1. مقدمه

سیم‌های تنگستن با ضخامت چند تا ده‌ها میکرومتر، به‌طور پلاستیکی به شکل مارپیچی در می‌آیند و برای منابع نوری رشته‌ای و تخلیه استفاده می‌شوند. تولید سیم بر اساس تکنولوژی پودر است، به عنوان مثال، پودر تنگستن به دست آمده از طریق یک فرآیند شیمیایی به طور متوالی تحت فشار، تف جوشی، و شکل دهی پلاستیک (جعل چرخشی و کشش) قرار می گیرد. توجه داشته باشید که فرآیند سیم پیچی باید به خواص پلاستیکی خوب و کشش "نه خیلی بالا" منجر شود. از سوی دیگر، به دلیل شرایط بهره برداری از مارپیچ ها و بالاتر از همه، مقاومت بالا در برابر خزش، سیم های تبلور مجدد برای تولید مناسب نیستند، به خصوص اگر دارای ساختار درشت دانه باشند.

اصلاح خواص مکانیکی و پلاستیکی مواد فلزی، به ویژه کاهش سختی کار قوی بدون عملیات بازپخت با استفاده از آموزش مکانیکی امکان پذیر است. این فرآیند شامل قرار دادن فلز در معرض تغییر شکل مکرر، متناوب و کم پلاستیک است. اثرات کنترافکسچر حلقوی بر خواص مکانیکی فلزات، از جمله، در مقاله Bochniak و Mosor [1]، در اینجا با استفاده از نوارهای برنز قلع CuSn 6.5 درصد، مستند شده است. نشان داده شد که آموزش مکانیکی منجر به نرم شدن کار می شود.
متأسفانه، پارامترهای مکانیکی سیم‌های تنگستن تعیین‌شده در آزمایش‌های کششی ساده تک محوری برای پیش‌بینی رفتار آنها در فرآیند تولید مارپیچ‌ها کافی نیست. این سیم‌ها، علی‌رغم خواص مکانیکی مشابه، اغلب با حساسیت متفاوتی نسبت به سیم‌پیچ مشخص می‌شوند. بنابراین، هنگام ارزیابی ویژگی‌های تکنولوژیکی سیم تنگستن، نتایج آزمایش‌های زیر قابل اطمینان‌تر در نظر گرفته می‌شوند: سیم پیچی سیم هسته، پیچش یک طرفه، فشرده‌سازی لبه چاقو، خمش و کشش، یا باند برگشت‌پذیر [2] . اخیراً یک آزمایش تکنولوژیکی جدید پیشنهاد شده است [3] که در آن سیم در معرض پیچش همزمان با کشش (تست TT) قرار می گیرد و حالت تنش - به نظر نویسندگان - نزدیک به چیزی است که در فرآیند تولید رخ می دهد. از رشته ها علاوه بر این، نتایج آزمایش‌های TT انجام شده بر روی سیم‌های تنگ استن با قطرهای مختلف، توانایی آن را در پیش‌بینی رفتار بعدی آن‌ها در طول فرآیندهای تکنولوژیکی نشان داده است [4، 5].

هدف از کار ارائه شده در اینجا پاسخ به این سوال است که آیا استفاده از درمان تغییر شکل چرخشی (CDT) روی سیم تنگستن با خمش مداوم چند جانبه با روش برشی [6]، ممکن است مکانیکی و تکنولوژیکی آن را اصلاح کند یا خیر. خواص مهم

به طور کلی، تغییر شکل چرخه ای فلزات (به عنوان مثال، توسط کشش و فشار یا خمش دو طرفه) ممکن است با دو فرآیند ساختاری متفاوت همراه باشد. اولین مشخصه برای تغییر شکل با دامنه های کوچک و

شامل پدیده‌های به اصطلاح خستگی می‌شود که در نتیجه فلزی که به شدت سخت شده است، قبل از اینکه تخریب شود، به فلز نرم شده تبدیل می‌شود [7].

