1. Inngangur

Volframvírar, með þykkt frá nokkrum til tugum míkrómetra, eru plastformaðir í spírala og notaðir til að glópa og losa ljósgjafa. Víraframleiðsla byggist á dufttækninni, þ.e. wolframduft sem fæst með efnaferli fer í röð undir pressun, sintrun og plastmótun (snúningssmíði og teikningu). Athugið að vírvindaferlið þarf að skila sér í góðum plasteiginleikum og „ekki of mikilli“ mýkt. Á hinn bóginn, vegna nýtingarskilyrða spíralanna, og umfram allt, nauðsynlegs mikla skriðþols, eru endurkristallaðir vírar ekki hentugir til framleiðslu, sérstaklega ef þeir eru með grófkorna uppbyggingu.

Með því að nota vélræna þjálfun er hægt að breyta vélrænni og plasteiginleikum málmefna, einkum að draga úr sterkri vinnuherðingu án glæðingarmeðferðar. Þetta ferli samanstendur af því að láta málminn verða fyrir endurtekinni, til skiptis og lítilli plastaflögun. Áhrif hringlaga mótbeygju á vélræna eiginleika málma eru skjalfest, meðal annars, í ritgerð Bochniak og Mosor [1], þar sem hér er notað CuSn 6,5% tin brons ræmur. Sýnt var fram á að vélræn þjálfun leiðir til mýkjandi verks.
Því miður eru vélrænni breytur wolframvíra sem ákvarðaðar eru í einföldum einása togprófum langt ófullnægjandi til að spá fyrir um hegðun þeirra í framleiðsluferli spírala. Þessir vírar, þrátt fyrir svipaða vélræna eiginleika, einkennast oft af verulega mismunandi næmi fyrir vinda. Þess vegna, þegar tæknilegir eiginleikar wolframvíra eru metnir, eru niðurstöður eftirfarandi prófana taldar vera áreiðanlegri: kjarnavírvinda, snúningur í einstefnu, þjöppun á hnífsbrún, beygja-og-teygja eða afturkræf banding [2] . Nýlega var lagt til nýtt tæknipróf [3], þar sem vírinn verður fyrir samtímis torsion með spennu (TT próf), og álagsástandið - að mati höfunda - er nálægt því sem á sér stað í framleiðsluferlinu. þráðanna. Þar að auki hafa niðurstöður TT prófana sem gerðar voru á tungsten vírum með mismunandi þvermál sýnt getu þess til að sjá fyrir síðari hegðun þeirra í tæknilegum ferlum [4, 5].

Markmiðið með vinnunni sem hér er kynnt er að svara spurningunni um hvort, og hvort, að hvaða marki notkun cycling aflögunarmeðferðar (CDT) á wolframvír með stöðugri marghliða beygju með klippuaðferð [6], geti breytt vélrænni og tæknilegri aðferð. mikilvægum eiginleikum.

Almennt séð getur hringlaga aflögun málma (td með spennu og þjöppun eða tvíhliða beygju) fylgt tveir mismunandi byggingarferli. Fyrsta er einkennandi fyrir aflögun með litlum amplitudum og

felur í sér svokölluð þreytufyrirbæri, sem leiðir til þess að mjög vinnuherti málmur breytist í álagsmjúkan áður en eyðilegging hans á sér stað [7].

Annað ferlið, sem er ríkjandi við aflögun með mikilli álags amplitudes, framleiðir sterka misskiptingu á plastflæðismyndandi klippuböndum. Þar af leiðandi er róttæk sundrun á málmbyggingunni, einkum myndun nanóstærðra korna, þannig að veruleg aukning á vélrænni eiginleikum þess á kostnað vinnuhæfni. Slík áhrif fást td með stöðugri endurtekinni bylgju- og sléttunaraðferð þróuð af Huang o.fl. [8], sem samanstendur af mörgum, til skiptis, sem fara (rúlla) ræmur á milli „gíraðra“ og sléttra rúlla, eða á flóknari hátt, sem er aðferð til að beygja stöðugt undir spennu [9], þar sem strekkta ræman er öfugsnúið vegna afturkræfra hreyfingar eftir lengdarsettinu af snúningsrúllum. Að sjálfsögðu er einnig hægt að fá víðtæka sundrun korns við eintóna aflögun með miklu álagi, með því að nota svokallaðar alvarlegar plastaflögunaraðferðir, einkum aðferðir við Equal Channel Angular Extrusion [10] sem uppfylla oftast skilyrði fyrir einföldum klippa úr málmi. Því miður eru þau aðallega notuð á rannsóknarstofukvarða og það er tæknilega ekki mögulegt

að nota þá til að fá sérstaka vélræna eiginleika langra ræma eða víra.

