1. Вовед

Волфрамските жици, со дебелина од неколку до десетици микрометри, се пластично формирани во спирали и се користат за извори на светлина со блескаво потекло и празнење. Производството на жици се заснова на технологијата на прав, т.е. волфрамовиот прав добиен со хемиски процес сукцесивно се подложува на пресување, синтерување и формирање на пластика (ротирачко ковање и цртање). Забележете дека процесот на намотување на жица треба да резултира со добри пластични својства и „не премногу висока“ еластичност. Од друга страна, поради условите за експлоатација на спиралите, а пред сè, потребната висока отпорност на лазење, прекристализираните жици не се погодни за производство, особено ако имаат груба структура.

Измената на механичките и пластичните својства на металните материјали, особено намалувањето на силната цврстина на работа без третман на жарење е можно со помош на механичка обука. Овој процес се состои од подложување на металот на повторени, наизменични и ниско-пластична деформација. Ефектите на цикличната контрафлексура врз механичките својства на металите се документирани, меѓу другото, во трудот на Бочниак и Мосор [1], овде користејќи CuSn 6,5% лимени бронзени ленти. Се покажа дека механичката обука води до омекнување на работата.
За жал, механичките параметри на волфрамските жици утврдени при едноставни едноаксијални тестови на истегнување се далеку недоволни за да се предвиди нивното однесување во процесот на производство на спирали. Овие жици, и покрај сличните механички својства, често се карактеризираат со значително различна подложност на ликвидација. Затоа, кога се проценуваат технолошките карактеристики на волфрамовата жица, резултатите од следните тестови се сметаат за посигурни: намотување на јадрото на жица, еднонасочно торзија, компресија на работ на ножот, свиткување и истегнување или реверзибилно завојување [2] . Неодамна, беше предложен нов технолошки тест [3], во кој жицата е подложена на истовремена торзија со затегнување (TT тест), а состојбата на стрес - според мислењето на авторите - е блиска до онаа што се јавува во процесот на производство на филаментите. Покрај тоа, резултатите од ТТ тестовите спроведени на жици од волфрам со различни дијаметри ја покажаа неговата способност да го предвидат нивното подоцнежно однесување за време на технолошките процеси [4, 5].

Целта на работата презентирана овде е да се одговори на прашањето дали, и дали, до кој степен употребата на третман со велосипедска деформација (CDT) на волфрамовата жица со континуирано мултилатерално свиткување со методот на смолкнување [6], може да ја измени нејзината механичка и технолошка важни својства.

Општо земено, цикличната деформација на металите (на пример, со затегнување и компресија или билатерално свиткување) може да биде придружена со два различни структурни процеси. Првата е карактеристична за деформацијата со мали амплитуди и

вклучува таканаречени феномени на замор, што резултира со тоа што силно стврднатиот метал се претвора во омекнат со напрегање пред да се случи неговото уништување [7].

Вториот процес, доминантен при деформација со амплитуди со високи напрегања, произведува силна хетерогенизација на пластичните ленти за смолкнување што генерираат проток. Следствено, доаѓа до драстична фрагментација на металната конструкција, особено формирање на зрна со нано големина, со што значително се зголемуваат нејзините механички својства на сметка на обработливоста. Таков ефект се добива на пр., континуирано повторувачки метод на брановидност и исправување развиен од Хуанг и сор. [8], кој се состои од повеќекратно, наизменично, поминување (валање) на ленти помеѓу „занишаните“ и мазните ролни или на пософистициран начин, што е метод на континуирано свиткување под напнатост [9], каде што растегната лента е контрафлексирана поради реверзибилно движење по должината на множеството ротирачки ролни. Се разбира, обемната фрагментација на зрната може да се добие и при монотона деформација со големо напрегање, користејќи ги таканаречените методи на тешка пластична деформација, особено методите на аголна екструзија со еднаков канал [10] кои најчесто ги задоволуваат условите за едноставни смолкнување на метал. За жал, главно се користат на лабораториски размери и технички не е можно

да ги користи за да добие специфични механички својства на долги ленти или жици.

Направени се и некои обиди за да се процени влијанието на циклично променливо смолкнување применето со мали единици деформации врз способноста за активирање на феноменот на замор. Резултатите од експерименталните студии спроведени [11] на ленти од бакар и кобалт со контрафлексура со стрижење ја потврдија горната теза. Иако методот на контрафлексура со стрижење е прилично лесен за нанесување на рамни метални делови, подиректната примена на жиците нема смисла, бидејќи, по дефиниција, не гарантира добивање хомогена структура, а со тоа и идентични својства на обемот (со произволно ориентиран радиус) на жицата. Поради оваа причина, овој труд користи новоформиран и оригинален метод на CDT дизајниран за тенки жици, базиран на континуирано мултилатерално свиткување со стрижење.

