1. Ievads

Volframa stieples, kuru biezums ir no vairākiem līdz desmitiem mikrometru, tiek plastiski veidotas spirālēs un tiek izmantotas kvēlspuldžu un izlādes gaismas avotos. Stiepļu izgatavošana balstās uz pulvertehnoloģiju, ti, ķīmiskā procesā iegūtais volframa pulveris tiek secīgi pakļauts presēšanai, saķepināšanai un plastmasas formēšanai (rotācijas kalšanai un vilkšanai). Ņemiet vērā, ka stiepļu uztīšanas procesam ir jānodrošina labas plastmasas īpašības un "ne pārāk augsta" elastība. No otras puses, spirāļu ekspluatācijas apstākļu un galvenokārt nepieciešamās augstas šļūdes pretestības dēļ pārkristalizētās stieples nav piemērotas ražošanai, it īpaši, ja tām ir rupji graudaina struktūra.

Mehānisko materiālu mehānisko un plastisko īpašību pārveidošana, jo īpaši spēcīgās sacietēšanas samazināšana bez atlaidināšanas apstrādes, ir iespējama, izmantojot mehānisko apmācību. Šis process sastāv no metāla pakļaušanas atkārtotai, mainīgai un mazplastiskai deformācijai. Cikliskās kontrafleksijas ietekme uz metālu mehāniskajām īpašībām cita starpā ir dokumentēta Bochniak un Mosor [1] papīrā, izmantojot CuSn 6,5 % alvas bronzas sloksnes. Tika parādīts, ka mehāniskā apmācība noved pie darba mīkstināšanas.
Diemžēl volframa stiepļu mehāniskie parametri, kas noteikti vienkāršās vienpusējās stiepes pārbaudēs, ir daudz nepietiekami, lai prognozētu to uzvedību spirāļu ražošanas procesā. Šiem vadiem, neskatoties uz līdzīgām mehāniskajām īpašībām, bieži ir raksturīga ievērojami atšķirīga jutība pret tinumiem. Tāpēc, novērtējot volframa stieples tehnoloģiskos raksturlielumus, par ticamākiem tiek uzskatīti šādu pārbaužu rezultāti: serdes stieples tinums, vienvirziena vērpes, naža malas saspiešana, locīšana un stiepšana vai atgriezeniskā lente [2] . Nesen tika piedāvāts jauns tehnoloģisks tests [3], kurā stieple tiek pakļauta vienlaicīgai vērpei ar spriegojumu (TT tests), un sprieguma stāvoklis – pēc autoru domām – ir tuvs tam, kāds rodas ražošanas procesā. no kvēldiegiem. Turklāt dažādu diametru volframa stieplēm veikto TT testu rezultāti ir parādījuši tā spēju paredzēt to vēlāku uzvedību tehnoloģisko procesu laikā [4, 5].

Šeit izklāstītā darba mērķis ir atbildēt uz jautājumu, vai un vai, cik lielā mērā cikliskās deformācijas apstrādes (CDT) izmantošana volframa stieplēm ar nepārtrauktu daudzpusēju liekšanu ar bīdes metodi [6] var mainīt tās mehānisko un tehnoloģisko. svarīgas īpašības.

Vispārīgi runājot, metālu ciklisko deformāciju (piemēram, spriegojot un saspiežot vai divpusēji liekot) var pavadīt divi dažādi strukturālie procesi. Pirmais ir raksturīgs deformācijai ar mazām amplitūdām un

ietver tā sauktās noguruma parādības, kā rezultātā stipri rūdīts metāls pirms tā iznīcināšanas pārvēršas par deformāciju mīkstinātu [7].

Otrais process, kas dominē deformācijas laikā ar augstu deformācijas amplitūdu, rada spēcīgu plastmasas plūsmu ģenerējošo bīdes joslu heterogenizāciju. Līdz ar to notiek krasa metāla konstrukcijas sadrumstalotība, jo īpaši nanoizmēra graudu veidošanās, līdz ar to ievērojams tā mehānisko īpašību pieaugums uz apstrādājamības rēķina. Šāds efekts tiek iegūts, piemēram, nepārtrauktas atkārtotas rievošanas un iztaisnošanas metodē, ko izstrādājuši Huang et al. [8], kas sastāv no vairākām, alternatīvām, sloksņu pārvietošanas (velšanas) starp “pārnesuma” un gludajiem ruļļiem, vai sarežģītākā veidā, kas ir nepārtrauktas locīšanas metode nospriegojumā [9], kur izstiepta sloksne ir pretstatīts, pateicoties atgriezeniskajai kustībai visā rotējošo ruļļu komplekta garumā. Protams, ekstensīvu graudu sadrumstalotību var iegūt arī monotoniskas deformācijas laikā ar lielu deformāciju, izmantojot tā sauktās smagās plastiskās deformācijas metodes, jo īpaši vienāda kanāla leņķiskās ekstrūzijas metodes [10], kas visbiežāk atbilst vienkāršas slodzes nosacījumiem. metāla griešana. Diemžēl tos galvenokārt izmanto laboratorijas mērogā un tas tehniski nav iespējams

izmantot tos garu sloksņu vai stiepļu specifisku mehānisko īpašību iegūšanai.

