1. Giriş

Birkaç ila onlarca mikrometre kalınlığa sahip tungsten teller plastik olarak spiraller halinde şekillendirilir ve akkor ve deşarj ışık kaynakları için kullanılır. Tel üretimi toz teknolojisine dayanmaktadır, yani kimyasal bir işlemle elde edilen tungsten tozu sırasıyla presleme, sinterleme ve plastik şekillendirmeye (döner dövme ve çekme) tabi tutulur. Tel sarma işleminin iyi plastik özellikler ve "çok yüksek olmayan" esneklik sağlaması gerektiğini unutmayın. Öte yandan, spirallerin kullanım koşulları ve her şeyden önce gereken yüksek sürünme direnci nedeniyle, yeniden kristalize edilmiş teller, özellikle kaba taneli bir yapıya sahiplerse, üretime uygun değildir.

Metalik malzemelerin mekanik ve plastik özelliklerini değiştirmek, özellikle tavlama işlemi olmadan kuvvetli iş sertleşmesini azaltmak mekanik eğitim kullanılarak mümkündür. Bu işlem, metalin tekrarlanan, dönüşümlü ve düşük plastik deformasyona tabi tutulmasından oluşur. Metallerin mekanik özellikleri üzerindeki döngüsel kontrfleksür etkileri, diğerlerinin yanı sıra Bochniak ve Mosor'un [1] makalesinde, burada CuSn %6,5 kalay bronz şeritler kullanılarak belgelenmiştir. Mekanik eğitimin iş yumuşamasına yol açtığı gösterildi.
Ne yazık ki, basit tek eksenli çekme testlerinde belirlenen tungsten tellerin mekanik parametreleri, spirallerin üretim prosesindeki davranışlarını tahmin etmek için çok yetersizdir. Bu teller, benzer mekanik özelliklere rağmen, genellikle önemli ölçüde farklı sarım hassasiyetleriyle karakterize edilir. Bu nedenle, tungsten telin teknolojik özellikleri değerlendirilirken aşağıdaki testlerin sonuçlarının daha güvenilir olduğu düşünülmektedir: çekirdek tel sarımı, tek yönlü burulma, bıçak ucu sıkıştırma, bükme ve germe veya tersinir bantlama [2] . Son zamanlarda, telin gerilimle eşzamanlı burulmaya (TT testi) tabi tutulduğu ve yazarların görüşüne göre gerilim durumunun üretim sürecinde meydana gelene yakın olduğu yeni bir teknolojik test önerildi [3] filamentlerden. Ayrıca, farklı çaplardaki tung-sten teller üzerinde yapılan TT testlerinin sonuçları, bunların teknolojik süreçler sırasında daha sonraki davranışlarını tahmin etme yeteneğini göstermiştir [4, 5].

Burada sunulan çalışmanın amacı, kesme yöntemiyle [6] sürekli çok taraflı bükme yoluyla tungsten tel üzerinde bisikletli deformasyon işleminin (CDT) kullanılmasının, mekanik ve teknolojik özelliklerini değiştirip değiştiremeyeceği veya ne ölçüde değiştirebileceği sorusuna cevap vermektir. önemli özellikler.

Genel olarak konuşursak, metallerin döngüsel deformasyonuna (örneğin, çekme ve sıkıştırma veya iki taraflı bükülme yoluyla) iki farklı yapısal süreç eşlik edebilir. Birincisi, küçük genlikli deformasyon için karakteristiktir ve

Bu, yorulma olayını içerir ve işlenerek sertleştirilmiş metalin, tahribat meydana gelmeden önce gerinim ile yumuşatılmış bir metale dönüşmesiyle sonuçlanır [7].

Yüksek gerinim genlikli deformasyon sırasında baskın olan ikinci süreç, plastik akış üreten kesme bantlarının güçlü heterojenizasyonunu üretir. Sonuç olarak, metal yapısında ciddi bir parçalanma, özellikle nano boyutlu taneciklerin oluşumu, dolayısıyla işlenebilirlik pahasına mekanik özelliklerinde önemli bir artış olur. Böyle bir etki, örneğin Huang ve diğerleri tarafından geliştirilen sürekli tekrarlanan oluklu ve düzleştirme yöntemiyle elde edilir. [8], şeritlerin "dişli" ve pürüzsüz merdaneler arasından birden fazla, dönüşümlü olarak geçmesinden (yuvarlanmasından) oluşur veya daha karmaşık bir şekilde, gerilim altında sürekli bükme yöntemi olan [9], burada gerilmiş şerit dönen silindirlerin uzunluğu boyunca tersinir bir hareket nedeniyle kontrafleksiyona uğrar. Elbette, şiddetli plastik deformasyon yöntemleri olarak adlandırılan yöntemler, özellikle de çoğunlukla basit plastik deformasyon koşullarını karşılayan Eşit Kanallı Açısal Ekstrüzyon [10] yöntemleri kullanılarak, büyük gerinimli monotonik deformasyon sırasında da tanelerin kapsamlı parçalanması elde edilebilir. metalin kesilmesi. Ne yazık ki çoğunlukla laboratuvar ölçeğinde kullanılıyorlar ve teknik olarak mümkün değil.

bunları uzun şeritlerin veya tellerin belirli mekanik özelliklerini elde etmek için kullanmak.

