1. Sissejuhatus

Volframtraadid, mille paksus on mitu kuni kümneid mikromeetrit, on plastiliselt vormitud spiraalideks ning neid kasutatakse hõõg- ja lahendusvalgusallikates. Traadi tootmine põhineb pulbertehnoloogial, st keemilisel protsessil saadud volframipulbrit pressitakse, paagutatakse ja plastvormitakse järjestikku (pöörlev sepistamine ja tõmbamine). Pange tähele, et traadi kerimisprotsess peab tagama head plastilised omadused ja "mitte liiga kõrge" elastsuse. Seevastu spiraalide kasutustingimuste ja eelkõige nõutava suure roomamiskindluse tõttu ei sobi ümberkristallitud juhtmed tootmiseks, eriti kui need on jämedateralise struktuuriga.

Metalliliste materjalide mehaaniliste ja plastiliste omaduste muutmine, eelkõige tugeva töökõvenemise vähendamine ilma lõõmutustöötluseta on võimalik mehaanilise koolituse abil. See protsess seisneb metalli allutamises korduvale, vahelduvale ja väheplastilisele deformatsioonile. Tsüklilise kontraflexuuri mõju metallide mehaanilistele omadustele on dokumenteeritud muuhulgas Bochniaki ja Mosori [1] paberis, kasutades siin CuSn 6,5% tinapronksribasid. Näidati, et mehaaniline treening viib töö pehmenemiseni.
Kahjuks on lihtsate üheteljeliste tõmbekatsetega määratud volframtraatide mehaanilised parameetrid kaugelt ebapiisavad, et ennustada nende käitumist spiraalide tootmisprotsessis. Vaatamata sarnastele mehaanilistele omadustele iseloomustab neid juhtmeid sageli oluliselt erinev vastuvõtlikkus mähise suhtes. Seetõttu peetakse volframtraadi tehnoloogiliste omaduste hindamisel usaldusväärsemaks järgmiste katsete tulemusi: südamiku traadi mähis, ühesuunaline torsioon, noaserva kokkusurumine, painutamine ja venitamine või pööratav ribastamine [2] . Hiljuti pakuti välja uus tehnoloogiline test [3], kus traat allutatakse samaaegsele väänemisele ja pingele (TT-test) ning pingeseisund on autorite arvates lähedane tootmisprotsessis esinevale. filamentidest. Lisaks on erineva läbimõõduga volframtraatidega läbiviidud TT-testide tulemused näidanud selle võimet ette näha nende hilisemat käitumist tehnoloogiliste protsesside käigus [4, 5].

Siin esitatud töö eesmärk on vastata küsimusele, kas ja kui suurel määral võib tsüklilise deformatsioonitöötluse (CDT) kasutamine volframtraadil pideva mitmepoolse painutamise teel nihkemeetodil [6] muuta selle mehaanilist ja tehnoloogilist. olulised omadused.

Üldiselt võib metallide tsüklilise deformatsiooniga (nt pinge ja surve või kahepoolne painutamine) kaasneda kaks erinevat struktuuriprotsessi. Esimene on iseloomulik väikese amplituudiga deformatsioonile ja

See hõlmab nn väsimusnähtusi, mille tulemuseks on tugevalt töödeldud metallist, mis muutub enne selle hävimist deformatsiooniga pehmendatud metalliks [7].

Teine protsess, mis domineerib suure deformatsiooniamplituudiga deformatsiooni ajal, tekitab plastist voolu tekitavate nihkeribade tugeva heterogeniseerimise. Sellest tulenevalt toimub metallkonstruktsiooni drastiline killustumine, eelkõige nanosuuruste terade moodustumine, seega selle mehaaniliste omaduste oluline suurenemine töödeldavuse arvelt. Selline efekt saavutatakse näiteks pideva korduva gofreerimise ja sirgendamise meetodil, mille on välja töötanud Huang et al. [8], mis koosneb mitmest vahelduvast ribade läbimisest (rullimisest) „hammasrataste” ja siledate rullide vahel või keerukamal viisil, mis on pinge all pideva painutamise meetod [9], kus venitatud riba on vastupidine pöörduva liikumise tõttu kogu pöörlevate rullide kogumi pikkuses. Loomulikult võib terade ulatuslikku killustumist saavutada ka suure deformatsiooniga monotoonse deformatsiooni käigus, kasutades nn raske plastilise deformatsiooni meetodeid, eelkõige võrdse kanaliga nurkekstrusiooni [10] meetodeid, mis kõige sagedamini vastavad lihtsate tingimustega. metalli lõikamine. Kahjuks kasutatakse neid peamiselt laboratoorsetes mastaapides ja see pole tehniliselt võimalik

kasutada neid pikkade ribade või juhtmete spetsiifiliste mehaaniliste omaduste saamiseks.