Ir veikti arī daži mēģinājumi, lai novērtētu cikliski mainīgas bīdes ietekmi, ko piemēro ar nelielām vienību deformācijām, uz spēju aktivizēt noguruma parādības. Eksperimentālo pētījumu rezultāti, kas veikti [11] uz vara un kobalta sloksnēm ar kontrafleksu ar cirpšanu, apstiprināja iepriekš minēto tēzi. Lai gan kontrafleksūra ar bīdes metodi ir diezgan viegli pielietojama plakanām metāla detaļām, tiešākai izmantošanai stieplēm nav jēgas, jo pēc definīcijas tas negarantē viendabīgas struktūras iegūšanu un līdz ar to identiskas īpašības. stieples apkārtmērs (ar patvaļīgi orientētu rādiusu). Šī iemesla dēļ šajā rakstā tiek izmantota jaunizveidota un oriģināla CDT metode, kas paredzēta plānām stieplēm, kuras pamatā ir nepārtraukta daudzpusēja locīšana ar bīdīšanu.

1. att. Vadu mehāniskās apmācības procesa shēma:1 volframa stieple,2 spole ar stiepli attīšanai,3 sešu rotējošu presformu sistēma,4 tinuma spole,5 lauzt svaru, un6 bremzes (tērauda cilindrs ar skārda bronzas lenti ap to)

2. Eksperimentējiet

Volframa stieples CDT ar diametru 200 μm tika veikta ar speciāli konstruētu testa ierīci, kuras shēma parādīta 1. att. Neuztīta stieple (1) no spoles

(2) ar diametru 100 mm, tika ievietots sešu presformu sistēmā (3) ar tāda paša diametra caurumiem kā stieplei, kas ir fiksēti kopējā korpusā un griežas ap asi ar ātrumu 1350 apgr/ min. Pēc izlaišanas caur ierīci stieple tika uztīta uz spoles (4) ar diametru 100 mm, kas griežas ar ātrumu 115 apgr./min. Izmantotie parametri nosaka stieples lineāro ātrumu attiecībā pret rotējošām presformām ir 26,8 mm/apgr.

Atbilstoša presformu sistēmas konstrukcija nozīmēja, ka katrs otrais matrica griezās ekscentriski (2. att.), un katrs stieples gabals, kas iet cauri rotējošajām presformām, tika pakļauts nepārtrauktai daudzpusējai locīšanai ar bīdes palīdzību, ko izraisīja gludināšana pie presformu iekšējās virsmas malas.

2. att. Rotējošu presformu shematisks izkārtojums (marķēts ar numuru3 1. attēlā)

3. att. Presformu sistēma: vispārējs skats; b pamata daļas:1 centriski dies,2 ekscentriskie veidņi,3 starplikas gredzeni

Neuztīta stieple tika pakļauta sākotnējā sprieguma iedarbībā no spriegojuma pielikšanas, kas to ne tikai pasargā no sapīšanās, bet arī nosaka lieces un bīdes deformācijas savstarpēju līdzdalību. To bija iespējams panākt, pateicoties bremzei, kas uzmontēta uz spoles skārda bronzas sloksnes veidā, ko piespiež atsvars (1. attēlā apzīmēts kā 5 un 6). 3. attēlā parādīts ierīces treniņa izskats salocītā stāvoklī un katra tā sastāvdaļa. Vadu apmācība tika veikta ar diviem dažādiem svariem:

4,7 un 8,5 N, līdz četrām izejām cauri presformu komplektam. Aksiālais spriegums sasniedza attiecīgi 150 un 270 MPa.

Stieples stiepes pārbaude (gan sākotnējā stāvoklī, gan apmācīta) tika veikta ar Zwick Roell testēšanas iekārtu. Paraugu mērierīces garums bija 100 mm un stiepes deformācijas ātrums bija

8×10⁻³ s⁻¹. Katrā gadījumā viens mērīšanas punkts (katram

variantu) ir vismaz pieci paraugi.

