1. შესავალი

ვოლფრამის მავთულები, რომელთა სისქე რამდენიმე ათეულ მიკრომეტრამდეა, პლასტიკურად ყალიბდება სპირალად და გამოიყენება ინკანდესენტური და გამონადენი სინათლის წყაროებისთვის.მავთულის წარმოება ეფუძნება ფხვნილის ტექნოლოგიას, ანუ ვოლფრამის ფხვნილი, რომელიც მიიღება ქიმიური პროცესით, თანმიმდევრულად ექვემდებარება დაჭერას, აგლომერაციას და პლასტმასის ფორმირებას (მბრუნავი გაყალბება და დახატვა).გაითვალისწინეთ, რომ მავთულის დახვევის პროცესმა უნდა გამოიწვიოს კარგი პლასტიკური თვისებები და "არც ისე მაღალი" ელასტიურობა.მეორეს მხრივ, სპირალების ექსპლუატაციის პირობების და უპირველეს ყოვლისა, საჭირო მაღალი ცოცვის წინააღმდეგობის გამო, რეკრისტალიზებული მავთულები არ არის შესაფერისი წარმოებისთვის, განსაკუთრებით მაშინ, თუ მათ აქვთ მსხვილმარცვლოვანი სტრუქტურა.

ლითონური მასალების მექანიკური და პლასტიკური თვისებების შეცვლა, კერძოდ, ძლიერ შრომისუნარიანობის შემცირება დამუშავების გარეშე, შესაძლებელია მექანიკური ვარჯიშის გამოყენებით.ეს პროცესი შედგება ლითონის განმეორებითი, ალტერნატიული და დაბალი პლასტიკური დეფორმაციის ქვეშ.ციკლური კონტრაფლექსურის ზემოქმედება ლითონების მექანიკურ თვისებებზე დოკუმენტირებულია, სხვათა შორის, ბოჩნიაკისა და მოზორის [1] ქაღალდში, სადაც გამოყენებულია CuSn 6.5% თუნუქის ბრინჯაოს ზოლები.ნაჩვენებია, რომ მექანიკური ვარჯიში იწვევს სამუშაოს დარბილებას.
სამწუხაროდ, ვოლფრამის მავთულის მექანიკური პარამეტრები, რომლებიც განსაზღვრულია მარტივი ცალღეროვანი დაჭიმვის ტესტებში, არასაკმარისია მათი ქცევის პროგნოზირებისთვის სპირალების წარმოების პროცესში.ეს მავთულები, მიუხედავად მსგავსი მექანიკური თვისებებისა, ხშირად ხასიათდება მკვეთრად განსხვავებული მგრძნობელობით გრაგნილის მიმართ.ამიტომ, ვოლფრამის მავთულის ტექნოლოგიური მახასიათებლების შეფასებისას, შემდეგი ტესტების შედეგები მიჩნეულია უფრო საიმედოდ: ბირთვის მავთულის გრაგნილი, ცალმხრივი ბრუნვა, დანის კიდეზე შეკუმშვა, მოხრა-დაჭიმვა ან შექცევადი ზოლები [2] .ახლახან შემოგვთავაზეს ახალი ტექნოლოგიური ტესტი [3], რომლის დროსაც მავთული ექვემდებარება დაძაბულობის ერთდროულ ტორსიას (TT ტესტი) და დაძაბულობის მდგომარეობა - ავტორების აზრით - ახლოსაა იმ ვითარებასთან, რაც ხდება წარმოების პროცესში. ძაფების.უფრო მეტიც, ვოლფრამის სხვადასხვა დიამეტრის მავთულებზე ჩატარებულმა TT ტესტების შედეგებმა აჩვენა მისი უნარი წინასწარ განსაზღვროს მათი შემდგომი ქცევა ტექნოლოგიური პროცესების დროს [4, 5].

აქ წარმოდგენილი ნაშრომის მიზანია პასუხის გაცემა კითხვაზე, შეიძლება თუ არა და რამდენად შეუძლია თუ არა ველური დეფორმაციის დამუშავების (CDT) გამოყენებამ ვოლფრამის მავთულზე უწყვეტი მრავალმხრივი მოხრილი ათვლის მეთოდით [6] შეცვალოს მისი მექანიკური და ტექნოლოგიური მნიშვნელოვანი თვისებები.