Nokkrar tilraunir hafa einnig verið gerðar til að meta áhrif sveiflubreytinga sem beitt er með litlum einingaraflögun á getu til að virkja þreytufyrirbæri. Niðurstöður tilraunarannsókna sem gerðar voru [11] á ræmum af kopar og kóbalti með mótbeygju með klippingu staðfestu ofangreinda ritgerð. Þrátt fyrir að frekar auðvelt sé að beita mótbeygjuaðferðinni með klippingu á flata málmhluta, þá er ekki skynsamlegt að beita vírum beint, því samkvæmt skilgreiningu tryggir það ekki að fá einsleita uppbyggingu og þar með eins eiginleika á ummál (með geðþótta stilltum radíus) vírsins. Af þessum sökum notar þessi grein nýmyndaða og frumlega CDT aðferð sem er hönnuð fyrir þunna víra, byggt á stöðugri marghliða beygju með klippingu.

Mynd 1 Áætlun um ferli vélrænnar þjálfunar víra:1 wolfram vír,2 spóla með vír til að taka upp,3 kerfi með sex snúningsdeyjum,4 vinda spólu,5 brjóta þyngd, og6 bremsa (stálhólkur með tini bronsibandi utan um)

2. Tilraun

CDT af wolframvír með 200 μm þvermál var framkvæmt á sérsmíðuðum prófunarbúnaði sem er sýnt á mynd.

(2) með 100 mm þvermál, var settur inn í kerfi með sex mótum (3), með götum af sama þvermáli og vírinn, sem eru festir í sameiginlegt hús og snúast um ásinn á 1.350 snúningahraða/ mín. Eftir að hafa farið í gegnum tækið var vírinn spólaður á spóluna (4) með 100 mm þvermál sem snýst á 115 snúninga/mín. Notaðar breytur ákvarða línulegan hraða vírsins miðað við snúningsmótin er 26,8 mm/sn.

Viðeigandi hönnun deyjakerfisins gerði það að verkum að annar hver teningur snérist sérvitringur (Mynd 2) og hvert vírstykki sem fór í gegnum snúningsmótin varð fyrir stöðugri marghliða beygju með klippingu sem var tekinn inn með því að strauja á brún innra yfirborðs teninganna.

Mynd 2 Skýringarmynd af snúningsmótunum (merkt með númeri3 á mynd 1)

Mynd 3 Deyjakerfi: almenn mynd; b grunnhlutar:1 miðlægur deyr,2 sérvitringur deyr,3 spacer hringir

Unreeled vír var undir áhrifum upphafsálags vegna beitingar spennu, sem ekki aðeins verndar hann gegn flækju, heldur ákvarðar einnig gagnkvæma þátttöku beygju og klippingar aflögunar. Þetta var hægt að ná þökk sé bremsunni sem var fest á spóluna í formi bronsrönd úr tini sem þrýst var á með lóð (tilnefnd sem 5 og 6 á mynd 1). Mynd 3 sýnir útlit tækisins þegar það er brotið saman, og hvern hluta þess. Þjálfun á vírum var framkvæmd með tveimur mismunandi þyngdum:

4,7 og 8,5 N, allt að fjórar fara í gegnum mótasettið. Ásspenna nam 150 MPa og 270 MPa.

Togprófun á vír (bæði í upphafsástandi og þjálfun) var gerð á Zwick Roell prófunarvélinni. Lengd sýnis var 100 mm og togþol var

8×10⁻³ s⁻¹. Í hverju tilviki, einn mælipunktur (fyrir hvert

afbrigðanna) táknar að minnsta kosti fimm sýni.