TT tests tika veikts ar īpašu aparātu, kura shēma ir parādīta 4. attēlā, ko iepriekš prezentēja Bochniak et al. (2010). 1 m garas volframa stieples (1) centrs tika ievietots fiksatorā (2), un pēc tam tā gali, izlaižot cauri vadošajiem ruļļiem (3) un pievienojot 10 N atsvarus (4), tika bloķēti skavā (5). Notvērēja (2) rotācijas kustības rezultātā tika uztīti divi stieples gabali

(uztīti paši) ar fiksētiem pārbaudītā parauga galiem, tika veikta, pakāpeniski palielinot stiepes spriegumus.

Testa rezultāts bija pagriezienu skaits (N_T), kas nepieciešams, lai pārrautu vadu, un parasti notika izveidotā mudžekļa priekšpusē, kā parādīts 5. attēlā. Katram variantam tika veikti vismaz desmit testi. Pēc treniņa stieple bija nedaudz viļņota forma. Jāuzsver, ka saskaņā ar Bochniak un Pieła (2007) [4] un Filipek (2010) dokumentiem

[5] TT tests ir vienkārša, ātra un lēta metode tinumam paredzēto vadu tehnoloģisko īpašību noteikšanai.

4. att. TT testa shēma:1 pārbaudīts vads,2 fiksators, ko rotē elektromotors, kas savienots ar pagrieziena ierakstīšanas ierīci,3 vadošie ruļļi,4svari,5 žokļi, kas nostiprina stieples galus

3. Rezultāti

Sākotnējā spriedzes un piegājienu skaita ietekme CDT procesā uz volframa vadu īpašībām ir parādīta Fig. 6 un 7. Liela iegūto stieples mehānisko parametru izkliede ilustrē pulvertehnoloģijā iegūtā materiāla neviendabīguma mērogu, tāpēc veiktā analīze ir vērsta uz pārbaudāmo īpašību izmaiņu tendencēm, nevis to absolūtajām vērtībām.

Komerciālo volframa stiepli raksturo tecēšanas sprieguma (YS) vidējās vērtības, kas vienādas ar 2 026 MPa, galīgā stiepes izturība (UTS) ir 2 294 MPa, kopējais pagarinājums

A≈2,6 % un N_Ttik daudz kā 28. Neatkarīgi no

pielietotā spriedzes lielums, CDT rada tikai nelielu

UTS samazināšanās (nepārsniedzot 3 % vadam pēc četrām piegājieniem), un gan YS, ganA saglabājas relatīvi vienā līmenī (6.a–c un 7.a–c att.).

5. attēls Volframa stieples skats pēc lūzuma TT testā

6. att. Mehāniskās apmācības efekts (piespēļu skaits n) uz mehānisko (a–c) un tehnoloģisko (d) (definē N_TTT testā) volframa stieples īpašības; pievienotā svara vērtība 4,7 N

CDT vienmēr izraisa ievērojamu stieples pagriezienu skaita pieaugumu N_T. Jo īpaši pirmajās divās piespēlēs N_Tsasniedz vairāk nekā 34, ja spriegums ir 4,7 N, un gandrīz 33, ja spriegums ir 8,5 N. Tas nozīmē pieaugumu par aptuveni 20 % salīdzinājumā ar komerciālo vadu. Lielāka piespēļu skaita izmantošana rada turpmāku N pieaugumu_Ttikai treniņiem ar 4,7 N spriegumu. Vads pēc četrām piegājieniem parāda vidējo N lielumu_Tpārsniedz 37, kas, salīdzinot ar vadu sākotnējā stāvoklī, ir vairāk nekā 30 %. Stieples turpmāka apmācība pie lielāka sprieguma vairs nemainītu iepriekš sasniegtā N lielumu_Tvērtības (6.d un 7.d att.).

4. Analīze

Iegūtie rezultāti liecina, ka volframa stieples CDT izmantotā metode praktiski nemaina tā stiepes pārbaudēs noteiktos mehāniskos parametrus (notika tikai neliela stiepes robežstiprības samazināšanās), bet gan būtiski paaugstina tās mehāniskos parametrus.

tehnoloģiskās īpašības paredzētas spirāles ražošanai; to attēlo pagriezienu skaits TT testā. Tas apstiprina Bochniak un Pieła (2007) iepriekšējo pētījumu rezultātus.

[4] par stiepes pārbaudes rezultātu nesakritību ar novēroto vadu uzvedību spirāļu ražošanas procesā.

