1. Bevezetés

A több-tíz mikrométer vastagságú volfrámhuzalokat plasztikusan spirálokká alakítják, és izzó- és kisülési fényforrásokhoz használják. A huzalgyártás a portechnológián alapul, azaz a kémiai eljárással nyert volfrámport egymás után préseljük, szintereljük és műanyag alakítjuk (forgó kovácsolás és húzás). Vegye figyelembe, hogy a huzaltekercselési eljárásnak jó plasztikus tulajdonságokat és „nem túl nagy” rugalmasságot kell eredményeznie. Másrészt a spirálok hasznosítási körülményei, és mindenekelőtt a szükséges nagy kúszási ellenállás miatt az átkristályosított huzalok nem alkalmasak a gyártásra, különösen, ha durva szemcsés szerkezetűek.

A fémtallics anyagok mechanikai és képlékeny tulajdonságainak módosítása, különösen az erős munkakeményedés csökkentése izzítás nélkül lehetséges mechanikai tréning segítségével. Ez a folyamat abból áll, hogy a fémet ismételt, váltakozó és alacsony képlékeny deformációnak vetik alá. A ciklikus kontraflexúra hatását a fémek mechanikai tulajdonságaira többek között Bochniak és Mosor [1] papírja dokumentálja, itt CuSn 6,5%-os ónbronz csíkok felhasználásával. Kimutatták, hogy a mechanikai edzés a munka lágyulásához vezet.
Sajnos a volfrámhuzalok egyszerű egytengelyű szakítóvizsgálatokkal meghatározott mechanikai paraméterei messze nem elegendőek ahhoz, hogy előre jelezzék viselkedésüket a spirálok gyártási folyamatában. Ezeket a vezetékeket a hasonló mechanikai tulajdonságaik ellenére gyakran jelentősen eltérő tekercselési érzékenység jellemzi. Ezért a wolframhuzal technológiai jellemzőinek értékelésekor a következő vizsgálatok eredményei tekinthetők megbízhatóbbnak: maghuzal tekercselés, egyirányú torzió, késéles összenyomás, hajlítás és nyújtás, vagy megfordítható szalagozás [2] . A közelmúltban egy új technológiai tesztet javasoltak [3], amelyben a huzalt egyidejűleg csavarják feszítéssel (TT teszt), és a feszültségi állapot – a szerzők véleménye szerint – közel áll a gyártási folyamatban előfordulóhoz. az izzószálak. Sőt, a különböző átmérőjű volfrámhuzalokon végzett TT-tesztek eredményei azt mutatták, hogy képes előre jelezni későbbi viselkedésüket a technológiai folyamatok során [4, 5].

Az itt bemutatott munka célja, hogy választ adjon arra a kérdésre, hogy a volfrámhuzalon végzett ciklusos deformációs kezelés (CDT) alkalmazása nyíró módszerrel folytonos többoldalú hajlítással [6] módosíthatja-e annak mechanikai és technológiai tulajdonságait, és ha igen, milyen mértékben. fontos tulajdonságait.

Általánosságban elmondható, hogy a fémek ciklikus deformációja (pl. húzás és nyomás vagy kétoldali hajlítás) két különböző szerkezeti folyamattal járhat együtt. Az első a kis amplitúdójú deformációra jellemző, ill

úgynevezett kifáradási jelenségekkel jár, ami azt eredményezi, hogy az erősen megmunkálásra edzett fém feszültséglágyulttá válik, mielőtt megsemmisülne [7].

A második folyamat, amely a nagy alakváltozási amplitúdójú deformáció során domináns, a képlékeny áramlást generáló nyírósávok erős heterogenizációját eredményezi. Ennek következtében a fémszerkezet drasztikus töredezettsége, különösen nanoméretű szemcsék képződése következik be, így a mechanikai tulajdonságai jelentősen javulnak a megmunkálhatóság rovására. Ilyen hatás érhető el például a Huang és munkatársai által kifejlesztett folyamatos ismétlődő hullámosítási és egyengetési módszerrel. [8], amely a „fogazott” és a sima tekercsek közötti szalagok többszöri, váltakozó átvezetéséből (gördítéséből) áll, vagy kifinomultabb módon, amely feszültség alatti folyamatos hajlítási módszer [9], ahol a feszített szalag ellentétes a forgó tekercskészlet hosszában történő megfordítható mozgás miatt. Természetesen a szemcsék kiterjedt töredezettsége a nagy igénybevétellel járó monoton deformáció során is elérhető az úgynevezett súlyos plasztikus deformáció módszereivel, különösen az egyenlő csatornás szögextrudálási módszerekkel [10], amelyek leggyakrabban az egyszerűség feltételeit kielégítik. fém nyírása. Sajnos elsősorban laboratóriumi méretekben használják őket, és ez technikailag nem lehetséges

hosszú szalagok vagy huzalok speciális mechanikai tulajdonságainak eléréséhez.