Mõned katsed on tehtud ka selleks, et hinnata väikeste ühikuliste deformatsioonidega tsükliliselt muutuva nihke mõju võimele aktiveerida väsimusnähtusi. Vase- ja koobaltiribadel läbiviidud eksperimentaalsete uuringute tulemused [11] nihkega kontraflexuuriga kinnitasid ülaltoodud väitekirja. Kuigi nihkemeetodiga kontrafleksuur on lamedatele metallosadele üsna lihtne rakendada, ei ole juhtmete otsesem kasutamine mõttekas, kuna definitsiooni järgi ei taga see homogeense struktuuri ja seega identsete omaduste saavutamist. traadi ümbermõõt (suvaliselt orienteeritud raadiusega). Sel põhjusel kasutatakse selles dokumendis äsja moodustatud ja originaalset CDT meetodit, mis on mõeldud õhukeste juhtmete jaoks, mis põhineb pideval mitmepoolsel painutamisel koos nihkega.

Joonis 1 Juhtmete mehaanilise väljaõppe protsessi skeem:1 volframtraat,2 traadiga mähis lahtikerimiseks,3 kuue pöörleva stantsi süsteem,4 mähispool,5 murda kaalu ja6 pidur (terassilinder, mille ümber on tinapronksiriba)

2. Eksperiment

200 μm läbimõõduga volframtraadi CDT viidi läbi spetsiaalselt konstrueeritud katseseadmega, mille skeem on näidatud joonisel 1. Kerimata traat (1) mähist.

(2) läbimõõduga 100 mm, sisestati kuue matriitsi (3) süsteemi, millel on traadiga sama läbimõõduga augud, mis on kinnitatud ühisesse korpusesse ja pöörlevad ümber telje kiirusega 1350 p/ min. Pärast seadme läbimist keriti traat 100 mm läbimõõduga mähisele (4), mis pöörles kiirusega 115 p/min. Rakendatud parameetrid määravad traadi lineaarkiiruse pöörlevate stantside suhtes 26,8 mm/pööre.

Matriitsisüsteemi sobiv konstruktsioon tähendas, et iga teine ​​stants pöörles ekstsentriliselt (joonis 2) ja iga pöörlevaid stantse läbiv traadijupp painutati pidevalt mitmepoolselt koos triikimisega tekitatud nihkega stantside sisepinna servas.

Joonis 2 Pöörlevate stantside skemaatiline paigutus (märgistatud numbriga3 joonisel 1)

Joonis fig 3 stantside süsteem: üldvaade; b põhiosad:1 kesksed stantsid,2 ekstsentrilised stantsid,3 vaherõngad

Kerimata traat oli pinge rakendamise tõttu esialgse pinge mõju all, mis mitte ainult ei kaitse seda takerdumise eest, vaid määrab ka painde- ja nihkedeformatsiooni vastastikuse osaluse. Seda oli võimalik saavutada tänu poolile paigaldatud pidurile tina pronksriba kujul, mis oli pressitud raskusega (joonisel 1 tähistatud kui 5 ja 6). Joonis 3 näitab kokkupandud seadme treeningu välimust ja iga selle komponenti. Juhtmete treenimine viidi läbi kahe erineva raskusega:

4,7 ja 8,5 N, kuni neli läbib stantside komplekti. Aksiaalne pinge oli vastavalt 150 ja 270 MPa.

Traadi tõmbekatse (nii algseisundis kui ka treenitud) viidi läbi Zwick Roelli katsemasinaga. Proovi mõõturi pikkus oli 100 mm ja tõmbe deformatsioonikiirus oli

8×10⁻³ s⁻¹. Igal juhul üks mõõtmispunkt (iga

variantidest) esindab vähemalt viit proovi.

