1. Aféierung

Wolfram Drot, mat enger Dicke vun e puer bis Zénger vu Mikrometer, gi plastesch a Spiralen geformt a benotzt fir Glühwäin an Entladungsliichtquellen. D'Fabrikatioun vun Drot baséiert op der Pulvertechnologie, dh Wolframpulver, deen duerch e chemesche Prozess kritt gëtt, gëtt successiv pressen, Sinteren a Plastikformen (Rotatiounsschmieden a Zeechnen) ënnerworf. Bedenkt datt den Drotwindungsprozess zu gudde Plastikseigenschaften an "net ze héich" Elastizitéit resultéiert. Op der anerer Säit, duerch d'Exploitatiounsbedéngungen vu Spiralen, a virun allem déi erfuerderlech High-Crep Resistenz, rekristalliséierte Drot sinn net gëeegent fir d'Produktioun, besonnesch wa se e grober-grained Struktur hunn.

D'Ännerung vun de mechanesche a plastesche Properties vu metallesche Materialien, besonnesch d'Reduktioun vun der staarker Aarbechtshärung ouni Glühbehandlung ass méiglech mat der mechanescher Ausbildung. Dëse Prozess besteet aus dem Metal un widderholl, alternéierend a kleng plastesch Deformatioun auszesetzen. D'Effekter vun der zyklescher Kontraflexur op mechanesch Eegeschafte vu Metalle sinn ënner anerem am Bochniak a Mosor sengem [1] Pabeier dokumentéiert, hei mat CuSn 6,5% Zinn Bronze Sträifen. Et gouf gewisen datt mechanesch Ausbildung zu enger Aarbechtserweichung féiert.
Leider sinn déi mechanesch Parameteren vun Wolfram Dréit ofgepëtzt an einfach uniaxial tensile Tester sinn wäit net genuch hir Verhalen am Produktioun Prozess vun Spiralen virauszesoen. Dës Drot, trotz ähnlechen mechanesche Properties, sinn dacks duerch wesentlech ënnerschiddlech Empfindlechkeet fir Wicklung charakteriséiert. Dofir, wann d'technologesch Charakteristiken vum Wolfram Drot bewäerten, ginn d'Resultater vun de folgenden Tester als méi zouverlässeg ugesinn: Kärdratwindung, unidirektional Torsioun, Messerkant-Kompressioun, Béi-a-Streck oder reversibel Banding [2] . Viru kuerzem gouf en neien technologeschen Test proposéiert [3], an deem den Drot simultan Torsioun mat Spannung ënnerworf gëtt (TT-Test), an de Stresszoustand - der Meenung vun den Auteuren - no bei deem ass, wat am Produktiounsprozess geschitt. vun de Filamenter. Desweideren, hunn d'Resultater vun TT Tester op Wolfram Dréit ofgepëtzt mat verschiddenen Duerchmiesser gehaal seng Fähegkeet gewisen hir spéider Verhalen während technologesch Prozesser ze Viraus [4, 5].

D'Zil vun der Aarbecht, déi hei presentéiert gëtt, ass d'Fro ze beäntweren ob, a wéi a wéi engem Mooss d'Benotzung vun der Cycling Deformation Behandlung (CDT) op Wolfram Drot duerch kontinuéierlech multilateral Béie mat Schéiermethod [6], kann seng mechanesch an technologesch änneren. wichteg Eegeschafte.

Am allgemengen kann d'zyklesch Verformung vu Metaller (zB duerch Spannung a Kompressioun oder bilateral Biegen) duerch zwee verschidde strukturell Prozesser begleet ginn. Déi éischt ass charakteristesch fir d'Verformung mat klengen Amplituden an

implizéiert sougenannte Middegkeet Phänomener, doraus resultéierend der staark-work-gehärte Metal zu engem Spannung-erweecht eent ier seng Zerstéierung geschitt [7].