Volframa stiepļu reakcija uz CDT procesu būtiski ir atkarīga no pielietotā sprieguma. Pie zema spriedzes spēka vērojams parabolisks pagriezienu skaita pieaugums ar piegājienu skaitu, savukārt lielāku spriedzes vērtību pielietošana noved pie piesātinājuma stāvokļa sasniegšanas un iepriekš iegūtās tehnoloģiskās stabilizācijas. īpašības (6.d un 7.d att.).

Šāda daudzveidīga volframa stieples reakcija uzsver faktu, ka spriedzes lielums nosaka gan materiāla sprieguma stāvokļa, gan deformācijas stāvokļa kvantitatīvās izmaiņas un līdz ar to arī tā elastīgo-plastisko uzvedību. Izmantojot lielāku spriegumu plastmasas locīšanas procesā stieplēm, kas iet starp secīgām nepareizi novietotām presformām, tiek iegūts mazāks stieples lieces rādiuss; līdz ar to plastmasas deformācija virzienā, kas ir perpendikulāra stieples asij, kas ir atbildīga par bīdes mehānismu, ir lielāka un noved pie lokālas plastmasas plūsmas bīdes joslās. No otras puses, zems spriegums izraisa stieples CDT procesu ar lielāku elastības deformācijas līdzdalību (tas ir, plastmasas deformācijas daļa ir mazāka), kas veicina viendabīgas deformācijas dominēšanu. Šīs situācijas krasi atšķiras no tām, kas rodas vienpusējas stiepes testa laikā.

Jāņem vērā arī tas, ka CDT uzlabo tehnoloģiskos raksturlielumus tikai vadiem ar pietiekamu kvalitāti, ti, bez būtiskiem iekšējiem defektiem (poras, tukšumi, pārrāvumi, mikroplaisas, nepietiekamas nepārtrauktības saķeres trūkums pie graudu robežām utt.). .), kas izriet no stieples ražošanas pulvermetalurģijā. Pretējā gadījumā pieaugošā iegūtās pagriezienu vērtības izkliede N_Tkopā ar pāreju skaita pieaugumu liecina par stieples struktūras diferenciācijas padziļināšanos dažādās tā daļās (garumā), tādējādi var kalpot arī par noderīgu kritēriju komerciālā vada kvalitātes novērtēšanai. Šīs problēmas būs turpmāko pētījumu priekšmets.

7. att. Mehāniskās apmācības efekts (piespēļu skaits n) uz mehānisko (a–c) un tehnoloģisko (d) (definē N_TTT testā) volframa stieples īpašības; pievienotā svara vērtība 8,5 N

5. Secinājumi

1， Volframa stiepļu CDT uzlabo to tehnoloģiskās īpašības, kā noteikts vērpes ar spriegojuma testā ar N_Tpirms lūzuma.

2 ， N pieaugums_Tindeksu par aptuveni 20 % sasniedz vads, kas pakļauts divām CDT sērijām.

3， Stieples spriedzes lielums CDT procesā būtiski ietekmē tā tehnoloģiskās īpašības, ko nosaka N vērtība_Trādītājs. Tā augstāko vērtību sasniedza stieple, kas pakļauta nelielai spriedzei (stiepuma spriegumam).

4， Augstākas spriedzes un vairāku daudzpusējas lieces ciklu izmantošana ar bīdi nav attaisnojama, jo tā tikai stabilizējas iepriekš sasniegtā N vērtība_Trādītājs.

5， CDT volframa stieples tehnoloģisko īpašību būtiskais uzlabojums nav saistīts ar stiepes testā noteikto mehānisko parametru izmaiņām, kas apstiprina pastāvošo pārliecību par šāda testa zemo izmantojamību, lai paredzētu stieples tehnoloģisko uzvedību.

Iegūtie eksperimentālie rezultāti parāda volframa stieples CDT piemērotību spirāļu izgatavošanai. Jo īpaši, pamatojoties uz metodi, ko izmanto secīgai stieples garuma virzīšanai, cikliska, daudzvirzienu locīšana ar nelielu spriedzi izraisa iekšējo spriegumu atslābināšanu. Šī iemesla dēļ tiek ierobežota stieples pārrāvuma tendence plastmasas spirāles veidošanās laikā. Rezultātā apstiprinājās, ka atkritumu daudzuma samazināšana ražošanas apstākļos palielina ražošanas procesa efektivitāti, likvidējot dīkstāves automatizētās ražošanas iekārtas, kurās pēc vada pārraušanas ir “manuāli” jāaktivizē avārijas apturēšana. operators.