Küçük birim deformasyonlarla uygulanan döngüsel olarak değişen kesme kuvvetinin yorulma olayını etkinleştirme yeteneği üzerindeki etkisini değerlendirmek için bazı girişimlerde bulunulmuştur. Bakır ve kobalt şeritleri üzerinde kesme ile kontrafleksiyon yoluyla gerçekleştirilen deneysel çalışmaların sonuçları [11] yukarıdaki tezi doğrulamıştır. Her ne kadar kesme ile kontrafleksiyon yönteminin düz metal parçalara uygulanması oldukça kolay olsa da, teller için daha doğrudan uygulama mantıklı değildir, çünkü tanım gereği homojen bir yapı ve dolayısıyla aynı özelliklerin elde edilmesini garanti etmez. telin çevresi (isteğe bağlı olarak yönlendirilmiş yarıçap ile). Bu nedenle, bu makale, ince teller için tasarlanmış, kesme ile sürekli çok taraflı bükmeye dayanan yeni oluşturulmuş ve orijinal bir CDT yöntemini kullanmaktadır.

Şekil 1 Tellerin mekanik eğitim sürecinin şeması:1 tungsten tel,2 Çözmek için telli bobin,3 altı adet döner kalıptan oluşan sistem,4 sarma bobini,5 kilo vermek ve6 fren (etrafında kalay bronz bant bulunan çelik silindir)

2. Deney

200 μm çapındaki tungsten telin CDT'si, şeması Şekil 1'de gösterilen özel olarak yapılmış bir test cihazında gerçekleştirildi. Bobinden çıkan makarasız tel (1)

(2) 100 mm çapında, tel ile aynı çapta deliklere sahip, ortak bir mahfazaya sabitlenmiş ve eksen etrafında 1.350 dev/dk hızla dönen altı kalıptan (3) oluşan bir sisteme yerleştirilmiştir. dk. Tel, cihazdan geçtikten sonra 115 devir/dakika hızla dönen 100 mm çapındaki bobine (4) sarıldı. Uygulanan parametreler, telin dönen kalıplara göre doğrusal hızının 26,8 mm/dev olduğunu belirler.

Kalıp sisteminin uygun tasarımı, her ikinci kalıbın eksantrik olarak döndüğü (Şekil 2) ve dönen kalıplardan geçen her tel parçasının, kalıpların iç yüzeyinin kenarında ütülemeyle indüklenen kesmeyle sürekli çok taraflı bükülmeye maruz kaldığı anlamına geliyordu.

Şekil 2 Dönen kalıpların şematik yerleşimi (numara ile etiketlenmiştir)3 Şekil 1'de)

Şekil 3 Kalıp sistemi: genel görünüm; b temel parçalar:1 merkezli kalıplar,2 eksantrik kalıplar,3 ara halkaları

Sarılmamış tel, gerilimin uygulanması nedeniyle ilk gerilimin etkisi altındaydı; bu, yalnızca onu dolaşmaya karşı korumakla kalmıyor, aynı zamanda bükülme ve kayma deformasyonunun karşılıklı katılımını da belirliyor. Bu, bir ağırlıkla bastırılan kalay bronz şerit formunda bobin üzerine monte edilen fren (Şekil 1'de 5 ve 6 olarak gösterilmiştir) sayesinde mümkün olmuştur. Şekil 3, katlandığında cihaz eğitiminin görünümünü ve her bir bileşenini göstermektedir. Tellerin eğitimi iki farklı ağırlıkla gerçekleştirildi:

4,7 ve 8,5 N, kalıp setinden en fazla dört geçiş. Eksenel gerilim sırasıyla 150 ve 270 MPa'ya ulaştı.

Telin çekme testi (hem başlangıç ​​durumunda hem de eğitimli) Zwick Roell test makinesinde gerçekleştirildi. Numunelerin ölçüm uzunluğu 100 mm ve çekme gerinim oranı

8×10⁻³ s⁻¹. Her durumda bir ölçüm noktası (her biri için)

Varyantlardan biri) en az beş örneği temsil eder.

