1. Panimula

Ang mga wire ng tungsten, na may kapal mula sa ilang hanggang sampu-sampung micrometer, ay plastic na nabuo sa mga spiral at ginagamit para sa maliwanag na maliwanag at naglalabas na mga pinagmumulan ng liwanag. Ang pagmamanupaktura ng kawad ay batay sa teknolohiyang pulbos, ibig sabihin, ang tungsten powder na nakuha sa pamamagitan ng proseso ng kemikal ay sunud-sunod na napapailalim sa pagpindot, sintering, at pagbubuo ng plastik (rotary forging at drawing). Tandaan na ang proseso ng wire-winding ay kailangang magresulta sa magagandang katangian ng plastik at "hindi masyadong mataas" na elasticity. Sa kabilang banda, dahil sa mga kondisyon ng pagsasamantala ng mga spiral, at higit sa lahat, ang kinakailangang high-creep resistance, ang mga recrystallized na wire ay hindi angkop para sa produksyon, lalo na kung mayroon silang isang magaspang na istraktura.

Ang pagbabago sa mekanikal at plastik na mga katangian ng mga me-tallic na materyales, lalo na, ang pagbawas ng malakas na pagsusumikap na walang annealing treatment ay posible gamit ang me-chanical na pagsasanay. Ang prosesong ito ay binubuo ng pagpapailalim sa metal sa paulit-ulit, alternating, at mababang-plastik na pagpapapangit. Ang mga epekto ng cyclic contraflexure sa mga mekanikal na katangian ng mga metal ay dokumentado, bukod sa iba pa, sa Bochniak at Mosor's [1] papel, dito gamit ang CuSn 6.5 % tin bronze strips. Ipinakita na ang mekanikal na pagsasanay ay humahantong sa isang paglambot sa trabaho.
Sa kasamaang palad, ang mga mekanikal na parameter ng mga wire ng tungsten na tinutukoy sa mga simpleng uniaxial tensile test ay hindi sapat upang mahulaan ang kanilang pag-uugali sa proseso ng produksyon ng mga spiral. Ang mga wire na ito, sa kabila ng mga katulad na mekanikal na katangian, ay madalas na nailalarawan sa pamamagitan ng makabuluhang naiibang pagkamaramdamin sa paikot-ikot. Samakatuwid, kapag tinatasa ang mga teknolohikal na katangian ng tungsten wire, ang mga resulta ng mga sumusunod na pagsubok ay itinuturing na mas maaasahan: core wire winding, unidirectional torsion, knife-edge comres-sion, bend-and-stretch, o reversible banding [2] . Kamakailan, isang bagong teknolohikal na pagsubok ang iminungkahi [3], kung saan ang kawad ay sumasailalim sa sabay-sabay na pamamaluktot na may pag-igting (TT test), at ang estado ng stress—sa opinyon ng mga may-akda—ay malapit sa nangyayari sa proseso ng produksyon. ng mga fila-ment. Bukod dito, ang mga resulta ng mga pagsubok sa TT na isinagawa sa mga wire ng tung-sten na may iba't ibang mga diameter ay nagpakita ng kakayahang mahulaan ang kanilang pag-uugali sa ibang pagkakataon sa panahon ng mga teknolohikal na proseso [4, 5].

Ang layunin ng gawaing ipinakita dito ay upang sagutin ang tanong kung, at kung, hanggang saan ang paggamit ng cycling deformation treatment (CDT) sa tungsten wire sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na multilateral bending na may shearing method [6], ay maaaring magbago ng mekanikal at teknolohikal nito. mahahalagang katangian.

Sa pangkalahatan, ang cyclic deformation ng mga metal (hal., sa pamamagitan ng tension at compression o bilateral bending) ay maaaring sinamahan ng dalawang magkaibang proseso ng istruktura. Ang una ay katangian para sa pagpapapangit na may maliliit na amplitude at

nagsasangkot ng tinatawag na fatigue phenomena, na nagreresulta sa malakas na pinaghirapang metal na nagiging isang strain-softened bago mangyari ang pagkasira nito [7].

