1. Увод

Волфрамове жице, дебљине од неколико до десетина микрометара, пластично се формирају у спирале и користе се за жаруље и изворе светлости на пражњење. Производња жице се заснива на технологији праха, тј. волфрамов прах добијен хемијским процесом се сукцесивно подвргава пресовању, синтеровању и пластичном обликовању (ротационо ковање и извлачење). Имајте на уму да процес намотавања жице треба да резултира добрим пластичним својствима и „не превисоком“ еластичношћу. С друге стране, због услова експлоатације спирала, а пре свега због захтеване високе отпорности пузања, рекристализоване жице нису погодне за производњу, посебно ако имају крупнозрнасту структуру.

Модификовање механичких и пластичних својстава металних материјала, посебно смањење снажног очвршћавања без третмана жарењем, могуће је коришћењем механичког тренинга. Овај процес се састоји у подвргавању метала понављаним, наизменичним и нископластичним деформацијама. Ефекти цикличне контрафлексије на механичка својства метала документовани су, између осталог, у Боцхниак и Мосоровом [1] раду, где се користе траке од ЦуСн 6,5 % калајне бронзе. Показало се да механичка обука доводи до омекшавања рада.
Нажалост, механички параметри волфрамових жица одређени једноставним једноосним затезним тестовима су далеко недовољни да би се предвидело њихово понашање у процесу производње спирала. Ове жице, упркос сличним механичким својствима, често се одликују значајно различитом осетљивошћу на намотавање. Због тога, када се процењују технолошке карактеристике волфрам жице, поузданијим се сматрају резултати следећих испитивања: намотавање жице језгра, једносмерна торзија, компресија ивица ножа, савијање и растезање или реверзибилно намотавање [2] . Недавно је предложено ново технолошко испитивање [3], у којем је жица подвргнута истовременој торзији са затезањем (ТТ тест), а стање напрезања је, по мишљењу аутора, блиско ономе које се јавља у процесу производње. филамената. Штавише, резултати ТТ испитивања спроведених на волфрам жицама различитих пречника показали су његову способност да предвиди њихово касније понашање током технолошких процеса [4, 5].

Циљ рада који је овде приказан је да се одговори на питање да ли и да ли, у којој мери, употреба третмана циклично деформацијом (ЦДТ) на волфрам жици континуираним вишестраним савијањем методом смицања [6], може да модификује њену механичку и технолошку обраду. важна својства.

Уопштено говорећи, циклична деформација метала (нпр. затезањем и компресијом или билатералним савијањем) може бити праћена са два различита структурна процеса. Први је карактеристичан за деформацију са малим амплитудама и

укључује такозване феномене замора, што доводи до тога да се јако каљен метал претвара у омекшан деформацијом пре него што дође до његовог уништења [7].

Други процес, доминантан током деформације са великим амплитудама деформација, производи снажну хетерогенизацију смичних трака које стварају пластично струјање. Сходно томе, долази до драстичне фрагментације металне структуре, посебно до формирања зрна нано-величине, чиме се значајно повећавају њена механичка својства на рачун обрадивости. Такав ефекат се постиже нпр. методом континуираног репетитивног набора и исправљања коју су развили Хуанг ет ал. [8], који се састоји од вишеструког, наизменичног, провлачења (ваљања) трака између „зупчастих“ и глатких ролни, или на софистициранији начин, што је метода непрекидног савијања под затезањем [9], где се истегнута трака је контрафлексан због реверзибилног кретања дуж своје дужине сета ротирајућих ролни. Наравно, екстензивна фрагментација зрна може се постићи и током монотоне деформације са великим деформацијама, коришћењем тзв. метода тешке пластичне деформације, посебно метода равноканалне угаоне екструзије [10] које најчешће задовољавају услове за једноставну деформацију. смицање метала. Нажалост, углавном се користе у лабораторијским размерама и то технички није могуће

да их користе за добијање специфичних механичких својстава дугих трака или жица.

Учињени су и неки покушаји да се процени утицај циклично променљивог смицања примењеног са малим јединичним деформацијама на способност активирања феномена замора. Резултати експерименталних студија спроведених [11] на тракама од бакра и кобалта контрафлексом са смицањем потврдили су горњу тезу. Иако је метод контрафлексије са смицањем прилично лако применити на равне металне делове, директнија примена за жице нема смисла, јер, по дефиницији, не гарантује добијање хомогене структуре, а тиме и идентичних својстава на обим (са произвољно оријентисаним полупречником) жице. Из тог разлога, у овом раду је коришћена новоформирана и оригинална метода ЦДТ дизајнирана за танке жице, заснована на континуираном вишестраном савијању са смицањем.

