1. Pendahuluan

Kabel tungsten, dengan ketebalan beberapa hingga puluhan mikrometer, dibentuk secara plastis menjadi spiral dan digunakan untuk sumber cahaya pijar dan pelepasan. Pembuatan kawat didasarkan pada teknologi bubuk, yaitu bubuk tungsten yang diperoleh melalui proses kimia yang dilakukan pengepresan, sintering, dan pembentukan plastik secara berurutan (penempaan putar dan penarikan). Perhatikan bahwa proses penggulungan kawat harus menghasilkan sifat plastik yang baik dan elastisitas yang “tidak terlalu tinggi”. Di sisi lain, karena kondisi pengoperasian spiral, dan yang terpenting, diperlukan ketahanan rambat yang tinggi, kabel rekristalisasi tidak cocok untuk produksi, terutama jika kabel tersebut memiliki struktur berbutir kasar.

Memodifikasi sifat mekanik dan plastik bahan logam, khususnya, mengurangi pengerasan kerja kuat tanpa perlakuan anil dapat dilakukan dengan menggunakan pelatihan mekanik. Proses ini terdiri dari proses deformasi plastis rendah yang berulang-ulang, bergantian, dan pada logam. Pengaruh kontrafleksi siklik terhadap sifat mekanik logam didokumentasikan antara lain pada makalah Bochniak dan Mosor [1] yang menggunakan strip perunggu timah CuSn 6,5 %. Telah terbukti bahwa pelatihan mekanik menyebabkan pelunakan kerja.
Sayangnya, parameter mekanis kabel tungsten yang ditentukan dalam uji tarik uniaksial sederhana tidak cukup untuk memprediksi perilakunya dalam proses produksi spiral. Kabel-kabel ini, meskipun memiliki sifat mekanik yang serupa, sering kali memiliki kerentanan yang sangat berbeda terhadap belitan. Oleh karena itu, ketika menilai karakteristik teknologi kawat tungsten, hasil pengujian berikut dianggap lebih dapat diandalkan: belitan kawat inti, torsi searah, kompresi tepi pisau, tekukan dan regangan, atau pita reversibel [2] . Baru-baru ini, uji teknologi baru diusulkan [3], di mana kawat dikenai torsi dan tegangan secara bersamaan (uji TT), dan keadaan tegangan—menurut penulis—mendekati kondisi tegangan yang terjadi dalam proses produksi. dari filamen. Selain itu, hasil pengujian TT yang dilakukan pada kabel tung-sten dengan diameter berbeda telah menunjukkan kemampuannya dalam mengantisipasi perilaku selanjutnya selama proses teknologi [4, 5].

Tujuan dari penelitian yang disajikan di sini adalah untuk menjawab pertanyaan apakah, dan jika, sejauh mana penggunaan perlakuan deformasi bersepeda (CDT) pada kawat tungsten dengan pembengkokan multilateral kontinu dengan metode geser [6], dapat memodifikasi sifat mekanis dan teknologinya. properti penting.

Secara umum, deformasi siklik logam (misalnya karena tegangan dan kompresi atau pembengkokan bilateral) dapat disertai dengan dua proses struktur yang berbeda. Yang pertama adalah karakteristik deformasi dengan amplitudo kecil dan

melibatkan apa yang disebut fenomena kelelahan, yang mengakibatkan logam yang dikeraskan dengan kerja keras berubah menjadi logam yang melunak akibat regangan sebelum terjadi kehancuran [7].

Proses kedua, yang dominan selama deformasi dengan amplitudo regangan tinggi, menghasilkan heterogenisasi yang kuat pada pita geser penghasil aliran plastis. Akibatnya, terjadi fragmentasi drastis pada struktur logam, khususnya pembentukan butiran berukuran nano, sehingga terjadi peningkatan signifikan pada sifat mekaniknya sehingga mengorbankan kemampuan kerja. Efek seperti ini diperoleh misalnya, metode kerutan dan pelurusan berulang yang terus menerus yang dikembangkan oleh Huang dkk. [8], yang terdiri dari beberapa strip, bergantian, lewat (bergulir) antara gulungan “bergigi” dan halus, atau dengan cara yang lebih canggih, yaitu metode pembengkokan terus menerus di bawah tekanan [9], di mana strip yang diregangkan dikontrafleksikan karena gerakan reversibel sepanjang rangkaian gulungan yang berputar. Tentu saja, fragmentasi butir yang luas juga dapat diperoleh selama deformasi monotonik dengan regangan besar, dengan menggunakan apa yang disebut metode Deformasi Plastik Parah, khususnya metode Ekstrusi Sudut Saluran Sama [10] yang paling sering memenuhi kondisi sederhana geser logam. Sayangnya, sebagian besar digunakan pada skala laboratorium dan secara teknis hal ini tidak memungkinkan

untuk menggunakannya untuk mendapatkan sifat mekanik spesifik dari strip atau kabel panjang.