Ang pangalawang proseso, na nangingibabaw sa panahon ng pagpapapangit na may mga high-strain amplitude, ay gumagawa ng malakas na heterogenization ng mga plastic flow-generating shear bands. Dahil dito, mayroong isang marahas na pagkapira-piraso ng istraktura ng metal, sa partikular, ang pagbuo ng mga butil na may sukat na nano, kaya, isang makabuluhang pagtaas sa mga mekanikal na katangian nito sa gastos ng kakayahang magamit. Ang ganitong epekto ay nakukuha sa hal., patuloy na paulit-ulit na corrugation at straightening method na binuo ni Huang et al. [8], na binubuo ng maramihang, kahalili, pagpasa (rolling) ng mga strips sa pagitan ng "geared" at makinis na mga rolyo, o sa mas sopistikadong paraan, na isang paraan ng tuluy-tuloy na baluktot sa ilalim ng tensyon [9], kung saan ang stretch strip ay contraflexed dahil sa isang nababaligtad na paggalaw kasama ang haba ng set ng mga umiikot na rolyo. Siyempre, ang malawak na pagkapira-piraso ng mga butil ay maaari ding makuha sa panahon ng monotonikong pagpapapangit na may malaking pilay, gamit ang tinatawag na Severe Plastic Deformation na mga pamamaraan, sa partikular, mga pamamaraan ng Equal Channel Angular Extrusion [10] na kadalasang nakakatugon sa mga kondisyon para sa simpleng paggugupit ng metal. Sa kasamaang palad, ang mga ito ay pangunahing ginagamit sa sukat ng laboratoryo at ito ay teknikal na hindi posible

upang gamitin ang mga ito upang makakuha ng mga partikular na mekanikal na katangian ng mahabang strip o wire.

Ang ilang mga pagtatangka ay ginawa din upang masuri ang impluwensya ng paikot na pagbabago ng paggugupit na inilapat na may maliliit na pagpapapangit ng yunit sa kakayahang i-activate ang mga phenomena ng nakakapagod. Ang mga resulta ng mga eksperimentong pag-aaral na isinagawa [11] sa mga piraso ng tanso at kobalt sa pamamagitan ng contraflexure na may paggugupit ay nagpapatunay sa itaas na thesis. Bagama't ang contraflexure na may paraan ng paggugupit ay medyo madaling ilapat sa mga flat metal na bahagi, ang mas direktang paggamit para sa mga wire ay hindi makatwiran, dahil, sa kahulugan, hindi nito ginagarantiyahan ang pagkuha ng homogeneous na istraktura, at sa gayon ay magkaparehong mga katangian sa ang circ- cumference (na may arbitrarily oriented radius) ng wire. Para sa kadahilanang ito, ang papel na ito ay gumagamit ng isang bagong nabuo at orihinal na paraan ng CDT na idinisenyo para sa manipis na mga wire, batay sa tuluy-tuloy na multilateral na baluktot na may paggugupit.

Fig. 1 Scheme ng proseso ng mekanikal na pagsasanay ng mga wire:1 tungsten wire,2 likid gamit ang wire para i-unreel,3 sistema ng anim na umiikot na dies,4 paikot-ikot na coil,5 masira ang timbang, at6 preno (bakal na silindro na may isang banda ng lata na tanso sa paligid nito)

2. Eksperimento

Ang CDT ng tungsten wire na may diameter na 200 μm ay isinagawa sa isang espesyal na itinayo na aparato ng pagsubok na ang scheme ay ipinapakita sa Fig. 1. Unreeled wire (1) mula sa coil

(2) na may diameter na 100 mm, ay ipinakilala sa isang sistema ng anim na dies (3), na may mga butas na kapareho ng diameter ng wire, na naayos sa isang karaniwang pabahay at umiikot sa paligid ng axis sa bilis na 1,350 rev/ min. Pagkatapos na dumaan sa device, ang wire ay na-reeled sa coil (4) na may diameter na 100 mm na umiikot sa bilis na 115 rev/min. Ang mga inilapat na parameter ay nagpapasya sa linear na bilis ng wire na may kaugnayan sa umiikot na dies ay 26.8 mm/rev.