Слика 1 Шема процеса механичког тренинга жица:1 волфрамова жица,2 калем са жицом за одмотавање,3 систем од шест ротирајућих калупа,4 завојница,5 сломити тежину, и6 кочница (челични цилиндар са траком од лимене бронзе око њега)

2. Експериментирајте

ЦДТ волфрамове жице пречника 200 μм изведена је на специјално конструисаном испитном уређају чија је шема приказана на сл. 1. Ненамотана жица (1) из намотаја

(2) пречника 100 мм, уведен је у систем од шест калупа (3), са рупама истог пречника као и жица, које су причвршћене у заједничко кућиште и ротирају око осе брзином од 1.350 о/ мин. Након проласка кроз уређај, жица је намотана на калем (4) пречника 100 мм који је ротирао брзином од 115 о/мин. Примењени параметри одређују линеарну брзину жице у односу на ротирајућу матрицу је 26,8 мм/обр.

Одговарајући дизајн система калупа подразумевао је да се свака друга матрица окреће ексцентрично (Сл. 2), а сваки комад жице који пролази кроз ротирајуће матрице је подвргнут континуираном вишестраном савијању са смицањем индукованим пеглањем на ивици унутрашње површине калупа.

Слика 2 Шематски изглед ротирајућих калупа (означених бројем3 на слици 1)

Слика 3 Систем калупа: општи поглед; б основни делови:1 центричне умире,2 ексцентрик умире,3 одстојни прстенови

Ненамотана жица је била под утицајем почетног напрезања услед примене затезања, који не само да је штити од заплитања, већ и одређује међусобно учешће деформација савијања и смицања. То је било могуће постићи захваљујући кочници постављеној на калем у виду траке од лимене бронзе притиснуте тегом (означене као 5 и 6 на сл. 1). На слици 3 приказан је изглед уређаја за обуку када је преклопљен и свака од његових компоненти. Обука жица је изведена са две различите тежине:

4,7 и 8,5 Н, до четири пролаза кроз сет калупа. Аксијално напрезање износило је 150 и 270 МПа.

Испитивање затезања жице (како у почетном стању тако и у обученој) изведено је на машини за испитивање Звицк Роелл. Дужина мерача узорка била је 100 мм, а стопа затезне деформације била је

8×10⁻³ s⁻¹. У сваком случају, једна мерна тачка (за сваку

од варијанти) представља најмање пет узорака.

ТТ тест је изведен на специјалном апарату чија је шема приказана на слици 4. коју су раније представили Боцхниак ет ал. (2010). Центар волфрам жице (1) дужине 1 м постављен је у хватаљку (2), а затим њени крајеви, након проласка кроз водеће роле (3), и причвршћивања тегова (4) од по 10 Н, били блокирани у стезаљку (5). Ротационо кретање хватаљке (2) резултирало је намотавањем два комада жице

(намотане на себе), са фиксираним крајевима испитиваног узорка, изведено је уз постепено повећање затезних напона.

Резултат теста је био број обртаја (Н_T) потребно за пуцање жице и обично се јавља на предњој страни формираног сплета, као што је приказано на слици 5. Извршено је најмање десет испитивања по варијанти. Након тренинга, жица је имала благи таласаст облик. Треба нагласити да према радовима Боцхниак и Пиеłа (2007) [4] и Филипек (2010)

[5] ТТ тест је једноставан, брз и јефтин метод за одређивање технолошких својстава жица намењених за намотавање.

Слика 4 Шема ТТ теста:1 испитана жица,2 хватаљка коју ротира електромотор, заједно са уређајем за снимање увијања,3 водеће ролне,4тегови,5 чељусти које стежу крајеве жице

3. Резултати

Утицај почетне напетости и броја пролаза у ЦДТ процесу на својства волфрамових жица приказани су на сл. 6 и 7. Велики раскид добијених механичких параметара жице илуструје скалу нехомогености материјала добијеног прашкастом технологијом, те се стога спроведена анализа фокусира на трендове промене испитиваних својстава, а не на њихове апсолутне вредности.

Комерцијалну волфрам жицу карактеришу просечне вредности напона течења (ИС) једнаке 2.026 МПа, гранична затезна чврстоћа (УТС) од 2.294 МПа, укупно издужење од

A≈2,6 % и Н_Tчак 28. Без обзира на

величина примењене напетости, ЦДТ резултира само малим

смањење УТС-а (не прелази 3 % за жицу након четири пролаза), а оба ИС иA остају релативно на истом нивоу (сл. 6а–ц и 7а–ц).