Beberapa upaya juga telah dilakukan untuk menilai pengaruh perubahan siklis geser yang diterapkan dengan deformasi satuan kecil terhadap kemampuan mengaktifkan fenomena kelelahan. Hasil studi eksperimental yang dilakukan [11] pada strip tembaga dan kobalt dengan metode kontrafleksi dengan geser membenarkan tesis di atas. Meskipun metode kontrafleksiur dengan geser cukup mudah diterapkan pada bagian logam datar, penerapan langsung pada kawat tidak masuk akal, karena, berdasarkan definisi, hal ini tidak menjamin diperolehnya struktur yang homogen, sehingga sifat-sifatnya identik pada bagian tersebut. keliling (dengan jari-jari yang berorientasi sewenang-wenang) dari kawat. Oleh karena itu, makalah ini menggunakan metode CDT yang baru dibentuk dan asli yang dirancang untuk kawat tipis, berdasarkan pembengkokan multilateral terus menerus dengan geser.

Gambar 1 Skema proses pelatihan mekanis kabel:1 kawat tungsten,2 kumparan dengan kawat untuk melepaskan gulungannya,3 sistem enam cetakan berputar,4 kumparan berliku,5 mematahkan berat badan, dan6 rem (silinder baja dengan pita perunggu timah di sekelilingnya)

2. Eksperimen

CDT kawat tungsten dengan diameter 200 μm dilakukan pada alat uji yang dibuat khusus yang skemanya ditunjukkan pada Gambar. 1. Kawat yang tidak digulung (1) dari kumparan

(2) dengan diameter 100 mm, dimasukkan ke dalam sistem enam cetakan (3), dengan lubang dengan diameter yang sama dengan kawat, yang dipasang pada wadah umum dan berputar mengelilingi sumbu dengan kecepatan 1.350 putaran/ menit. Setelah melewati alat, kawat digulung pada kumparan (4) berdiameter 100 mm yang diputar dengan kecepatan 115 putaran/menit. Parameter yang diterapkan menentukan kecepatan linier kawat relatif terhadap putaran cetakan adalah 26,8 mm/putaran.

Desain sistem cetakan yang tepat berarti bahwa setiap detik cetakan berputar secara eksentrik (Gbr. 2), dan setiap potongan kawat yang melewati cetakan yang berputar mengalami pembengkokan multilateral terus menerus dengan geser yang disebabkan oleh penyetrikaan pada tepi permukaan bagian dalam cetakan.

Gambar 2 Tata letak skema dari cetakan yang berputar (diberi label dengan nomor3 pada Gambar 1)

Gambar 3 Sistem cetakan: gambaran umum; b bagian dasar:1 mati sentris,2 mati eksentrik,3 cincin pengatur jarak

Kawat yang tidak digulung berada di bawah pengaruh tegangan awal akibat penerapan tegangan, yang tidak hanya melindunginya dari belitan, tetapi juga menentukan partisipasi timbal balik dalam deformasi lentur dan geser. Hal ini dapat dicapai berkat rem yang dipasang pada kumparan dalam bentuk strip perunggu timah yang ditekan dengan beban (ditunjuk sebagai 5 dan 6 pada Gambar 1). Gambar 3 menunjukkan tampilan perangkat pelatihan saat dilipat, dan masing-masing komponennya. Pelatihan kabel dilakukan dengan dua bobot berbeda:

4,7 dan 8,5 N, hingga empat lintasan melalui rangkaian cetakan. Tegangan aksial masing-masing sebesar 150 dan 270 MPa.

Uji tarik kawat (dalam keadaan awal dan terlatih) dilakukan pada mesin uji Zwick Roell. Panjang pengukur sampel adalah 100 mm dan laju regangan tarik

8×10⁻³ s⁻¹. Dalam setiap kasus, satu titik pengukuran (untuk masing-masing

varian) mewakili setidaknya lima sampel.

