

1, CDT van wolfraam drade verbeter hul tegnologiese eienskappe, soos gedefinieer in die torsie met spanning toets deur N_Tvoor breking.

2， Die toename van die N_Tindeks met ongeveer 20 % bereik word deur 'n draad wat aan twee reekse CDT onderwerp word.

3， Die grootte van die draadspanning in die proses van CDT het 'n beduidende impak op sy tegnologiese eienskappe gedefinieer deur die waarde van die N_Tindeks. Die hoogste waarde daarvan is bereik deur 'n draad wat aan effense spanning (trekspanning) onderwerp is.

4， Die gebruik van beide hoër spanning en meer siklusse van multilaterale buiging met skeer is nie geregverdig nie, want dit lei slegs tot die stabilisering van die voorheen bereike waarde van die N_Tindeks.

5， Die aansienlike verbetering van tegnologiese eienskappe van die CDT-wolframdraad gaan nie gepaard met 'n verandering van meganiese parameters wat in trektoets bepaal is nie, wat die geloof in die lae bruikbaarheid van so 'n toets bevestig om die tegnologiese gedrag van die draad te antisipeer.

Verkry eksperimentele resultate demonstreer die geskiktheid CDT van wolframdraad vir die vervaardiging van spirale. In die besonder, gebaseer op die metode wat gebruik word vir die opeenvolgende bevordering van die draadlengte, veroorsaak sikliese, multi-rigting buiging met min spanning verslapping van die interne spanning. Om hierdie rede is daar 'n beperking op die neiging dat die draad breek tydens die plastiese vorming van spirale. As gevolg hiervan is dit bevestig dat die vermindering van die hoeveelheid afval onder vervaardigingstoestande die doeltreffendheid van die produksieproses verhoog deur die uitskakeling van stilstand outomatiese produksietoerusting waarin, nadat die draad gebreek is, 'n noodstop "handmatig" geaktiveer moet word deur die operateur.