ზოგადად რომ ვთქვათ, ლითონების ციკლურ დეფორმაციას (მაგ., დაჭიმვისა და შეკუმშვის ან ორმხრივი მოხრის შედეგად) შეიძლება ახლდეს ორი განსხვავებული სტრუქტურული პროცესი.პირველი დამახასიათებელია მცირე ამპლიტუდებით დეფორმაციისთვის და

მოიცავს ეგრეთ წოდებულ დაღლილობის ფენომენებს, რის შედეგადაც ძლიერად გამაგრებული ლითონი გადაიქცევა დაძაბვით დარბილებულ ლითონად, სანამ მისი განადგურება მოხდება [7].

მეორე პროცესი, რომელიც დომინირებს დეფორმაციის დროს მაღალი დაძაბულობის ამპლიტუდებით, წარმოქმნის პლასტიკური ნაკადის წარმომქმნელი ათვლის ზოლების ძლიერ ჰეტეროგენიზაციას.შესაბამისად, ადგილი აქვს ლითონის კონსტრუქციის მკვეთრ ფრაგმენტაციას, კერძოდ, ნანო ზომის მარცვლების წარმოქმნას, რითაც, მუშადობის ხარჯზე მისი მექანიკური თვისებების მნიშვნელოვანი ზრდა.ასეთი ეფექტი მიიღება, მაგალითად, უწყვეტი განმეორებითი გოფრირებისა და გასწორების მეთოდით, რომელიც შემუშავებულია Huang et al.[8], რომელიც შედგება მრავალჯერადი, მონაცვლეობითი, გადასასვლელი (გაგორებული) ზოლებისაგან „მიმართულ“ და გლუვ რულონებს შორის, ან უფრო დახვეწილი გზით, რომელიც არის დაძაბულობის ქვეშ უწყვეტი მოხრის მეთოდი [9], სადაც დაჭიმულია ზოლები. არის კონტრაფლექსირებული მბრუნავი რულონების ნაკრების სიგრძის შექცევადი მოძრაობის გამო.რა თქმა უნდა, მარცვლების ვრცელი ფრაგმენტაცია შეიძლება მიღებულ იქნეს დიდი დაძაბვით მონოტონური დეფორმაციის დროს, ეგრეთ წოდებული მძიმე პლასტიკური დეფორმაციის მეთოდების გამოყენებით, კერძოდ, თანაბარი არხის კუთხური ექსტრუზიის მეთოდებით [10], რომლებიც ყველაზე ხშირად აკმაყოფილებენ მარტივ პირობებს. ლითონის ცვეთა.სამწუხაროდ, ისინი ძირითადად გამოიყენება ლაბორატორიული მასშტაბით და ტექნიკურად ეს შეუძლებელია

მათი გამოყენება გრძელი ზოლების ან მავთულის სპეციფიკური მექანიკური თვისებების მისაღებად.

ასევე გაკეთდა გარკვეული მცდელობები, რათა შეფასდეს ციკლურად ცვალებადი ათვლის გავლენა, რომელიც გამოიყენება მცირე ერთეულების დეფორმაციებით დაღლილობის ფენომენის გააქტიურების უნარზე.სპილენძისა და კობალტის ზოლებზე ჩატარებული [11] ექსპერიმენტული კვლევების შედეგებმა კონტრაფლექსური თხრილით დაადასტურა აღნიშნული თეზისი.მიუხედავად იმისა, რომ კონტრაფლექსურა თხრილის მეთოდით საკმაოდ მარტივი გამოსაყენებელია ბრტყელ მეტალის ნაწილებზე, მავთულის უფრო პირდაპირ გამოყენებას აზრი არ აქვს, რადგან, განსაზღვრებით, ეს არ იძლევა გარანტიას ერთგვაროვანი სტრუქტურის და, შესაბამისად, იდენტური თვისებების მიღებაზე. მავთულის წრეწირი (თვითნებურად ორიენტირებული რადიუსით).ამ მიზეზით, ეს ნაშრომი იყენებს CDT-ის ახლად ჩამოყალიბებულ და ორიგინალურ მეთოდს, რომელიც განკუთვნილია თხელი მავთულხლართებისთვის, რომელიც დაფუძნებულია უწყვეტი მრავალმხრივი ღუნვის საფუძველზე ცურვით.