Nangangahulugan ang angkop na disenyo ng dies system na ang bawat segundong die ay umiikot nang sira-sira (Fig. 2), at ang bawat piraso ng wire na dumadaan sa umiikot na dies ay sumailalim sa tuluy-tuloy na multilateral bending na may paggugupit na isinagawa sa pamamagitan ng pamamalantsa sa gilid ng panloob na ibabaw ng dies.

Fig. 2 Schematic na layout ng umiikot na dies (na may label na numero3 sa Fig. 1)

Fig. 3 Sistema ng dies: isang pangkalahatang view; b pangunahing bahagi:1 namatay ang sentrik,2 sira-sira namatay,3 mga singsing ng spacer

Ang unreeled wire ay nasa ilalim ng impluwensya ng paunang stress dahil sa aplikasyon ng pag-igting, na hindi lamang pinoprotektahan ito mula sa pagkakasalungatan, ngunit tinutukoy din ang kapwa pakikilahok ng baluktot at paggugupit na pagpapapangit. Ito ay posible na makamit salamat sa preno na naka-mount sa coil sa anyo ng isang tin bronze strip na pinindot ng isang timbang (itinalaga bilang 5 at 6 sa Fig. 1). Ipinapakita ng Figure 3 ang hitsura ng pagsasanay ng aparato kapag nakatiklop, at bawat isa sa mga bahagi nito. Ang pagsasanay ng mga wire ay isinagawa na may dalawang magkaibang timbang:

4.7 at 8.5 N, hanggang sa apat na pumasa sa hanay ng mga dies. Axial stress amounted ayon sa pagkakabanggit sa 150 at 270 MPa.

Ang tensile test ng wire (parehong nasa paunang estado at sinanay) ay isinagawa sa Zwick Roell testing machine. Ang haba ng gauge ng sample ay 100 mm at ang tensile strain rate ay

8×10⁻³ s⁻¹. Sa bawat kaso, isang punto ng pagsukat (para sa bawat isa

ng mga variant) ay kumakatawan sa hindi bababa sa limang sample.

Ang TT test ay isinagawa sa isang espesyal na apparatus na ang scheme ay ipinapakita sa Fig. 4 na mas maaga na ipinakita ni Bochniak et al. (2010). Ang gitna ng tungsten wire (1) na may haba na 1 m ay inilagay sa isang catch (2), at pagkatapos ay ang mga dulo nito, pagkatapos na dumaan sa guide roll (3), at nakakabit ng mga timbang (4) na 10 N bawat isa, ay hinarangan sa isang clamp (5). Ang rotary motion ng catch (2) ay nagresulta sa paikot-ikot na dalawang piraso ng wire

(reeled sa kanilang mga sarili), na may mga nakapirming dulo ng nasubok na sample, ay isinagawa na may unti-unting pagtaas ng tensile stresses.

Ang resulta ng pagsubok ay ang bilang ng mga twists (N_T) na kailangan upang maputol ang wire at kadalasang nangyayari sa harap ng nabuong tangle, tulad ng ipinapakita sa Fig. 5. Hindi bababa sa sampung pagsubok sa bawat variant ang isinagawa. Pagkatapos ng pagsasanay, ang wire ay may bahagyang kulot na hugis. Dapat itong bigyang-diin na ayon sa mga papeles ng Bochniak and Pieła (2007) [4] at Filipek (2010)

[5] ang TT test ay isang simple, mabilis, at murang paraan upang matukoy ang mga teknolohikal na katangian ng mga wire na inilaan para sa paikot-ikot.

Fig. 4 Scheme ng TT test:1 nasubok na wire,2 catch na pinaikot ng de-koryenteng motor, kasama ng twist recording device,3 mga rolyo ng gabay,4mga timbang,5 jaws clamping ang dulo ng wire

3. Mga resulta

Ang epekto ng paunang pag-igting at ang bilang ng mga pass sa proseso ng CDT sa mga katangian ng mga wire ng tungsten ay ipinapakita sa Fig. 6 at 7. Ang isang malaking scatter ng nakuha na mekanikal na mga parameter ng wire ay naglalarawan ng sukat ng inhomogeneity ng materyal na nakuha ng teknolohiya ng pulbos, at samakatuwid, ang pagsusuri na isinagawa ay nakatuon sa mga uso ng mga pagbabago ng nasubok na mga katangian at hindi sa kanilang mga ganap na halaga.