Uji TT dilakukan pada peralatan khusus yang skemanya ditunjukkan pada Gambar 4 yang sebelumnya disajikan oleh Bochniak dkk. (2010). Bagian tengah kawat tungsten (1) sepanjang 1 m dimasukkan ke dalam pengait (2), kemudian ujung-ujungnya, setelah melewati gulungan pemandu (3), dan diikatkan beban (4) masing-masing 10 N, diblokir di penjepit (5). Gerakan memutar kait (2) mengakibatkan terlilitnya dua potong kawat

(digulung sendiri), dengan ujung tetap dari sampel yang diuji, dilakukan dengan peningkatan tegangan tarik secara bertahap.

Hasil pengujiannya adalah jumlah lilitan (N_T) diperlukan untuk memutuskan kawat dan biasanya terjadi di bagian depan kusut yang terbentuk, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Setidaknya sepuluh pengujian per varian telah dilakukan. Setelah pelatihan, bentuk kawatnya agak bergelombang. Perlu ditekankan bahwa menurut makalah Bochniak dan Pieła (2007) [4] dan Filipek (2010)

[5] uji TT adalah metode sederhana, cepat, dan murah untuk menentukan sifat teknologi kabel yang dimaksudkan untuk belitan.

Gambar 4 Skema tes TT:1 kawat yang diuji,2 tangkapan diputar dengan motor listrik, ditambah dengan alat perekam putaran,3 gulungan panduan,4beban,5 rahang menjepit ujung kawat

3. Hasil

Pengaruh tegangan awal dan jumlah lintasan dalam proses CDT pada sifat-sifat kawat tungsten ditunjukkan pada Gambar. 6 dan 7. Sebaran besar parameter mekanik kawat yang diperoleh menggambarkan skala ketidakhomogenan bahan yang diperoleh dengan teknologi bubuk, dan oleh karena itu, analisis yang dilakukan berfokus pada tren perubahan sifat yang diuji dan bukan pada nilai absolutnya.

Kawat tungsten komersial dicirikan oleh nilai rata-rata tegangan luluh (YS) sebesar 2,026 MPa, kuat tarik ultimit (UTS) sebesar 2,294 MPa, perpanjangan total sebesar

A≈2,6 % dan N_Tsebanyak 28. Terlepas dari

besarnya tegangan yang diterapkan, hasil CDT hanya kecil

penurunan UTS (tidak melebihi 3 % untuk kawat setelah empat lintasan), dan YS danA tetap relatif pada tingkat yang sama (Gambar 6a – c dan 7a – c).

Gambar 5 Tampilan kawat tungsten setelah patah pada uji TT

Gambar 6 Pengaruh pelatihan mekanik (jumlah lintasan n) pada mekanik (a–c) dan teknologi (d) (didefinisikan oleh N_Tdalam uji TT) sifat kawat tungsten; terpasang nilai bobot sebesar 4,7 N

CDT selalu menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam jumlah lilitan kawat N_T. Khususnya, untuk dua lintasan pertama, N_Tmencapai lebih dari 34 untuk tegangan 4,7 N dan hampir 33 untuk tegangan 8,5 N. Angka ini mewakili peningkatan sekitar 20 % dibandingkan kawat komersial. Menerapkan jumlah lintasan yang lebih tinggi akan menyebabkan peningkatan lebih lanjut pada N_Thanya dalam kasus latihan di bawah tegangan 4,7 N. Kawat setelah empat kali lintasan menunjukkan besaran rata-rata N_Tmelebihi 37, yang dibandingkan dengan kawat pada keadaan awal, menunjukkan peningkatan lebih dari 30%. Pelatihan kawat lebih lanjut pada tegangan yang lebih tinggi tidak lagi mengubah besaran N yang dicapai sebelumnya_Tnilai (Gambar 6d dan 7d).

4. Analisis

Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa metode yang digunakan untuk kawat tungsten CDT praktis tidak mengubah parameter mekanis yang ditentukan dalam uji tarik (hanya terdapat sedikit penurunan pada kekuatan tarik ultimat), namun meningkat secara signifikan.

sifat teknologi yang dimaksudkan untuk produksi spiral; ini diwakili oleh jumlah putaran pada tes TT. Hal ini mengkonfirmasi hasil penelitian sebelumnya oleh Bochniak dan Pieła (2007)

[4] tentang kurangnya konvergensi hasil uji tarik dengan perilaku kawat yang diamati pada proses produksi spiral.