Néhány kísérletet tettek arra is, hogy felmérjék a kis egységnyi deformációkkal alkalmazott ciklikusan változó nyírás hatását a kifáradási jelenségek aktiválására. A réz- és kobaltcsíkokon nyírásos kontraflexióval végzett kísérleti vizsgálatok [11] eredményei megerősítették a fenti tézist. Bár a nyírásos kontraflexúra meglehetősen könnyen alkalmazható lapos fémrészekre, a huzalokra való közvetlenebb alkalmazásnak nincs értelme, mert értelemszerűen nem garantálja a homogén szerkezet elérését, így az azonos tulajdonságokat. a huzal kerülete (tetszőlegesen orientált sugárral). Emiatt ez a cikk a CDT újonnan kialakított és eredeti módszerét alkalmazza, amelyet vékony huzalokhoz terveztek, és amely nyírással járó folyamatos többoldalú hajlításon alapul.

1. ábra A huzalok mechanikai betanítási folyamatának vázlata:1 volfrám huzal,2 tekercs dróttal a feltekercseléshez,3 hat forgó szerszámból álló rendszer,4 tekercs tekercs,5 törősúly, és6 fék (acél henger, körülötte ónbronz szalag)

2. Kísérlet

200 μm átmérőjű volfrámhuzal CDT-vizsgálatát egy speciálisan felépített vizsgálóeszközön végeztük, amelynek sémája az 1. ábrán látható. Tekercsből feltekercselt huzal (1)

(2) 100 mm átmérőjű, hat szerszámból álló rendszerbe (3) került, a huzallal azonos átmérőjű furatokkal, amelyek közös házban vannak rögzítve és a tengely körül 1350 fordulatszámmal forognak. min. A készüléken való áthaladás után a huzalt 100 mm átmérőjű, 115 fordulat/perc sebességgel forgó tekercsre (4) tekerték fel. Az alkalmazott paraméterek határozzák meg a huzal lineáris sebességét a forgó szerszámokhoz viszonyítva 26,8 mm/ford.

A szerszámrendszer megfelelő kialakítása azt jelentette, hogy minden második szerszám excentrikusan forgott (2. ábra), és a forgó matricákon áthaladó minden huzaldarabot folyamatos többoldalú hajlításnak vetették alá, vasalással indukált nyírással a matricák belső felületének szélén.

2. ábra A forgó szerszámok sematikus elrendezése (számmal jelölve3 az 1. ábrán)

3. ábra Szerszámrendszer: általános nézet; b alapvető részek:1 centrikus vágólapok,2 excentrikus matricák,3 távtartó gyűrűk

A feltekercseletlen huzal kezdeti feszültség hatása alá került a feszültség alkalmazása miatt, ami nem csak az összegabalyodástól védi meg, hanem meghatározza a hajlítási és nyírási deformáció kölcsönös részvételét is. Ezt a tekercsre szerelt féknek köszönhetően súllyal préselt ón-bronz szalag formájában lehetett elérni (az 1. ábrán 5-ös és 6-os jelöléssel). A 3. ábra mutatja az eszköz edzésének megjelenését összecsukott állapotban, és annak egyes alkatrészeit. A huzalok betanítása két különböző súllyal történt:

4,7 és 8,5 N, legfeljebb négy áthalad a szerszámkészleten. Az axiális feszültség 150 és 270 MPa volt.

A huzal szakítópróbáját (mind kiindulási állapotban, mind betanítva) a Zwick Roell vizsgálógépen végeztük. A minta mérőhossza 100 mm, a húzó alakváltozás mértéke pedig ez volt

8×10⁻³ s⁻¹. Minden esetben egy mérési pont (mindegyik

változatok közül) legalább öt mintát képvisel.