Ang komersyal na tungsten wire ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga average na halaga ng yield stress (YS) na katumbas ng 2,026 MPa, ultimate tensile strength (UTS) na 2,294 MPa, kabuuang elongation ng

A≈2.6% at ang N_Tkasing dami ng 28. Anuman ang

magnitude ng inilapat na pag-igting, ang CDT ay nagreresulta sa maliit lamang

pagbaba ng UTS (hindi hihigit sa 3 % para sa wire pagkatapos ng apat na pass), at parehong YS atA mananatiling medyo nasa parehong antas (Fig. 6a–c at 7a–c).

Fig. 5 View ng tungsten wire pagkatapos mabali sa TT test

Fig. 6 Epekto ng mekanikal na pagsasanay (bilang ng pumasa n) sa mekanikal (a–c) at teknolohikal (d) (tinukoy ng N_Tsa TT test) mga katangian ng tungsten wire; nakalakip na halaga ng timbang na 4.7 N

Palaging humahantong ang CDT sa isang makabuluhang pagtaas sa bilang ng mga wire twists N_T. Sa partikular, para sa unang dalawang pass, N_Tumabot ng higit sa 34 para sa isang tensyon na 4.7 N at halos 33 para sa isang tensyon na 8.5 N. Ito ay kumakatawan sa isang pagtaas ng humigit-kumulang 20 % na may kinalaman sa komersyal na wire. Ang paglalapat ng mas mataas na bilang ng mga pass ay humahantong sa karagdagang pagtaas sa N_Tlamang sa kaso ng pagsasanay sa ilalim ng pag-igting ng 4.7 N. Ang wire pagkatapos ng apat na pass ay nagpapakita ng average na magnitude ng N_Tlumalampas sa 37, na, kumpara sa wire sa unang estado, ay kumakatawan sa pagtaas ng higit sa 30 %. Ang karagdagang pagsasanay ng wire sa mas mataas na tensyon ay hindi na magbabago sa laki ng dating nakamit na N_Tmga halaga (Fig. 6d at 7d).

4. Pagsusuri

Ang mga nakuhang resulta ay nagpapakita na ang pamamaraang ginamit para sa tungsten wire CDT ay halos hindi nagbabago sa mga mekanikal na parameter nito na tinutukoy sa mga tensile test (mayroon lamang bahagyang pagbaba sa ultimate tensile strength), ngunit makabuluhang nadagdagan ang mga ito.

teknolohikal na mga katangian nilayon para sa isang spiral produksyon; ito ay kinakatawan ng bilang ng mga twist sa TT test. Kinukumpirma nito ang mga resulta ng mga naunang pag-aaral nina Bochniak at Pieła (2007)

[4] tungkol sa kakulangan ng convergence ng mga resulta ng tensile test sa naobserbahang pag-uugali ng mga wire sa proseso ng produksyon ng mga spiral.

Ang reaksyon ng mga wire ng tungsten sa proseso ng CDT ay makabuluhang nakasalalay sa inilapat na pag-igting. Sa mababang-tension na puwersa, ang isa ay nagmamasid ng isang parabolic na paglaki sa bilang ng mga twist na may bilang ng mga pass, habang ang paggamit ng mas malalaking halaga ng tension leads (pagkatapos na ng dalawang pass) sa pagkamit ng estado ng saturation at ang pagpapapanatag ng dating nakuha na teknolohikal mga katangian (Larawan 6d at 7d).

Ang ganitong sari-sari na tugon ng tungsten wire ay binibigyang-diin ang katotohanan na ang magnitude ng tensyon ay tumutukoy sa dami ng pagbabago sa parehong estado ng stress at estado ng deformation ng materyal at dahil dito ang elastic-plastic na pag-uugali nito. Ang paggamit ng mas mataas na tensyon sa panahon ng proseso ng plastic bending sa wire na dumadaan sa pagitan ng sunud-sunod na hindi pagkakatugmang mga dies ay nagreresulta sa isang mas maliit na wire-bending radius; samakatuwid, ang plastic strain sa isang direksyon na patayo sa axis ng wire na responsable para sa mekanismo ng paggugupit ay mas malaki at humahantong sa isang naisalokal na daloy ng plastik sa mga banda ng paggugupit. Sa kabilang banda, ang mababang pag-igting ay nagiging sanhi ng proseso ng CDT ng wire na maganap na may higit na partisipasyon ng elastic strain (iyon ay, ang bahagi ng plastic strain ay mas maliit), na pinapaboran ang pangingibabaw ng homogeneous deformation. Ang mga sitwasyong ito ay malinaw na naiiba sa nangyayari sa panahon ng uniaxial tensile test.