TT testi, şeması daha önce Bochniak ve diğerleri tarafından sunulan Şekil 4'te gösterilen özel bir aparat üzerinde gerçekleştirildi. (2010). 1 m uzunluğundaki tungsten telin (1) merkezi, mandalın (2) içine yerleştirildi ve daha sonra uçları, kılavuz makaralardan (3) geçirilip her birine 10 N'luk ağırlıklar (4) takıldıktan sonra, bir kelepçede (5) bloke edildi. Mandalın (2) dönme hareketi iki parça telin sarılmasıyla sonuçlandı

(kendi üzerine sarılmış), test edilen numunenin sabit uçları ile, çekme gerilmelerinin kademeli olarak artmasıyla gerçekleştirildi.

Test sonucu büküm sayısıydı (N_T) telin kopması için gerekliydi ve Şekil 5'te gösterildiği gibi genellikle oluşturulan düğümün ön tarafında meydana geliyordu. Değişken başına en az on test gerçekleştirildi. Eğitimden sonra tel hafif dalgalı bir şekle kavuştu. Bochniak ve Pieła (2007) [4] ve Filipek'in (2010) makalelerine göre şunu vurgulamak gerekir:

[5] TT testi, sarım amaçlı tellerin teknolojik özelliklerini belirlemek için basit, hızlı ve ucuz bir yöntemdir.

Şekil 4 TT testinin şeması:1 test edilmiş tel,2 Büküm kayıt cihazı ile birleştirilmiş bir elektrik motoru tarafından döndürülen mandal,3 kılavuz ruloları,4ağırlıklar,5 telin uçlarını sıkıştıran çeneler

3. Sonuçlar

CDT işlemindeki başlangıç ​​geriliminin ve geçiş sayısının tungsten tellerin özellikleri üzerindeki etkisi Şekil 2'de gösterilmektedir. Şekil 6 ve 7. Telin elde edilen mekanik parametrelerinin büyük bir dağılımı, toz teknolojisiyle elde edilen malzemenin homojen olmama ölçeğini göstermektedir ve bu nedenle gerçekleştirilen analiz, bunların mutlak değerlerine değil, test edilen özelliklerdeki değişim eğilimlerine odaklanmaktadır.

Ticari tungsten teli, 2.026 MPa'ya eşit ortalama akma gerilimi (YS) değerleri, 2.294 MPa nihai gerilme mukavemeti (UTS), toplam uzama ile karakterize edilir.

A≈2,6 % ve N_T28 kadar. Ne olursa olsun

Uygulanan gerilimin büyüklüğü, CDT yalnızca küçük bir sonuçla sonuçlanır

UTS'nin azalması (dört geçişten sonra tel için %3'ü geçmeyecek şekilde) ve hem YS hem deA nispeten aynı seviyede kalır (Şekil 6a-c ve 7a-c).

Şekil 5 TT testinde kırılma sonrasında tungsten telin görünümü

Şekil 6 Mekanik antrenmanın etkisi (geçiş sayısı n) mekanik (a–c) ve teknolojik (d) (N ile tanımlanır)_TTT testinde) tungsten telin özellikleri; 4,7 N ekli ağırlık değeri

CDT her zaman tel büküm sayısında önemli bir artışa yol açar N_T. Özellikle ilk iki geçişte N_T4,7 N'lik bir gerilim için 34'ün üzerine, 8,5 N'lik bir gerilim için ise neredeyse 33'e ulaşır. Bu, ticari tele göre yaklaşık %20'lik bir artışı temsil eder. Daha yüksek sayıda geçiş uygulamak N'nin daha da artmasına neden olur_Tyalnızca 4,7 N'lik gerilim altında eğitim durumunda. Dört geçişten sonraki tel, N'nin ortalama büyüklüğünü gösterir._T37'yi aşan bu, başlangıç ​​durumundaki tel ile karşılaştırıldığında %30'un üzerinde bir artışı temsil eder. Telin daha yüksek gerilimlerde daha fazla eğitilmesi, daha önce elde edilen N'nin büyüklüğünü artık değiştirmeyecektir._Tdeğerler (Şekil 6d ve 7d).

4. Analiz

Elde edilen sonuçlar, tungsten tel CDT için kullanılan yöntemin, çekme testlerinde belirlenen mekanik parametrelerini pratikte değiştirmediğini (nihai çekme mukavemetinde sadece hafif bir azalma olduğunu), ancak mukavemetini önemli ölçüde arttırdığını göstermektedir.

Spiral üretimine yönelik teknolojik özellikler; bu, TT testindeki büküm sayısıyla temsil edilir. Bu, Bochniak ve Pieła (2007) tarafından yapılan daha önceki çalışmaların sonuçlarını doğrulamaktadır.

[4] çekme testi sonuçlarının, spirallerin üretim sürecinde tellerin gözlemlenen davranışıyla yakınlaşmaması hakkında.