Den zweete Prozess, dominant wärend der Verformung mat héije Belaaschtungsamplituden, produzéiert staark Heterogeniséierung vu Plastiksfloss-generéierende Schéierbänner. Dofir gëtt et eng drastesch Fragmentatioun vun der Metallstruktur, besonnesch d'Bildung vun Nano-Gréisst Kären, also eng bedeitend Erhéijung vun de mechanesche Properties op Käschte vun der Aarbechtbarkeet. Esou en Effekt gëtt an zB kritt, kontinuéierlech repetitive corrugation a straightening Method entwéckelt vun Huang et al. [8], déi besteet aus multiple, alternéierend, laanscht (Rullen) vu Sträifen tëscht de "gearéierten" a glaten Rollen, oder op eng méi raffinéiert Manéier, wat eng Method ass fir kontinuéierlech ënner Spannung ze béien [9], wou de gestreckte Sträif ass kontraflexéiert wéinst enger reversibeler Bewegung laanscht seng Längt vum Set vu rotéierende Rollen. Natierlech kann déi extensiv Fragmentatioun vu Kären och während der monotoner Verformung mat grousser Belaaschtung kritt ginn, mat de sougenannte Severe Plastic Deformation Methoden, besonnesch Methode vun Equal Channel Angular Extrusion [10] déi meeschtens d'Konditioune fir einfach zefridden stellen. Schéier vun Metal. Leider gi se haaptsächlech op der Laborskala benotzt an et ass technesch net méiglech

fir se ze benotzen fir spezifesch mechanesch Eegeschafte vu laange Streifen oder Drot ze kréien.

E puer Versuche goufen och gemaach fir den Afloss vun der zyklesch verännerter Schéier ze bewäerten, déi mat klengen Eenheetsdeformatiounen applizéiert gëtt op d'Fäegkeet fir d'Müdegkeetsphenomener ze aktivéieren. D'Resultater vun experimentellen Studien, déi [11] op Sträifen vu Kupfer a Kobalt duerch Kontraflexur mat Schéier gemaach goufen, bestätegt déi uewe genannte Dissertatioun. Och wann d'Kontraflexur mat Schéiermethod zimlech einfach ass fir op flaach metallesch Deeler applizéiert ze ginn, mécht déi méi direkt Uwendung fir Drot kee Sënn, well se per Definitioun keng eenheetlech Struktur garantéiert, an domat identesch Eegeschaften op den Ëmkrees (mat arbiträr orientéiertem Radius) vum Drot. Aus dësem Grond benotzt dëse Pabeier eng nei geformt an originell CDT-Method fir dënn Drot entworf, baséiert op kontinuéierlecher multilateraler Béi mat Schéier.

Fig. 1 Schema vum Prozess vun der mechanescher Ausbildung vun Drot:1 Wolfram Drot,2 Spule mat Drot fir auszespillen,3 System vu sechs rotéierende Stierwen,4 Wicklungsspiral,5 Paus Gewiicht, an6 Brems (Stolzylinder mat enger Band aus Zinn Bronze ronderëm)

2. Experiment

CDT vun Wolfram Drot mat engem Duerchmiesser vun 200 μm war op engem speziell konstruéiert Test Apparat gesuergt deem Schema an Fig. 1. Unreeled Drot (1) aus der coil.

(2) mam Duerchmiesser vun 100 mm, gouf an e System vu sechs Stierwen (3) agefouert, mat Lächer vum selwechten Duerchmiesser wéi den Drot, déi an engem gemeinsame Gehäuse fixéiert sinn an ëm d'Achs rotéieren mat enger Geschwindegkeet vun 1.350 rev/ min. Nom Passage duerch den Apparat gouf den Drot op der Spule (4) mat engem Duerchmiesser vun 100 mm rotéiert mat enger Geschwindegkeet vun 115 rev / min. Applizéiert Parameteren entscheeden vun der linear Vitesse vun Drot relativ zu der rotativ stierft 26,8 mm / Rev.