Слика 5 Поглед на волфрамову жицу након лома у ТТ тесту

Слика 6 Ефекат механичког тренинга (број пролаза н) на механичку (а–ц) и технолошку (д) (дефинисао Н_Tу ТТ тесту) својства волфрамове жице; приложена вредност тежине од 4,7 Н

ЦДТ увек доводи до значајног повећања броја увијања жице Н_T. Конкретно, за прва два пролаза, Н_Tдостиже више од 34 за напетост од 4,7 Н и скоро 33 за напетост од 8,5 Н. Ово представља повећање од приближно 20 % у односу на комерцијалну жицу. Примена већег броја пролаза доводи до даљег повећања Н_Tсамо у случају тренинга под напоном од 4,7 Н. Жица после четири пролаза показује просечну величину Н_Tпрелази 37, што у поређењу са жицом у почетном стању представља повећање од преко 30 %. Даља обука жице при већим напонима више не би променила величину претходно постигнутог Н_Tвредности (сл. 6д и 7д).

4. Анализа

Добијени резултати показују да метода коришћена за волфрамову жицу ЦДТ практично не мења њене механичке параметре утврђене у испитивањима затезања (дошло је до незнатног смањења граничне затезне чврстоће), али је значајно повећала њену

технолошке карактеристике намењене за производњу спирала; ово је представљено бројем обртаја у ТТ тесту. Ово потврђује резултате ранијих студија Боцхниака и Пиеłа (2007)

[4] о недостатку конвергенције резултата испитивања затезања са уоченим понашањем жица у процесу производње спирала.

Реакција волфрамових жица на процес ЦДТ значајно зависи од примењене напетости. При сили ниског напона уочава се параболички раст броја обрта са бројем пролаза, док примена већих вредности затезања доводи (већ после два пролаза) до постизања стања засићења и стабилизације претходно добијених технолошких. својства (сл. 6д и 7д).

Овако разнолик одговор волфрамове жице наглашава чињеницу да величина напетости одређује квантитативну промену и стања напрезања и деформационог стања материјала и последично његово еластично-пластично понашање. Коришћење веће напетости током процеса пластичног савијања жице која пролази између узастопних неусклађених калупа резултира мањим радијусом савијања жице; стога је пластично напрезање у правцу управном на осу жице одговорне за механизам смицања веће и доводи до локализованог пластичног струјања у тракама смицања. С друге стране, низак напон доводи до тога да се ЦДТ процес жице одвија уз веће учешће еластичне деформације (односно, пластични део деформације је мањи), што погодује доминацији хомогене деформације. Ове ситуације се значајно разликују од оних које се дешавају током испитивања једноосног затезања.

Такође треба напоменути да ЦДТ побољшава технолошке карактеристике само за жице довољног квалитета, односно без значајнијих унутрашњих дефеката (поре, шупљине, дисконтинуитети, микро-пукотине, недостатак довољног пријањања континуитета на границама зрна итд. .) који настају при производњи жице металургијом праха. Иначе, растући расипање добијене вредности обрта Н_Tзаједно са повећањем броја пролаза указује на продубљивање диференцијације структуре жице у њеним различитим деловима (по дужини) па може послужити и као користан критеријум за процену квалитета комерцијалне жице. Ови проблеми ће бити предмет будућих истраживања.

Слика 7 Ефекат механичког тренинга (број пролаза н) на механичку (а–ц) и технолошку (д) (дефинисао Н_Tу ТТ тесту) својства волфрамове жице; приложена вредност тежине од 8,5 Н

5. Закључци

1, ЦДТ жица од волфрама побољшава њихова технолошка својства, као што је дефинисано у тесту торзије са затезањем од Н_Tпре ломљења.

2, повећање Н_Tиндекс за око 20 % постиже жица подвргнута две серије ЦДТ.

3, Величина затезања жице у процесу ЦДТ има значајан утицај на њена технолошка својства дефинисана вредношћу Н_Tиндекс. Своју највећу вредност достигла је жица подвргнута благом затезању (затезни напон).

4， Коришћење већег затезања и више циклуса мултилатералног савијања са смицањем није оправдано јер само доводи до стабилизације претходно достигнуте вредности Н_Tиндекс.

5， Значајно побољшање технолошких својстава ЦДТ волфрам жице није праћено променом механичких параметара утврђених тестом затезања, што потврђује веровање у ниску употребљивост таквог теста за предвиђање технолошког понашања жице.

Добијени експериментални резултати показују погодност ЦДТ жице од волфрама за производњу спирала. Конкретно, на основу методе која се користи за сукцесивно напредовање дужине жице, циклично, вишесмерно савијање са малим напрезањем, изазива опуштање унутрашњих напона. Из тог разлога постоји ограничење тенденције ломљења жице током пластичног обликовања спирала. Као резултат тога, потврђено је да смањење количине отпада у условима производње повећава ефикасност производног процеса елиминисањем застоја аутоматизоване производне опреме у којој се, након пуцања жице, мора „ручно” активирати заустављање у нужди. од стране оператера.