فرآیند دوم، غالب در طول تغییر شکل با دامنه‌های کرنش بالا، ناهمگن‌سازی قوی نوارهای برشی مولد جریان پلاستیک را ایجاد می‌کند. در نتیجه، تکه تکه شدن شدید ساختار فلز، به ویژه، تشکیل دانه‌هایی در اندازه نانو وجود دارد، بنابراین، افزایش قابل‌توجهی در خواص مکانیکی آن به قیمت کارپذیری. چنین تأثیری در روش راه‌اندازی و صاف کردن مکرر مداوم که توسط هوانگ و همکاران توسعه داده شده است، به دست می‌آید. [8]، که شامل چندین، متناوب، عبور (غلت) نوارها بین رول‌های «دنده‌ای» و صاف است، یا به روشی پیچیده‌تر، که روشی برای خمش مداوم تحت کشش است [9]، جایی که نوار کشیده می‌شود. به دلیل یک حرکت برگشت پذیر در طول مجموعه رول های چرخان خود منحرف می شود. البته، تکه تکه شدن گسترده دانه ها را می توان در حین تغییر شکل یکنواخت با کرنش زیاد، با استفاده از روش های موسوم به تغییر شکل شدید پلاستیک، به ویژه روش های اکستروژن زاویه ای کانال برابر [10] که اغلب شرایط را برآورده می کند، به دست آورد. برش فلز متأسفانه عمدتاً در مقیاس آزمایشگاهی استفاده می شوند و از نظر فنی امکان پذیر نیست

استفاده از آنها برای به دست آوردن خواص مکانیکی خاص نوارها یا سیم های بلند.

برخی تلاش‌ها نیز برای ارزیابی تأثیر برش در حال تغییر چرخه‌ای اعمال شده با تغییر شکل‌های واحد کوچک بر توانایی فعال‌سازی پدیده‌های خستگی انجام شده است. نتایج مطالعات تجربی انجام شده [11] بر روی نوارهای مس و کبالت به روش کنترافکسچر با برش، پایان نامه فوق را تایید کرد. اگرچه استفاده از روش کنترافکسچر با برش برای قطعات فلزی مسطح نسبتاً آسان است، اما کاربرد مستقیم‌تر سیم‌ها منطقی نیست، زیرا طبق تعریف، دستیابی به ساختاری همگن و در نتیجه خواص یکسان را تضمین نمی‌کند. محیط سیم (با شعاع جهت گیری دلخواه) سیم. به همین دلیل، این مقاله از روش جدید و اصلی CDT طراحی شده برای سیم‌های نازک، بر اساس خمش چند جانبه پیوسته با برش، استفاده می‌کند.

شکل 1 طرح فرآیند آموزش مکانیکی سیم ها:1 سیم تنگستن،2 سیم پیچ با سیم برای باز کردن،3 سیستم شش قالب چرخان،4 سیم پیچ سیم پیچ،5 شکستن وزن، و6 ترمز (سیلندری فولادی با یک نوار برنز قلع دور آن)

2. آزمایش کنید

CDT سیم تنگستن با قطر 200 میکرومتر بر روی یک دستگاه آزمایشی ساخته شده ویژه انجام شد که طرح آن در شکل 1 نشان داده شده است. سیم بدون رول (1) از سیم پیچ

(2) با قطر 100 میلی متر، به سیستم شش دای (3) با سوراخ هایی به قطر سیم وارد شد که در یک محفظه مشترک ثابت شده و حول محور با سرعت 1350 دور می چرخند. دقیقه پس از عبور از دستگاه، سیم بر روی سیم پیچ (4) به قطر 100 میلی متر با سرعت 115 دور در دقیقه چرخانده شد. پارامترهای اعمال شده تعیین می کنند که سرعت خطی سیم نسبت به قالب های دوار 26.8 میلی متر بر دور است.