TT-test viidi läbi spetsiaalse aparaadiga, mille skeem on näidatud joonisel 4, mida Bochniak et al. (2010). 1 m pikkuse volframtraadi (1) keskosa asetati konksu (2) ja seejärel asetati selle otsad pärast juhtrullide (3) läbimist ja 10 N raskuste (4) kinnitamist. olid blokeeritud klambrisse (5). Pöördliigutuse (2) tulemusel mähkis kaks traadijuppi

(enese külge keritud), katsetatud proovi fikseeritud otstega, viidi läbi tõmbepingete järkjärgulise suurenemisega.

Testi tulemuseks oli keerdude arv (N_T), mis oli vajalik traadi purunemiseks ja tekkis tavaliselt moodustunud sasipuntra esiküljel, nagu on näidatud joonisel 5. Iga variandi kohta viidi läbi vähemalt kümme testi. Pärast treeningut oli traat kergelt lainelise kujuga. Tuleb rõhutada, et Bochniaki ja Pieła (2007) [4] ja Filipeki (2010) paberite kohaselt

[5] TT test on lihtne, kiire ja odav meetod mähimiseks mõeldud juhtmete tehnoloogiliste omaduste määramiseks.

Joonis 4 TT-testi skeem:1 testitud juhe,2 elektrimootori poolt pöörlev riiv, mis on ühendatud keerdsalvestusseadmega,3 juhtrullid,4kaalud,5 lõuad, mis kinnitavad traadi otsad

3. Tulemused

Algpinge ja CDT protsessi läbimiste arvu mõju volframtraatide omadustele on näidatud joonistel fig. 6 ja 7. Saadud traadi mehaaniliste parameetrite suur hajuvus illustreerib pulbertehnoloogiaga saadud materjali ebahomogeensuse skaalat ning seetõttu keskendutakse läbiviidud analüüsis testitavate omaduste muutumise trendidele, mitte nende absoluutväärtustele.

Kaubanduslikku volframtraati iseloomustavad voolavuspinge (YS) keskmised väärtused 2026 MPa, tõmbetugevus (UTS) 2294 MPa, kogupikenemine

A≈2,6% ja N_Tnii palju kui 28. Olenemata sellest

rakendatud pinge suurus, annab CDT tulemuseks vaid väikese

UTS vähenemine (mitte üle 3 % juhtme puhul pärast nelja läbimist) ja nii YS kui kaA jäävad suhteliselt samale tasemele (joonised 6a–c ja 7a–c).

Joonis 5 Volframtraadi vaade pärast murdumist TT-katses

Joonis 6 Mehaanilise treeningu mõju (läbimiste arv n) mehaanilisel (a–c) ja tehnoloogilisel (d) (määratleb N_TTT testis) volframtraadi omadused; lisatud kaalu väärtus 4,7 N

CDT põhjustab alati traadi keerdude N arvu märkimisväärset suurenemist_T. Eelkõige kahe esimese söödu puhul N_Tulatub 4,7 N pinge korral üle 34 ja 8,5 N pinge korral peaaegu 33. See tähendab ligikaudu 20% kasvu võrreldes kaubandusliku traadiga. Suurema läbimiste arvu rakendamine toob kaasa N-i edasise suurenemise_Tainult 4,7 N pinge all treenimisel. Traat näitab pärast nelja läbimist N keskmist suurust_Tüle 37, mis võrreldes algseisundi traadiga tähendab kasvu üle 30%. Traadi edasine treenimine kõrgematel pingetel ei muudaks enam varem saavutatud N suurust_Tväärtused (joonised 6d ja 7d).

4. Analüüs

Saadud tulemused näitavad, et volframtraadi CDT puhul kasutatud meetod praktiliselt ei muuda selle tõmbekatsetes määratud mehaanilisi parameetreid (tõmbetugevus vähenes veidi), kuid suurendab oluliselt selle tõmbetugevust.

tehnoloogilised omadused, mis on ette nähtud spiraalide tootmiseks; seda esindab keerdude arv TT testis. See kinnitab Bochniaki ja Pieła (2007) varasemate uuringute tulemusi.

[4] tõmbekatse tulemuste ja spiraalide tootmisprotsessis juhtmete täheldatud käitumise konvergentsi puudumise kohta.