TT próf var framkvæmt á sérstökum búnaði sem er sýnt á mynd 4 sem Bochniak o.fl. (2010). Miðja wolframvírsins (1) með lengd 1 m var settur í grip (2) og síðan endar hans, eftir að hafa farið í gegnum stýrirúllur (3), og fest lóð (4) upp á 10 N hver, voru stíflaðir í klemmu (5). Snúningshreyfing gripsins (2) leiddi til þess að tvö vírstykki var spólað

(spóluðu á sig), með föstum endum prófaðs sýnis, var framkvæmt með smám saman aukinni togspennu.

Niðurstaða prófunar var fjöldi snúninga (N_T) þurfti til að rjúfa vírinn og átti sér venjulega stað framan á mynduðu flækjunni, eins og sýnt er á mynd 5. Að minnsta kosti tíu prófanir á afbrigði voru gerðar. Eftir þjálfunina var vírinn með örlítið bylgjulaga lögun. Það skal áréttað að samkvæmt blöðum Bochniak og Pieła (2007) [4] og Filipek (2010)

[5] TT prófið er einföld, fljótleg og ódýr aðferð til að ákvarða tæknilega eiginleika víra sem ætlaðir eru til vinda.

Mynd 4 Skema TT prófsins:1 prófaður vír,2 afli snúið með rafmótor, ásamt snúningsupptökubúnaði,3 stýrirúllur,4lóð,5 kjálkar sem klemma enda vírsins

3. Úrslit

Áhrif upphafsspennu og fjölda umferða í CDT ferlinu á eiginleika wolframvíra eru sýnd á myndum. 6 og 7. Stór dreifing af fengnum vélrænum breytum vír sýnir mælikvarða ósamræmis efnisins sem fæst með dufttækni, og þess vegna beinist greiningin sem framkvæmd er að þróun breytinga á prófuðum eiginleikum en ekki á algildum þeirra.

Wolframvír í atvinnuskyni einkennist af meðalgildum flæðispennu (YS) sem jafngildir 2.026 MPa, endanlegur togstyrkur (UTS) 2.294 MPa, heildarlenging á

A≈2,6% og N_Teins mikið og 28. Burtséð frá því

umfang beittrar spennu leiðir CDT aðeins til lítillar

lækkun á UTS (ekki meira en 3% fyrir vírinn eftir fjórar umferðir), og bæði YS ogA haldast tiltölulega á sama stigi (myndir 6a–c og 7a–c).

Mynd 5 Mynd af wolframvír eftir brot í TT prófinu

Mynd 6 Áhrif vélrænnar þjálfunar (fjöldi sendinga n) á vélrænni (a–c) og tæknilegum (d) (skilgreint af N_Tí TT prófinu) eiginleika wolframvír; meðfylgjandi þyngdargildi 4,7 N

CDT leiðir alltaf til verulegrar aukningar á fjölda vírsnúninga N_T. Sérstaklega, fyrir fyrstu tvær sendingar, N_Tnær meira en 34 fyrir spennu upp á 4,7 N og næstum 33 fyrir spennu upp á 8,5 N. Þetta þýðir um það bil 20% aukningu miðað við viðskiptavír. Með því að nota fleiri sendingar leiðir það til frekari aukningar á N_Taðeins ef um er að ræða þjálfun undir 4,7 N spennu. Vírinn eftir fjórar umferðir sýnir meðalstærð N_Tyfir 37, sem, samanborið við vírinn í upphaflegu ástandi, samsvarar rúmlega 30% aukningu. Frekari þjálfun á vírnum við hærri spennu myndi ekki lengur breyta stærð N sem áður var náð_Tgildi (myndir 6d og 7d).

4. Greining

Niðurstöðurnar sem fengust sýna að aðferðin sem notuð er fyrir wolframvír CDT breytir nánast ekki vélrænni breytum sínum sem ákvarðaðar voru í togprófum (það var aðeins lítilsháttar minnkun á endanlegum togstyrk), heldur jók hann verulega.

tæknilegir eiginleikar ætlaðir fyrir spíralframleiðslu; þetta er táknað með fjölda snúninga í TT prófinu. Þetta staðfestir niðurstöður fyrri rannsókna Bochniak og Pieła (2007)

[4] um skort á samleitni togprófunarniðurstaðna við framkomna hegðun víra í framleiðsluferli spírala.