A TT-tesztet egy speciális készüléken végeztük, amelynek sémáját a Bochniak és munkatársai által korábban bemutatott 4. ábra mutatja. (2010). Az 1 m hosszú volfrámhuzal (1) közepe befogóba (2) került, majd a végeit a vezetőhengereken (3) való áthaladás és egyenként 10 N-os súlyok (4) rögzítése után, egy bilincsben blokkolták (5). A retesz (2) forgó mozgása két huzaldarab feltekerését eredményezte

(önmagukra tekercselt), a vizsgált minta rögzített végeivel, a húzófeszültségek fokozatos növelésével történt.

A teszt eredménye a csavarok száma volt (N_T) szükséges a vezeték megszakításához, és általában a kialakult gubanc elülső részén fordult elő, amint azt az 5. ábra mutatja. Változatonként legalább tíz tesztet végeztünk. Az edzés után a drót enyhén hullámos alakú volt. Hangsúlyozni kell, hogy Bochniak és Pieła (2007) [4] és Filipek (2010) tanulmányai szerint

[5] A TT teszt egy egyszerű, gyors és olcsó módszer a tekercselésre szánt vezetékek technológiai tulajdonságainak meghatározására.

4. ábra A TT-teszt sémája:1 tesztelt vezeték,2 villanymotorral forgatható rögzítőelem, amely a csavart rögzítő eszközzel van összekapcsolva,3 vezetőhengerek,4súlyok,5 pofák szorítják a drót végeit

3. Eredmények

A CDT-folyamat kezdeti feszültségének és az áthaladások számának a volfrámhuzalok tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását a 1-1. 6. és 7. A huzal kapott mechanikai paramétereinek nagy szórása szemlélteti a portechnológiával nyert anyag inhomogenitásának skáláját, ezért az elvégzett elemzés a vizsgált tulajdonságok változási tendenciáira, nem pedig azok abszolút értékeire fókuszál.

A kereskedelmi volfrámhuzalokat a folyási feszültség (YS) átlagos értéke 2026 MPa, a végső szakítószilárdság (UTS) 2294 MPa, a teljes nyúlás

A≈2,6% és az N_Tmint a 28. Függetlenül attól

Az alkalmazott feszültség nagysága, a CDT csak kismértékű

az UTS csökkenése (a vezetéknél nem haladja meg a 3%-ot négy áthaladás után), és mind az YS, mind aA viszonylag ugyanazon a szinten maradnak (6a–c és 7a–c ábra).

5. ábra A volfrámhuzal nézete törés után a TT tesztben

6. ábra A mechanikai edzés hatása (passzok száma n) mechanikai (a–c) és technológiai (d) (definíciója: N_Ta TT tesztben) a volfrámhuzal tulajdonságait; csatolt tömeg értéke 4,7 N

A CDT mindig az N huzalcsavarások számának jelentős növekedéséhez vezet_T. Különösen az első két passzban N_T4,7 N feszültség esetén több mint 34, 8,5 N feszültség esetén pedig majdnem 33. Ez körülbelül 20 %-os növekedést jelent a kereskedelmi huzalhoz képest. Nagyobb számú passz alkalmazása az N további növekedéséhez vezet_Tcsak 4,7 N feszültség alatti edzés esetén. A huzal négy áthaladás után az N átlagos nagyságát mutatja_Tmeghaladja a 37-et, ami a kiindulási állapotú vezetékhez képest több mint 30%-os növekedést jelent. A huzal nagyobb feszültségeken történő továbbképzése már nem változtatná meg a korábban elért N nagyságát_Tértékeket (6d. és 7d. ábra).

4. Elemzés

A kapott eredmények azt mutatják, hogy a CDT volfrámhuzalhoz alkalmazott módszer gyakorlatilag nem változtatja meg a szakítóvizsgálatok során meghatározott mechanikai paramétereit (a szakítószilárdságban csak kismértékben csökkent), viszont jelentősen megnövelte annak szakítószilárdságát.

spirálgyártásra szánt technológiai tulajdonságok; ezt a TT-tesztben a csavarások száma jelenti. Ez megerősíti Bochniak és Pieła (2007) korábbi tanulmányainak eredményeit.

[4] a húzóvizsgálati eredmények konvergenciájának hiányáról a huzalok megfigyelt viselkedésével a spirálok gyártási folyamatában.