Entspriechend Design vun der Stierwen System gemengt, datt all zweet stierwen exzentresch gedréint (Fig. 2), an all Stéck Drot duerch d'rotéierend stierwen laanschtgoungen, gouf kontinuéierlech multilateral Béie ënnerworf mat Schéier inducted duerch strecken um Rand vun banneschten Uewerfläch vun der stierwen.

Fig. 2 Schematesch Layout vun de rotéierende Stierwen (mat Nummer markéiert3 an Fig. 1)

Fig. 3 System vun stierwen: eng allgemeng Vue; b Basisdeeler:1 centric stierft,2 exzentresch stierft,3 spacer Réng

Unreeled Drot war ënner dem Afloss vun Ufank Stress wéinst Applikatioun vun Spannungen, déi et net nëmmen aus entanglement schützt, mä och géigesäitege Participatioun vun Béie a Schéier Deformatioun bestëmmt. Dëst war méiglech ze erreechen duerch d'Brems, déi op d'Spule montéiert ass an der Form vun engem Zinn Bronzestreifen, deen duerch e Gewiicht gedréckt ass (bezeechent als 5 a 6 an der Fig. 1). Figur 3 weist d'Erscheinung vun der Ausbildung vun der Apparat wann geklappt, a jiddereng vun hiren Komponente. Training vun Dréit ofgepëtzt gouf mat zwee verschiddene Gewiichter duerchgefouert:

4,7 an 8,5 N, bis zu véier Passë duerch de Set vu Stierwen. Axial Belaaschtung huet 150 an 270 MPa respektiv.

Tensile Test vun Drot (souwuel am initialen Zoustand an trainéiert) goufen op der Zwick Roell Test Maschinn gemaach. Echantillon Jauge Längt war 100 mm an tensile Efforten Taux war

8x10^-3 s^-1. An all Fall, ee Miesspunkt (fir all

vun de Varianten) representéiert op d'mannst fënnef Proben.

TT Test war op engem speziellen Apparat gesuergt deem Schema an Fig.. 4 virdrun presentéiert vun Bochniak et al. (2010). Den Zentrum vum Wolfram Drot (1) mat enger Längt vun 1 m gouf an engem Fang (2) plazéiert, an dann seng Enden, nodeems se duerch d'Guiderollen (3) passéiert sinn, a Gewiichter (4) vun 10 N all befestegt, goufen an enger Clamp (5) blockéiert. D'Rotatiounsbewegung vum Fang (2) huet zu der Wicklung vun zwee Drahtstécker gefouert

(op sech selwer opgerullt), mat fixen Enden vun der gepréifter Probe, gouf mat enger gradueller Erhéijung vun de Spannspannungen duerchgefouert.

D'Testresultat war d'Zuel vun den Twists (N_T) néideg fir den Drot ze briechen an ass normalerweis op der viischter Säit vun der geformt Tangle geschitt, wéi an der Fig. Nom Training hat den Drot eng liicht gewellte Form. Et sollt betount ginn datt laut Pabeiere vu Bochniak a Pieła (2007) [4] a Filipek (2010)

[5] den TT Test ass eng einfach, séier a bëlleg Method fir d'technologesch Eegeschafte vun den Drot ze bestëmmen, déi fir d'Wicklung geduecht sinn.

Fig. 4 Schema vum TT Test:1 getest Drot,2 Fang rotéiert vun engem Elektromotor, gekoppelt mam Twist Opnamapparat,3 Guide Rollen,4Gewiichter,5 Kiefer, déi d'Enn vum Drot klemmen

3. Resultater

Den Effekt vun der initialer Spannung an d'Zuel vun de Passagen am CDT-Prozess op d'Eegeschafte vu Wolframdrähte ginn an der Fig. 6 an 7. Eng grouss Streuung vun erhalen mechanesche Parameteren vum Drot illustréieren d'Skala vun der Inhomogenitéit vum Material, deen duerch Pulvertechnologie kritt gëtt, an dofir konzentréiert d'Analyse duerchgefouert op d'Trends vun Ännerungen vun gepréiften Eegeschaften an net op hir absolut Wäerter.