طراحی مناسب سیستم قالب به این معنی است که هر قالب دوم به طور غیرعادی می چرخد ​​(شکل 2)، و هر قطعه سیمی که از قالب های دوار می گذرد، تحت خمش مداوم چند طرفه همراه با برش القا شده توسط اتو کردن در لبه سطح داخلی قالب ها قرار می گیرد.

شکل 2 طرح شماتیک قالب های چرخان (با شماره نشان داده شده است3 در شکل 1)

شکل 3 سیستم قالب ها: نمای کلی. ب بخش های اساسی:1 می میرد مرکزی،2 عجیب و غریب می میرد،3 حلقه های اسپیسر

سیم بدون رول به دلیل اعمال کشش تحت تأثیر تنش اولیه قرار داشت که نه تنها آن را از درهم تنیدگی محافظت می کند، بلکه مشارکت متقابل تغییر شکل خمشی و برشی را نیز تعیین می کند. این امر به لطف ترمز نصب شده بر روی سیم پیچ به شکل نوار برنزی قلعی که توسط یک وزنه فشرده شده است (که در شکل 1 به عنوان 5 و 6 تعیین شده است) امکان پذیر شد. شکل 3 شکل ظاهری آموزش دستگاه در حالت تا شدن و هر یک از اجزای آن را نشان می دهد. آموزش سیم ها با دو وزن مختلف انجام شد:

4.7 و 8.5 نیوتن، حداکثر چهار عبور از مجموعه قالب ها. تنش محوری به ترتیب برابر با 150 و 270 مگاپاسکال بود.

تست کشش سیم (چه در حالت اولیه و چه در حالت آموزش دیده) بر روی دستگاه تست رول Zwick انجام شد. طول گیج نمونه ها 100 میلی متر و نرخ کرنش کششی بود

8×10^-3 s^-1. در هر مورد، یک نقطه اندازه گیری (برای هر یک

از انواع) حداقل پنج نمونه را نشان می دهد.

تست TT بر روی دستگاه خاصی انجام شد که طرح آن در شکل 4 که قبلا توسط بوچنیاک و همکاران ارائه شده بود نشان داده شده است. (2010). مرکز سیم تنگستن (1) به طول 1 متر در یک گیره (2) و سپس انتهای آن پس از عبور از رول های راهنما (3) و چسباندن وزنه های (4) هر کدام 10 نیوتن قرار داده شد. در یک گیره (5) مسدود شدند. حرکت چرخشی گیره (2) منجر به پیچیدن دو تکه سیم شد

(قرقره روی خود)، با انتهای ثابت نمونه آزمایش شده، با افزایش تدریجی تنش های کششی انجام شد.

نتیجه آزمایش تعداد پیچش ها بود (N_T) برای پاره شدن سیم مورد نیاز بود و معمولاً همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است در قسمت جلوی گره تشکیل شده رخ می دهد. حداقل 10 آزمایش در هر نوع انجام شد. بعد از پایان تمرین، سیم حالت موجی کمی داشت. لازم به تاکید است که طبق مقالات بوشنیاک و پیلا (2007) [4] و فیلیپک (2010)

[5] تست TT یک روش ساده، سریع و ارزان برای تعیین خواص تکنولوژیکی سیم‌هایی است که برای سیم‌پیچ در نظر گرفته شده است.

شکل 4 طرح آزمون TT:1 سیم تست شده،2 گیره چرخانده شده توسط یک موتور الکتریکی، همراه با دستگاه ضبط پیچ،3 رول های راهنما،4وزنه ها5 فک ها انتهای سیم را می بندند

3. نتایج

اثر کشش اولیه و تعداد پاس ها در فرآیند CDT بر روی خواص سیم های تنگستن در شکل نشان داده شده است. 6 و 7. پراکندگی زیادی از پارامترهای مکانیکی به‌دست‌آمده از سیم، مقیاس ناهمگنی ماده به‌دست‌آمده با فناوری پودر را نشان می‌دهد، و بنابراین، تجزیه و تحلیل انجام‌شده بر روند تغییرات خواص آزمایش‌شده تمرکز دارد و نه بر مقادیر مطلق آنها.