Сл. 1 Шема на процесот на механичка обука на жици:1 волфрамова жица,2 калем со жица за да се одмотува,3 систем од шест ротирачки матрици,4 калем за намотување,5 скрши тежина и6 кочница (челичен цилиндар со лента од лимена бронза околу неа)

2. Експериментирајте

ЦДТ од волфрамска жица со дијаметар од 200 μm беше изведена на специјално конструиран тест уред чија шема е прикажана на сл. 1. Необвиена жица (1) од серпентина

(2) со дијаметар од 100 mm, беше воведен во систем од шест матрици (3), со дупки со ист дијаметар како жицата, кои се фиксирани во заедничко куќиште и се вртат околу оската со брзина од 1.350 вртежи/ мин. По минувањето низ уредот, жицата се навиваше на калем (4) со дијаметар од 100 mm ротирајќи со брзина од 115 вртежи/мин. Применетите параметри одлучуваат за линеарната брзина на жицата во однос на ротирачките матрици е 26,8 mm/rev.

Соодветниот дизајн на системот со матрици значеше дека секоја втора матрица се врти ексцентрично (слика 2), а секое парче жица што минува низ ротирачките матрици беше подложено на континуирано мултилатерално свиткување со стрижење индуцирано со пеглање на работ на внатрешната површина на матриците.

Сл. 2 Шематски распоред на ротирачките матрици (означени со број3 на Сл. 1)

Сл. 3 Систем на матрици: општ поглед; б основни делови:1 центричен умира,2 ексцентричен умира,3 дистанцирачки прстени

Непреклопената жица била под влијание на почетен стрес поради примена на затегнување, што не само што ја штити од заплеткување, туку и одредува меѓусебно учество на деформацијата на свиткување и смолкнување. Ова беше можно да се постигне благодарение на сопирачката монтирана на серпентина во форма на лимена бронзена лента притисната со тежина (означена како 5 и 6 на слика 1). Слика 3 го прикажува изгледот на обуката на уредот кога е преклопен, и секоја од неговите компоненти. Обуката на жиците се изведуваше со две различни тежини:

4,7 и 8,5 N, до четири поминува низ множеството матрици. Аксијалниот стрес изнесуваше соодветно на 150 и 270 MPa.

Испитување на истегнување на жица (и во почетна состојба и обучено) беа извршени на машината за тестирање Zwick Roell. Должината на мерачот на примероците беше 100 mm, а стапката на истегнување беше

8×10⁻³ s⁻¹. Во секој случај, по една мерна точка (за секој

од варијантите) претставува најмалку пет примероци.

ТТ тестот беше изведен на специјален апарат чија шема е прикажана на Сл. 4 претходно претставена од Bochniak et al. (2010). Центарот на волфрамската жица (1) со должина од 1 m беше поставен во уловот (2), а потоа неговите краеви, откако ќе поминеше низ ролните за водење (3) и ќе закачите тегови (4) од по 10 N, беа блокирани во стегач (5). Ротационото движење на уловот (2) резултираше со намотување две парчиња жица

(наковани на себе), со фиксирани краеви на испитуваната мостра, се изведуваше со постепено зголемување на напрегањата на истегнување.

Резултатот од тестот беше бројот на пресврти (Н_T) потребни за кинење на жицата и обично се појавуваат на предната страна на формираната замрсеност, како што е прикажано на сл. 5. Беа извршени најмалку десет тестови по варијанта. По тренингот, жицата имаше блага брановидна форма. Треба да се нагласи дека според трудовите на Бочниак и Пиела (2007) [4] и Филипек (2010)

[5] TT тестот е едноставен, брз и евтин метод за одредување на технолошките својства на жиците наменети за намотување.

Сл. 4 Шема на ТТ тестот:1 тестирана жица,2 лов што се ротира со електричен мотор, заедно со уредот за снимање на вртење,3 водич ролни,4тегови,5 вилиците што ги стегаат краевите на жицата

3. Резултати

Ефектот на почетната напнатост и бројот на премини во процесот CDT врз својствата на волфрамските жици се прикажани на Сл. 6 и 7. Големото расфрлање на добиените механички параметри на жица ја илустрира скалата на нехомогеност на материјалот добиена со технологија на прашок, и затоа, спроведената анализа се фокусира на трендовите на промените на тестираните својства, а не на нивните апсолутни вредности.

Комерцијалната волфрамска жица се карактеризира со просечни вредности на напрегање на повлекување (YS) еднакви на 2.026 MPa, крајна цврстина на истегнување (UTS) од 2.294 MPa, вкупно издолжување на

A≈2,6 % и Н_Tколку што е 28. Без оглед на

големината на применетата напнатост, CDT резултира со само мал

намалување на UTS (не надминува 3 % за жицата по четири поминувања), и YS иA остануваат релативно на исто ниво (слики 6a–c и 7a–c).

Сл. 5 Приказ на волфрамската жица по фрактура во тестот ТТ

Сл. 6 Ефект на механичка обука (број на поминувања n) на механички (а–в) и технолошки (г) (дефинирани од Н_Tво тестот ТТ) својства на волфрамовата жица; приложена тежина од 4,7 N

CDT секогаш води до значително зголемување на бројот на пресврти на жици N_T. Конкретно, за првите две додавања, Н_Tдостигнува повеќе од 34 за затегнување од 4,7 N и скоро 33 за затегнување од 8,5 N. Ова претставува зголемување од приближно 20 % во однос на комерцијалната жица. Примената на поголем број на премини доведува до дополнително зголемување на N_Tсамо во случај на тренирање под напнатост од 4,7 N. Жицата по четири поминувања ја покажува просечната магнитуда од N_Tнадминува 37, што во споредба со жицата во почетна состојба претставува зголемување од над 30 %. Понатамошното тренирање на жицата при повисоки тензии повеќе нема да ја промени големината на претходно постигнатата N_Tвредности (сл. 6d и 7d).