Kommerziell Wolfram Drot ass charakteriséiert duerch Duerchschnëttswäerter vum Sträitspannung (YS) gläich wéi 2.026 MPa, ultimativ Spannkraaft (UTS) vun 2.294 MPa, total Verlängerung vun

A≈2,6% an N_Tesou vill wéi 28. Onofhängeg vun der

Magnitude vun der ugewandter Spannung, CDT Resultater nëmmen eng kleng

Ofsenkung vun UTS (net méi wéi 3% fir den Drot no véier Passë), a béid YS anA bleiwen relativ um selwechten Niveau (Fig. 6a-c an 7a-c).

Fig. 5 Vue vun der Wolfram Drot no Fraktur am TT Test

Fig. 6 Effekt vun der mechanescher Ausbildung (Zuel vun de Passagen n) op mechanesch (a–c) an technologesch (d) (definéiert vum N_Tam TT Test) Eegeschafte vun Wolfram Drot; befestegt Gewiicht Wäert vun 4,7 N

CDT féiert ëmmer zu enger wesentlecher Erhéijung vun der Unzuel vun Drotverdrehungen N_T. Besonnesch fir déi éischt zwee Passë, N_Terreecht méi wéi 34 fir eng Spannung vu 4,7 N a bal 33 fir eng Spannung vun 8,5 N. Dëst stellt eng Erhéijung vun ongeféier 20% mat Respekt vum kommerziellen Drot duer. Eng méi héich Zuel vu Passë applizéieren féiert zu enger weiderer Erhéijung vum N_Tnëmmen am Fall vun Training ënner Spannung vun 4,7 N. Den Drot no véier Passë weist der Moyenne Magnitude vun N_Tiwwer 37, déi, am Verglach zum Drot am initialen Zoustand, eng Erhéijung vun iwwer 30% duerstellt. Weider Training vum Drot bei méi héije Spannungen géif d'Gréisst vum virdru erreechten N net méi änneren_TWäerter (Fig. 6d an 7d).

4. Analyse

D'Resultater weisen datt d'Methode fir Wolfram Drot CDT praktesch net seng mechanesch Parameter ännert, déi an der Spannungstester festgeluecht goufen (et war nëmmen e liicht Ofsenkung vun der ultimativer Spannkraaft), awer däitlech erhéicht seng

technologesch Eegeschafte virgesinn fir eng Spiralproduktioun; dëst gëtt duerch d'Zuel vun den Twists am TT-Test duergestallt. Dëst bestätegt d'Resultater vu fréiere Studien vum Bochniak a Pieła (2007)

[4] iwwer de Mangel u Konvergenz vun de Spanntestresultater mat dem observéierte Verhalen vun Drot am Produktiounsprozess vu Spiralen.

D'Reaktioun vun Wolfram Dréit ofgepëtzt op de Prozess vun CDT vill hänkt op der ugewandt Spannung. Bei Nidderspannungskraaft beobachtet een e parabolesche Wuesstum vun der Unzuel vun den Dréiungen mat der Unzuel vun de Passagen, während d'Uwendung vu gréissere Spannungswäerter (schonn no zwee Passë) fir den Zoustand vun der Sättigung an d'Stabiliséierung vu virdru kritt technologesch féiert. Eegeschaften (Fig. 6d an 7d).

Esou eng diversifizéiert Äntwert vum Wolfram Drot ënnersträicht d'Tatsaach, datt d'Gréisst vun der Spannung de quantitative Changement souwuel vum Spannungszoustand wéi och vum Verformungszoustand vum Material an doduerch säin elastesche-plastesche Verhalen bestëmmt. Benotzt méi héich Spannung während de Prozess vun Plastik Béie an Drot laanschtgoungen tëscht successive misaligned stierft Resultater zu engem méi klengen Drot-béie Radius; dofir, de Plastik Belaaschtung an enger Richtung senkrecht op d'Achs vun der Drot responsabel fir de Mechanismus vun Schéier ass méi grouss a féiert zu engem lokal Plastik Flux an der Schéier Bands. Op der anerer Säit, niddereg Spannung verursaacht den CDT-Prozess vum Drot mat enger gréisserer Participatioun vun der elastescher Belaaschtung (dat ass, de plastesche Belaaschtungsdeel ass méi kleng), wat d'Dominanz vun der homogener Deformatioun favoriséiert. Dës Situatiounen sinn däitlech anescht wéi déi, déi während dem uniaxialen Spanntest optrieden.