Dapat ding tandaan na pinapabuti ng CDT ang mga teknolohikal na katangian para lamang sa mga wire na may sapat na kalidad, ibig sabihin, na walang makabuluhang panloob na mga depekto (pores, voids, discontinu-ities, micro-cracks, kakulangan ng sapat na continuity adhesion sa mga hangganan ng butil, atbp. .) na nagreresulta mula sa produksyon ng wire sa pamamagitan ng powder metalurgy. Kung hindi, ang pagtaas ng scatter ng nakuha na halaga ng twists N_Tkasama ng isang pagtaas sa bilang ng mga pass ay nagpapahiwatig ng isang lumalalim na pagkakaiba ng istraktura ng wire sa iba't ibang bahagi nito (sa haba) kaya maaari ring magsilbing isang kapaki-pakinabang na pamantayan para sa pagtatasa ng kalidad ng isang komersyal na wire. Ang mga problemang ito ay magiging paksa ng mga pagsisiyasat sa hinaharap.

Fig. 7 Epekto ng mekanikal na pagsasanay (bilang ng pumasa n) sa mekanikal (a–c) at teknolohikal (d) (tinukoy ng N_Tsa TT test) mga katangian ng tungsten wire; nakalakip na halaga ng timbang na 8.5 N

5. Konklusyon

1， Pinapabuti ng CDT ng mga wire ng tungsten ang kanilang mga teknolohikal na katangian, gaya ng tinukoy sa torsion na may tension test ng N_Tbago mabali.

2， Ang pagtaas ng N_Tindex ng humigit-kumulang 20 % ay naabot ng isang wire na sumailalim sa dalawang serye ng CDT.

3， Ang magnitude ng wire tension sa proseso ng CDT ay may malaking epekto sa mga teknolohikal na katangian nito na tinukoy ng halaga ng N_Tindex. Ang pinakamataas na halaga nito ay naabot ng isang wire na sumailalim sa bahagyang pag-igting (tensile stress).

4， Ang paggamit ng parehong mas mataas na tensyon at higit pang mga cycle ng multilateral bending na may paggugupit ay hindi makatwiran dahil nagreresulta lamang ito sa pagpapatatag ng dating naabot na halaga ng N_Tindex.

5， Ang makabuluhang pagpapabuti ng mga teknolohikal na katangian ng CDT tungsten wire ay hindi sinamahan ng pagbabago ng mekanikal na mga parameter na tinutukoy sa makunat na pagsubok, na nagpapatunay sa paniniwala sa mababang kakayahang magamit ng naturang pagsubok upang mahulaan ang teknolohikal na pag-uugali ng wire.

Ang nakuhang mga eksperimentong resulta ay nagpapakita ng pagiging angkop ng CDT ng tungsten wire para sa paggawa ng mga spiral. Sa partikular, batay sa paraan na ginamit para sa sunud-sunod na pagsulong ng haba ng kawad, paikot, multidirectional na baluktot na may kaunting pilay, ay nagiging sanhi ng pagpapahinga ng mga panloob na stress. Para sa kadahilanang ito, mayroong isang paghihigpit sa pagkahilig ng wire breaking sa panahon ng plastic forming ng mga spiral. Bilang resulta, nakumpirma na ang pagbabawas ng dami ng basura sa ilalim ng mga kondisyon ng pagmamanupaktura ay nagpapataas ng kahusayan ng proseso ng produksyon sa pamamagitan ng pag-aalis ng downtime na awtomatikong kagamitan sa produksyon kung saan, pagkatapos maputol ang wire, ang emergency stop ay dapat na "manual" na i-activate. ng operator.