4. Анализа

Добиените резултати покажуваат дека методот што се користи за ЦДТ на волфрамовата жица практично не ги менува неговите механички параметри утврдени при испитувањата на истегнување (имаше само мало намалување на крајната цврстина на истегнување), туку значително ја зголеми неговата

технолошки својства наменети за производство на спирали; ова е претставено со бројот на пресврти во тестот ТТ. Ова ги потврдува резултатите од претходните студии на Bochniak и Pieła (2007)

[4] за недостатокот на конвергенција на резултатите од тестот за истегнување со набљудуваното однесување на жиците во процесот на производство на спирали.

Реакцијата на волфрамските жици на процесот на ЦДТ значително зависи од применетата напнатост. При ниска тензична сила, се забележува параболичен раст на бројот на пресврти со бројот на поминувања, додека примената на поголеми вредности на затегнување води (веќе по две поминувања) до постигнување состојба на заситеност и стабилизирање на претходно добиените технолошки својства (сл. 6г и 7г).

Ваквата диверзифицирана реакција на волфрамската жица го нагласува фактот дека големината на затегнатоста ја одредува квантитативната промена и на состојбата на напрегање и на деформациската состојба на материјалот и следствено на неговото еластично-пластичко однесување. Користењето на поголемо затегнување за време на процесот на свиткување на пластика во жицата што поминува помеѓу последователни неусогласени матрици резултира со помал радиус на свиткување на жиците; оттука, пластичното напрегање во правец нормален на оската на жицата одговорна за механизмот на смолкнување е поголемо и доведува до локализиран пластичен тек во лентите за смолкнување. Од друга страна, ниската напнатост предизвикува процесот на CDT на жицата да се одвива со поголемо учество на еластично напрегање (односно, пластичниот дел од напрегањето е помал), што ја фаворизира доминацијата на хомогена деформација. Овие ситуации се јасно различни од оние што се случуваат за време на едноаксијалниот тест на истегнување.

Исто така, треба да се забележи дека CDT ги подобрува технолошките карактеристики само за жици со доволен квалитет, т.е. без значителни внатрешни дефекти (пори, празнини, дисконтинуитети, микропукнатини, недостаток на доволен континуитет адхезија на границите на зрната итн. .) кои произлегуваат од производството на жица со прашкаста металургија. Инаку, зголемената растура на добиената вредност на пресврти Н_Tзаедно со зголемувањето на бројот на премини, укажува на продлабочување на диференцијацијата на структурата на жиците во нејзините различни делови (на должина), што може да послужи и како корисен критериум за проценка на квалитетот на комерцијалната жица. Овие проблеми ќе бидат предмет на идни истраги.

Сл. 7 Ефект на механичка обука (број на поминувања n) на механички (а–в) и технолошки (г) (дефинирани од Н_Tво тестот ТТ) својства на волфрамовата жица; приложена тежина од 8,5 N

5. Заклучоци

1, CDT на волфрамските жици ги подобрува нивните технолошки својства, како што е дефинирано во тестот за торзија со затегнување од N_Tпред фрактура.

2, Зголемувањето на Н_Tиндексот за околу 20 % се постигнува со жица подложена на две серии ЦДТ.

3, Големината на затегнатоста на жицата во процесот на CDT има значително влијание врз неговите технолошки својства дефинирани со вредноста на N_Tиндекс. Неговата највисока вредност беше постигната со жица подложена на мало затегнување (напон на истегнување).

4， Користењето и поголемо затегнување и повеќе циклуси на мултилатерално свиткување со стрижење не е оправдано бидејќи тоа само резултира со стабилизирање на претходно постигнатата вредност на N_Tиндекс.

5, Значително подобрување на технолошките својства на CDT волфрамската жица не е придружено со промена на механичките параметри утврдени во тестот за истегнување, што го потврдува верувањето во малата употребливост на таквиот тест за да се предвиди технолошкото однесување на жицата.

Добиените експериментални резултати ја покажуваат соодветноста CDT на волфрамската жица за производство на спирали. Особено, врз основа на методот што се користи за последователно унапредување на должината на жицата, цикличното, повеќенасочно свиткување со мало напрегање, предизвикува релаксација на внатрешните напрегања. Поради оваа причина, постои ограничување на тенденцијата на кршење на жицата при пластично формирање на спирали. Како резултат на тоа, беше потврдено дека намалувањето на количината на отпад во услови на производство ја зголемува ефикасноста на производствениот процес со елиминирање на автоматизираната производствена опрема за време на застој во која, по раскинувањето на жицата, мора „рачно“ да се активира итен прекин. од страна на операторот.