Volframtraatide reaktsioon CDT protsessile sõltub oluliselt rakendatavast pingest. Madala pingejõu korral täheldatakse keerdude arvu paraboolset kasvu koos läbimiste arvuga, samas kui suuremate pingeväärtuste rakendamine viib (juba pärast kahte läbimist) küllastusseisundi saavutamiseni ja eelnevalt saadud tehnoloogilise stabiliseerumiseni. omadused (joonised 6d ja 7d).

Volframtraadi selline mitmekesine reaktsioon rõhutab tõsiasja, et pinge suurus määrab nii materjali pingeseisundi kui ka deformatsiooniseisundi kvantitatiivse muutuse ja sellest tulenevalt ka selle elasts-plastilise käitumise. Suurema pinge kasutamine plastilise painutamise protsessis järjestikuste valesti joondatud stantside vahel annab tulemuseks väiksema traadi painderaadiuse; seega on plastiline deformatsioon nihkemehhanismi eest vastutava traadi teljega risti olevas suunas suurem ja põhjustab nihkeribades lokaalse plastivoolu. Teisest küljest põhjustab madal pinge traadi CDT protsessi suurema elastse deformatsiooni osalusega (st plastiline deformatsiooniosa on väiksem), mis soodustab homogeense deformatsiooni domineerimist. Need olukorrad erinevad selgelt üheteljelise tõmbekatse ajal esinevatest olukordadest.

Samuti tuleb märkida, et CDT parandab tehnoloogilisi omadusi ainult piisava kvaliteediga juhtmete puhul, mis ei sisalda olulisi sisemisi defekte (poorid, tühimikud, katkestused, mikropraod, ebapiisava pideva haardumise puudumine tera piiridel jne. .) mis tulenevad traadi tootmisest pulbermetallurgia teel. Vastasel juhul suureneb keerdude N saadud väärtuse hajumine_Tkoos läbimiste arvu suurenemisega näitab traadi struktuuri süvenevat diferentseerumist selle erinevates osades (pikkuses), seega võib see olla kasulik kriteerium kaubandusliku traadi kvaliteedi hindamisel. Need probleemid on tulevaste uurimiste objektiks.

Joonis 7 Mehaanilise treeningu mõju (läbimiste arv n) mehaanilisel (a–c) ja tehnoloogilisel (d) (määratleb N_TTT testis) volframtraadi omadused; lisatud kaalu väärtus 8,5 N

5. Järeldused

1， Volframtraatide CDT parandab nende tehnoloogilisi omadusi, nagu on määratletud N-i väändumise pingekatses_Tenne murdumist.

2, N suurenemine_TIndeks umbes 20% saavutatakse kahe CDT seeriaga läbi viidud traadi abil.

3 ， Traadi pinge suurus CDT protsessis mõjutab oluliselt selle tehnoloogilisi omadusi, mis on määratletud N väärtusega._Tindeks. Selle kõrgeima väärtuse saavutas kerge pinge (tõmbepinge) allutatud traat.

4， Nii suurema pinge kui ka rohkemate mitmepoolse painutamise tsüklite kasutamine koos nihkega ei ole õigustatud, kuna selle tulemuseks on ainult varem saavutatud N väärtuse stabiliseerimine_Tindeks.

5 ， CDT volframtraadi tehnoloogiliste omaduste olulise paranemisega ei kaasne tõmbekatses määratud mehaaniliste parameetrite muutus, mis kinnitab uskumust sellise testi vähesesse kasutatavusse traadi tehnoloogilise käitumise ennetamiseks.

Saadud katsetulemused näitavad volframtraadi CDT sobivust spiraalide valmistamiseks. Eelkõige, lähtudes traadi pikkuse järjestikuse suurendamise meetodist, põhjustab tsükliline, mitmesuunaline vähese pingega painutamine sisepingete lõdvenemist. Sel põhjusel on spiraalide plastilise moodustamise ajal traadi purunemise kalduvus piiratud. Selle tulemusena leidis kinnitust, et jäätmete koguse vähendamine tootmistingimustes suurendab tootmisprotsessi efektiivsust, kaotades seisakuaja automatiseeritud tootmisseadmed, milles pärast juhtme katkemist tuleb "käsitsi" aktiveerida hädaseiskamine. operaatori poolt.