A volfrámhuzalok reakciója a CDT folyamatára jelentősen függ az alkalmazott feszültségtől. Alacsony feszítőerőnél a csavarások számának parabolikus növekedése figyelhető meg a menetek számával, míg a nagyobb feszültségértékek alkalmazása (már két menet után) a telítettségi állapot eléréséhez és a korábban megszerzett technológiai stabilizációhoz vezet. tulajdonságait (6d. és 7d. ábra).

A volfrámhuzal ilyen szerteágazó reakciója aláhúzza azt a tényt, hogy a feszültség nagysága meghatározza mind az anyag feszültségi állapotának, mind deformációs állapotának mennyiségi változását, és ebből következően annak rugalmas-plasztikus viselkedését. Ha nagyobb feszültséget alkalmazunk a műanyag hajlítási folyamat során az egymást követő rosszul beállított szerszámok között haladó huzalban, az kisebb huzalhajlítási sugarat eredményez; ennélfogva a nyírási mechanizmusért felelős huzal tengelyére merőleges irányú képlékeny nyúlás nagyobb, és helyi képlékeny áramláshoz vezet a nyírósávokban. Másrészt az alacsony feszültség hatására a huzal CDT folyamata nagyobb rugalmas nyúlás részvételével megy végbe (azaz a képlékeny nyúlási rész kisebb), ami kedvez a homogén deformáció dominanciájának. Ezek a helyzetek határozottan különböznek az egytengelyű szakítóvizsgálat során előforduló helyzetektől.

Azt is meg kell jegyezni, hogy a CDT csak megfelelő minőségű vezetékeknél javítja a technológiai jellemzőket, azaz nincs jelentős belső hiba (pórusok, üregek, folytonossági hiányok, mikrorepedések, a szemcsehatárokon nem megfelelő folytonossági tapadás stb. .) porkohászati ​​huzalgyártás eredménye. Ellenkező esetben az N csavarok kapott értékének növekvő szórása_Taz áthaladások számának növekedésével együtt a huzalszerkezet különböző részein (hosszában) egyre mélyülő differenciálódásra utal, így hasznos kritériumként szolgálhat egy kereskedelmi huzal minőségének értékeléséhez. Ezek a problémák a jövőbeni vizsgálatok tárgyát képezik.

7. ábra A mechanikai edzés hatása (passzok száma n) mechanikai (a–c) és technológiai (d) (definíciója: N_Ta TT tesztben) a volfrámhuzal tulajdonságait; csatolt tömeg értéke 8,5 N

5. Következtetések

1， A wolframhuzalok CDT-je javítja technológiai tulajdonságaikat, amint azt az N által végzett torziós feszítési teszt meghatározza_Ttörés előtt.

2, az N növekedése_Tkét sorozat CDT-nek alávetett huzal segítségével kb. 20 %-kal érhető el.

3， A CDT folyamatában a huzal feszültségének nagysága jelentős hatással van annak technológiai tulajdonságaira, amelyet az N értéke határoz meg._Tindex. Legnagyobb értékét enyhe feszültségnek (húzófeszültségnek) kitett huzal érte el.

4， Magasabb feszültség és több ciklusú többoldalú hajlítás használata nyírással nem indokolt, mert ez csak az N korábban elért értékének stabilizálását eredményezi._Tindex.

5， A CDT volfrámhuzal technológiai tulajdonságainak jelentős javulása nem jár együtt a szakítóvizsgálat során meghatározott mechanikai paraméterek változásával, ami megerősíti azt a hitet, hogy az ilyen teszt alacsony használhatósága a huzal technológiai viselkedésének előrejelzésében.

A kapott kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a volfrámhuzal CDT alkalmas spirálok előállítására. Konkrétan a huzalhossz egymás utáni előretolásának módszere alapján a ciklikus, többirányú, kis igénybevételű hajlítás okozza a belső feszültségek ellazulását. Emiatt a spirálok képlékeny alakítása során a huzalszakadási hajlam korlátozott. Ennek eredményeként bebizonyosodott, hogy a gyártási körülmények között a hulladék mennyiségének csökkentése növeli a gyártási folyamat hatékonyságát azáltal, hogy kiiktatja az állásidős automata gyártóberendezéseket, amelyekben a vezetékszakadás után „kézi” vészleállítót kell aktiválni. az üzemeltető által.