سیم تنگستن تجاری با مقادیر متوسط ​​تنش تسلیم (YS) برابر با 2026 مگاپاسکال، مقاومت کششی نهایی (UTS) 2294 مگاپاسکال، ازدیاد طول کل مشخص می شود.

A≈2.6٪ و N_Tبه اندازه 28. صرف نظر از

مقدار کشش اعمال شده، CDT تنها به مقدار کمی منجر می شود

کاهش UTS (بیش از 3٪ برای سیم پس از چهار پاس)، و هر دو YS وA نسبتاً در همان سطح باقی می مانند (شکل های 6a-c و 7a-c).

شکل 5 نمای سیم تنگستن پس از شکست در آزمایش TT

شکل 6 اثر آموزش مکانیکی (تعداد پاس n) در مکانیکی (a-c) و تکنولوژیکی (d) (تعریف شده توسط N_Tدر تست TT) خواص سیم تنگستن. وزن پیوست شده 4.7 نیوتن

CDT همیشه منجر به افزایش قابل توجهی در تعداد پیچش سیم N می شود_T. به ویژه، برای دو پاس اول، N_Tبرای کشش 4.7 نیوتن به بیش از 34 و برای کشش 8.5 نیوتن به 33 می رسد. این نشان دهنده افزایش تقریباً 20 درصدی نسبت به سیم تجاری است. اعمال تعداد پاس بیشتر منجر به افزایش بیشتر N می شود_Tفقط در مورد تمرین تحت کشش 4.7 نیوتن. سیم پس از چهار پاس میانگین قدر N را نشان می دهد._Tبیش از 37، که در مقایسه با سیم در حالت اولیه، نشان دهنده افزایش بیش از 30٪ است. تمرین بیشتر سیم در تنش‌های بالاتر دیگر مقدار N را که قبلاً به دست آمده بود تغییر نمی‌دهد._Tمقادیر (شکل 6d و 7d).

4. تجزیه و تحلیل

نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که روش مورد استفاده برای CDT سیم تنگستن عملاً پارامترهای مکانیکی تعیین‌شده در آزمایش‌های کششی را تغییر نمی‌دهد (فقط کاهش جزئی در استحکام کششی نهایی وجود داشت)، اما به طور قابل‌توجهی آن را افزایش داد.

ویژگی های فن آوری در نظر گرفته شده برای تولید مارپیچ. این با تعداد پیچش ها در آزمون TT نشان داده می شود. این نتایج مطالعات قبلی بوچنیاک و پیلا (2007) را تأیید می کند.

[4] در مورد عدم همگرایی نتایج آزمایش کشش با رفتار مشاهده شده سیم ها در فرآیند تولید مارپیچ.

واکنش سیم های تنگستن در فرآیند CDT به طور قابل توجهی به کشش اعمال شده بستگی دارد. در نیروی کشش کم، یک رشد سهموی در تعداد پیچش‌ها با تعداد پاس‌ها مشاهده می‌شود، در حالی که اعمال مقادیر بزرگتر کشش منجر به دستیابی به حالت اشباع و تثبیت فناوری‌های قبلی می‌شود. خواص (شکل 6d و 7d).