Viðbrögð wolframvíra á ferli CDT fer verulega eftir beittri spennu. Við lágspennukraft sést fleygbogavöxtur í fjölda snúninga með fjölda umferða, en beiting stærri spennugilda leiðir (þegar eftir tvær umferðir) til að ná mettunarástandi og stöðugleika á áður náðum tæknilegum eiginleikar (myndir 6d og 7d).

Svo fjölbreytt svörun wolframvírsins undirstrikar þá staðreynd að stærð spennunnar ákvarðar magnbreytingu bæði á streituástandi og aflögunarástandi efnisins og þar af leiðandi teygjanlegt-plastískt hegðun þess. Notkun meiri spennu meðan á plastbeygjuferlinu stendur í vír sem liggur á milli mislægra stansa í röð leiðir til minni vírbeygjuradíus; þess vegna er plastálagið í átt sem er hornrétt á ás vírsins sem ber ábyrgð á klippibúnaðinum stærri og leiðir til staðbundins plastflæðis í klippuböndunum. Á hinn bóginn veldur lág spenna að CDT ferli vír fer fram með meiri þátttöku teygjanlegrar álags (þ.e. plastþynningarhlutinn er minni), sem stuðlar að yfirburði einsleitrar aflögunar. Þessar aðstæður eru greinilega frábrugðnar því sem átti sér stað við einása togprófið.

Það skal einnig tekið fram að CDT bætir tæknieiginleika aðeins fyrir víra með nægilega gæði, þ.e. án teljandi innri galla (holur, holur, ósamfellur, örsprungur, skortur á nægilegri samfellu viðloðun við kornamörk o.s.frv. .) sem stafar af framleiðslu á vír með duftmálmvinnslu. Annars er vaxandi dreifing á fenginu gildi snúninga N_Tásamt aukningu á fjölda umferða gefur til kynna dýpkandi aðgreiningu á vírbyggingu í hinum ýmsu hlutum þess (á lengd) og getur því einnig þjónað sem gagnlegt viðmið til að meta gæði viðskiptavírs. Þessi vandamál verða viðfangsefni rannsókna í framtíðinni.

Mynd 7 Áhrif vélrænnar þjálfunar (fjöldi sendinga n) á vélrænni (a–c) og tæknilegum (d) (skilgreint af N_Tí TT prófinu) eiginleika wolframvír; meðfylgjandi þyngdargildi 8,5 N

5. Ályktanir

1, CDT af wolframvírum bætir tæknilega eiginleika þeirra, eins og skilgreint er í snúningsprófun með spennu með N_Táður en brotið er.

2， Aukning N_Tvísitölu um 20% er náð með vír sem er undirgefinn tvær seríur af CDT.

3， Stærð vírspennunnar í ferli CDT hefur veruleg áhrif á tæknilega eiginleika þess, skilgreind af gildi N._Tvísitölu. Hæsta gildi þess náðist með vír sem var undir smá togstreitu (togálagi).

4， Notkun bæði hærri spennu og fleiri lotu marghliða beygju með klippingu er ekki réttlætanlegt vegna þess að það leiðir aðeins til stöðugleika á áður náðu gildi N._Tvísitölu.

5， Verulegum framförum á tæknilegum eiginleikum CDT wolframvírsins fylgir ekki breyting á vélrænni breytum sem ákvarðaðar eru í togprófi, sem staðfestir þá trú sem haldið hefur verið á lítilli nothæfi slíkrar prófunar til að sjá fyrir tæknilega hegðun vírsins.

Fengnar tilraunaniðurstöður sýna fram á hæfi CDT wolframvíra til framleiðslu á spíralum. Sérstaklega, byggt á aðferðinni sem notuð er til að auka vírlengdina í röð, veldur hringlaga, fjölstefnubeygja með litlu álagi slökun á innri álagi. Af þessum sökum er takmörkun á tilhneigingu þess að vírinn brotni við plastmyndun spírala. Fyrir vikið var staðfest að það að draga úr magni úrgangs við framleiðsluaðstæður eykur skilvirkni framleiðsluferlisins með því að útiloka sjálfvirkan framleiðslubúnað þar sem neyðarstöðvun verður „handvirkt“ eftir að hafa slitið vírinn. af rekstraraðila.