Reaksi kabel tungsten terhadap proses CDT sangat bergantung pada tegangan yang diberikan. Pada gaya tegangan rendah, kita mengamati pertumbuhan parabola dalam jumlah putaran dengan jumlah lintasan, sedangkan penerapan nilai tegangan yang lebih besar menyebabkan (setelah dua lintasan) mencapai keadaan jenuh dan stabilisasi teknologi yang diperoleh sebelumnya. properti (Gambar 6d dan 7d).

Respon kawat tungsten yang terdiversifikasi menggarisbawahi fakta bahwa besarnya tegangan menentukan perubahan kuantitatif kondisi tegangan dan deformasi material dan akibatnya perilaku elastis-plastiknya. Menggunakan tegangan yang lebih tinggi selama proses pembengkokan plastik pada kawat yang melewati antara cetakan yang tidak sejajar secara berturut-turut menghasilkan radius pembengkokan kawat yang lebih kecil; oleh karena itu, regangan plastis dalam arah tegak lurus terhadap sumbu kawat yang bertanggung jawab atas mekanisme geser lebih besar dan menyebabkan aliran plastis terlokalisasi pada pita geser. Di sisi lain, tegangan rendah menyebabkan proses CDT kawat berlangsung dengan partisipasi regangan elastis yang lebih besar (yaitu, bagian regangan plastis lebih kecil), yang mendukung dominasi deformasi homogen. Situasi ini jelas berbeda dengan yang terjadi pada uji tarik uniaksial.

Perlu juga dicatat bahwa CDT meningkatkan karakteristik teknologi hanya untuk kabel dengan kualitas yang memadai, yaitu, tanpa cacat internal yang signifikan (pori-pori, rongga, diskontinuitas, retakan mikro, kurangnya adhesi kontinuitas yang memadai pada batas butir, dll. .) yang dihasilkan dari produksi kawat dengan metalurgi serbuk. Jika tidak, semakin besar penyebaran nilai lilitan N yang diperoleh_Tseiring dengan peningkatan jumlah lintasan menunjukkan semakin mendalamnya diferensiasi struktur kawat di berbagai bagiannya (panjangnya) sehingga juga dapat berfungsi sebagai kriteria yang berguna untuk menilai kualitas kawat komersial. Masalah-masalah ini akan menjadi subyek penyelidikan di masa depan.

Gambar 7 Pengaruh pelatihan mekanik (jumlah lintasan n) pada mekanik (a–c) dan teknologi (d) (didefinisikan oleh N_Tdalam uji TT) sifat kawat tungsten; terpasang nilai bobot 8,5 N

5. Kesimpulan

1, CDT kabel tungsten meningkatkan sifat teknologinya, sebagaimana didefinisikan dalam torsi dengan uji tegangan oleh N_Tsebelum patah.

2, Peningkatan N_Tindeks sekitar 20 % dicapai oleh kawat yang dikenakan dua seri CDT.

3, Besarnya tegangan kawat dalam proses CDT mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap sifat teknologinya yang ditentukan oleh nilai N_Tindeks. Nilai tertingginya dicapai oleh kawat yang mengalami sedikit tegangan (tegangan tarik).

4, Menggunakan tegangan yang lebih tinggi dan lebih banyak siklus pembengkokan multilateral dengan geser tidak dibenarkan karena hanya menghasilkan stabilisasi nilai N yang dicapai sebelumnya_Tindeks.

5, Peningkatan signifikan dalam sifat teknologi kawat tungsten CDT tidak disertai dengan perubahan parameter mekanis yang ditentukan dalam uji tarik, yang menegaskan keyakinan akan rendahnya kegunaan pengujian tersebut untuk mengantisipasi perilaku teknologi kawat.

Hasil eksperimen yang diperoleh menunjukkan kesesuaian CDT kawat tungsten untuk produksi spiral. Khususnya, berdasarkan metode yang digunakan untuk memajukan panjang kawat secara berturut-turut, pembengkokan siklik dan multiarah dengan sedikit regangan, menyebabkan relaksasi tegangan internal. Oleh karena itu, terdapat batasan terhadap kecenderungan putusnya kawat selama pembentukan spiral plastik. Hasilnya, dipastikan bahwa pengurangan jumlah limbah dalam kondisi manufaktur akan meningkatkan efisiensi proses produksi dengan menghilangkan waktu henti peralatan produksi otomatis yang, setelah putusnya kabel, penghentian darurat harus diaktifkan “secara manual”. oleh operator.