چنین پاسخ متنوعی از سیم تنگستن بر این واقعیت تأکید می کند که بزرگی کشش تغییر کمی وضعیت تنش و حالت تغییر شکل ماده و در نتیجه رفتار الاستیک-پلاستیک آن را تعیین می کند. استفاده از کشش بیشتر در طی فرآیند خم شدن پلاستیک در عبور سیم از بین قالب های نامرتب متوالی منجر به شعاع خمش سیم کوچکتر می شود. از این رو، کرنش پلاستیک در جهت عمود بر محور سیم مسئول مکانیسم برش بزرگتر است و منجر به جریان پلاستیک موضعی در نوارهای برشی می شود. از سوی دیگر، کشش کم باعث می‌شود که فرآیند CDT سیم با مشارکت بیشتر کرنش الاستیک (یعنی قسمت کرنش پلاستیک کوچک‌تر است) انجام شود، که به برتری تغییر شکل همگن کمک می‌کند. این موقعیت ها به طور مشخص با شرایطی که در طول آزمایش کشش تک محوری رخ می دهد متفاوت است.

همچنین باید توجه داشت که CDT ویژگی‌های تکنولوژیکی را فقط برای سیم‌هایی با کیفیت کافی بهبود می‌بخشد، یعنی بدون نقص داخلی قابل توجه (منافذ، حفره‌ها، ناپیوستگی‌ها، ریز ترک‌ها، عدم چسبندگی پیوستگی کافی در مرز دانه‌ها و غیره). .) حاصل از تولید سیم توسط متالورژی پودر. در غیر این صورت، پراکندگی فزاینده مقدار به دست آمده از پیچش N_Tهمراه با افزایش تعداد گذرها نشان دهنده تمایز عمیق سازه سیم در قسمت های مختلف آن (در طول) است بنابراین ممکن است به عنوان یک معیار مفید برای ارزیابی کیفیت یک سیم تجاری نیز عمل کند. این مشکلات موضوع بررسی های آینده خواهد بود.

شکل 7 اثر آموزش مکانیکی (تعداد پاس n) در مکانیکی (a-c) و تکنولوژیکی (d) (تعریف شده توسط N_Tدر تست TT) خواص سیم تنگستن. وزن پیوست شده 8.5 نیوتن

5. نتیجه گیری

1، CDT سیم های تنگستن، خواص تکنولوژیکی آنها را بهبود می بخشد، همانطور که در تست پیچش با کشش توسط N تعریف شده است._Tقبل از شکستگی

2، افزایش N_Tشاخص حدود 20% توسط یک سیم تحت دو سری CDT بدست می آید.

3، بزرگی کشش سیم در فرآیند CDT تأثیر قابل توجهی بر ویژگی های تکنولوژیکی آن دارد که با مقدار N تعیین می شود._Tشاخص بالاترین مقدار آن توسط یک سیم تحت کشش خفیف (تنش کششی) بدست آمد.

4، استفاده از تنش بالاتر و چرخه های بیشتر خمش چند جانبه همراه با برش توجیه پذیر نیست زیرا تنها منجر به تثبیت مقدار قبلی N می شود._Tشاخص

5، بهبود قابل توجه خواص تکنولوژیکی سیم تنگستن CDT با تغییر پارامترهای مکانیکی تعیین شده در آزمایش کشش همراه نیست، که این اعتقاد را تایید می کند که کاربرد کم چنین آزمایشی برای پیش بینی رفتار تکنولوژیکی سیم وجود دارد.

نتایج تجربی به‌دست‌آمده نشان‌دهنده مناسب بودن CDT سیم تنگستن برای تولید مارپیچ است. به ویژه، بر اساس روشی که برای پیشبرد متوالی طول سیم استفاده می شود، خمش چرخه ای و چند جهته با کرنش کم، باعث کاهش تنش های داخلی می شود. به همین دلیل، محدودیتی برای تمایل به شکستن سیم در حین شکل گیری پلاستیکی مارپیچ ها وجود دارد. در نتیجه، تأیید شد که کاهش میزان زباله در شرایط تولید، با حذف تجهیزات تولید خودکار زمان توقف که در آن، پس از شکستن سیم، توقف اضطراری باید به صورت «دستی» فعال شود، کارایی فرآیند تولید را افزایش می‌دهد. توسط اپراتور