Tungsten tellerin CDT işlemine reaksiyonu önemli ölçüde uygulanan gerilime bağlıdır. Düşük gerilim kuvvetinde, geçiş sayısıyla birlikte büküm sayısında da parabolik bir artış gözlemlenirken, daha büyük gerilim değerlerinin uygulanması (zaten iki geçişten sonra) doygunluk durumuna ulaşmaya ve önceden elde edilen teknolojik özelliklerin stabilizasyonuna yol açar. özellikleri (Şekil 6d ve 7d).

Tungsten telin bu kadar farklı tepkisi, gerilimin büyüklüğünün malzemenin hem gerilim durumunda hem de deformasyon durumundaki niceliksel değişimi ve dolayısıyla elastik-plastik davranışını belirlediği gerçeğinin altını çizer. Ardışık yanlış hizalanmış kalıplar arasından geçen telde plastik bükme işlemi sırasında daha yüksek gerilim kullanılması, daha küçük bir tel bükme yarıçapına yol açar; dolayısıyla kesme mekanizmasından sorumlu telin eksenine dik yöndeki plastik gerinim daha büyüktür ve kesme bantlarında lokalize bir plastik akışa yol açar. Öte yandan düşük gerilim, telin CDT işleminin elastik gerinimin daha fazla katılımıyla gerçekleşmesine neden olur (yani plastik gerinim kısmı daha küçüktür), bu da homojen deformasyonun baskınlığını destekler. Bu durumlar, tek eksenli çekme testi sırasında meydana gelenlerden belirgin biçimde farklıdır.

Ayrıca CDT'nin teknolojik özellikleri yalnızca yeterli kaliteye sahip, yani önemli dahili kusurları (gözenekler, boşluklar, süreksizlikler, mikro çatlaklar, tanecik sınırlarında yeterli süreklilik yapışmasının olmaması, vb.) olmayan teller için iyileştirdiğine dikkat edilmelidir. .) toz metalurjisi ile tel üretiminden kaynaklanan. Aksi takdirde elde edilen N büküm değerinin artan saçılımı_TGeçiş sayısındaki artışla birlikte tel yapısının çeşitli kısımlarında (uzunlukta) derinleşen bir farklılaşmaya işaret eder, dolayısıyla ticari bir telin kalitesinin değerlendirilmesinde yararlı bir kriter olarak da hizmet edebilir. Bu sorunlar gelecekteki araştırmaların konusu olacaktır.

Şekil 7 Mekanik antrenmanın etkisi (geçiş sayısı n) mekanik (a–c) ve teknolojik (d) (N ile tanımlanır)_TTT testinde) tungsten telin özellikleri; 8,5 N ekli ağırlık değeri

5. Sonuçlar

1， Tungsten tellerin CDT'si, N tarafından yapılan gerginlik testinde tanımlandığı gibi teknolojik özelliklerini geliştirir_Tkırılmadan önce.

2， N'nin artması_Tİki seri CDT'ye tabi tutulan bir tel ile yaklaşık %20'lik indekse ulaşılır.

3， CDT sürecindeki tel geriliminin büyüklüğü, N değeriyle tanımlanan teknolojik özellikler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir._Tindeks. En yüksek değerine hafif bir gerilime (çekme gerilimi) maruz kalan bir tel ile ulaşıldı.

4， Hem daha yüksek gerilimin hem de kesme ile daha fazla çok taraflı bükme döngüsünün kullanılması haklı değildir çünkü bu yalnızca daha önce ulaşılan N değerinin stabilize edilmesiyle sonuçlanır._Tindeks.

5， CDT tungsten telinin teknolojik özelliklerindeki önemli iyileşmeye, çekme testinde belirlenen mekanik parametrelerde bir değişiklik eşlik etmemektedir; bu durum, telin teknolojik davranışını öngörmek için bu tür bir testin kullanılabilirliğinin düşük olduğu yönündeki inancı doğrulamaktadır.

Elde edilen deneysel sonuçlar, tungsten telin CDT'sinin spiral üretimi için uygunluğunu göstermektedir. Özellikle tel uzunluğunu art arda ilerletmek için kullanılan yönteme göre, az gerilimle döngüsel, çok yönlü bükme, iç gerilimlerin gevşemesine neden olur. Bu nedenle spirallerin plastik şekillendirilmesi sırasında telin kopma eğiliminde bir sınırlama bulunmaktadır. Sonuç olarak, üretim koşulları altında atık miktarının azaltılmasının, tel koptuktan sonra acil durdurmanın "manuel olarak" etkinleştirilmesi gereken otomatik üretim ekipmanının aksama süresini ortadan kaldırarak üretim sürecinin verimliliğini arttırdığı doğrulandı. operatör tarafından.