Et sollt och bemierkt ginn datt CDT d'technologesch Charakteristiken nëmme fir Drot mat genuch Qualitéit verbessert, dh ouni bedeitend intern Mängel (Poren, Void, Diskontinuitéiten, Mikro-Rëss, Mangel u genuch Kontinuitéit Adhäsioun op Kärgrenzen, etc. .) entstinn aus der Produktioun vun Drot duerch Pulvermetallurgie. Soss ass d'Erhéijung vun der Streuung vum kritt Wäert vun Twist N_Tzesumme mat enger Erhéijung vun der Zuel vun Passë weist op eng déif Differenzéierung vun Drot Struktur a senge verschiddenen Deeler (op Längt) also kann och als nëtzlech Critère déngen fir d'Qualitéit vun engem kommerziellen Drot bewäerten. Dës Problemer wäerten d'Thema vun zukünfteg Ermëttlungen sinn.

Fig. 7 Effekt vun der mechanescher Ausbildung (Zuel vun de Passagen n) op mechanesch (a–c) an technologesch (d) (definéiert vum N_Tam TT Test) Eegeschafte vun Wolfram Drot; befestegt Gewiicht Wäert vun 8,5 N

5. Conclusiounen

1, CDT vun Wolfram Dréit ofgepëtzt verbessert hir technologesch Eegeschafte, wéi an der Torsioun mat Spannung Test definéiert vun N_Tvirum Frakturen.

2, D'Erhéijung vun der N_TIndex vun ongeféier 20% gëtt erreecht duerch en Drot deen zwou Serien vun CDT ënnerworf ass.

3, D'Gréisst vun der Drotspannung am Prozess vum CDT huet e wesentlechen Impakt op seng technologesch Eegeschaften definéiert vum Wäert vum N_TIndex. Säin héchste Wäert gouf erreecht duerch en Drot, deen e liicht Spannung ënnerworf gouf (Truckspannung).

4, Souwuel méi héich Spannung a méi Zyklen vu multilateraler Béie mat Scheren ze benotzen ass net gerechtfäerdegt well et nëmmen d'Stabiliséierung vum virdru erreechte Wäert vum N resultéiert_TIndex.

5, Déi bedeitend Verbesserung vun technologeschen Eegeschafte vun der CDT Wolfram Drot ass net vun enger Ännerung vun mechanesch Parameteren am tensile Test begleet, déi ofgehalen Glawen un der niddereg Benotzerfrëndlechkeet vun esou Test confirméiert der technologesch Verhalen vun der Drot Viraus.

Erzielt experimentell Resultater weisen d'Eegenheet CDT vum Wolfram Drot fir d'Produktioun vu Spiralen. Besonnesch, baséiert op der Method, déi benotzt gëtt fir d'Draadlängt successiv ze förderen, zyklesch, multidirektional Béie mat wéineg Belaaschtung verursaacht Entspanung vun den internen Spannungen. Aus dësem Grond gëtt et eng Restriktioun fir d'Tendenz vum Drot ze briechen während der Plastikbildung vu Spiralen. Als Resultat gouf bestätegt datt d'Reduktioun vun der Quantitéit vum Offall ënner Fabrikatiounsbedéngungen d'Effizienz vum Produktiounsprozess erhéicht andeems d'Downtime automatiséiert Produktiounsausrüstung eliminéiert, an där, nodeems den Drot gebrach ass, en Noutstopp muss "manuell" aktivéiert ginn. vum Bedreiwer.