ნახ. 1 სადენების მექანიკური მომზადების პროცესის სქემა:1 ვოლფრამის მავთული,2 ხვეული მავთულით გადასახვევად,3 ექვსი მბრუნავი კვარცხლბეკის სისტემა,4 გრაგნილი ხვეული,5 წონის დაკლება და6 სამუხრუჭე (ფოლადის ცილინდრი კალის ბრინჯაოს ზოლით გარშემო)

2. ექსპერიმენტი

200 მკმ დიამეტრის ვოლფრამის მავთულის CDT შესრულდა სპეციალურად აშენებულ სატესტო მოწყობილობაზე, რომლის სქემა ნაჩვენებია ნახ. 1-ში. გადაუღებელი მავთული (1) კოჭიდან

(2) 100 მმ დიამეტრით, შეყვანილი იქნა ექვს ჭურჭლის სისტემაში (3), მავთულის იგივე დიამეტრის ხვრელებით, რომლებიც ფიქსირდება საერთო კორპუსში და ბრუნავს ღერძის გარშემო 1,350 ბრუნი/სიჩქარით. წთ.მოწყობილობაში გავლის შემდეგ მავთულს ახვევდნენ კოჭზე (4) 100 მმ დიამეტრით, რომელიც ბრუნავდა 115 ბრ/წთ სიჩქარით.გამოყენებული პარამეტრები განსაზღვრავს, რომ მავთულის წრფივი სიჩქარე მბრუნავ საყრდენებთან არის 26,8 მმ/ბრუნი.

კვარცხლბეკის სისტემის შესაბამისი დიზაინი ნიშნავდა, რომ ყოველი მეორე საყრდენი ბრუნავდა ექსცენტრიულად (ნახ. 2) და მავთულის ყოველი ნაჭერი, რომელიც გადიოდა მბრუნავ საყრდენებში, ექვემდებარებოდა უწყვეტი მრავალმხრივი ღუნვის ცვალებადობას, რომელიც ინდუქციური იყო კადრის შიდა ზედაპირის კიდეზე დაუთოებით.

ნახ. 2 მბრუნავი კვარცხლბეკების სქემატური განლაგება (მონიშნული ნომრით3 ნახ. 1)

სურ. 3 ჩიპების სისტემა: ზოგადი ხედი;b ძირითადი ნაწილები:1 ცენტრალური კვდება,2 ექსცენტრიული კვდება,3 spacer რგოლები

დაჭიმული მავთული იყო საწყისი სტრესის ზემოქმედების ქვეშ დაძაბულობის გამოყენების გამო, რაც არა მხოლოდ იცავს მას ჩახლართულობისგან, არამედ განსაზღვრავს ღუნვისა და დეფორმაციის ორმხრივ მონაწილეობას.ამის მიღწევა შესაძლებელი გახდა კოჭზე დამონტაჟებული მუხრუჭის წყალობით, თუნუქის ბრინჯაოს ზოლის სახით, რომელიც დაჭერილია წონით (ნახ. 1-ში მითითებულია 5 და 6).სურათი 3 გვიჩვენებს მოწყობილობის ვარჯიშის გარეგნობას დაკეცვისას და მის თითოეულ კომპონენტს.მავთულის ვარჯიში ჩატარდა ორი განსხვავებული წონით:

4.7 და 8.5 ნ, ოთხამდე გადის კვარცხლბეკების კომპლექტში.ღერძულმა დაძაბულობამ შეადგინა შესაბამისად 150 და 270 მპა.

მავთულის დაჭიმვის ტესტი (როგორც საწყის მდგომარეობაში, ასევე გაწვრთნილი) ჩატარდა Zwick Roell-ის ტესტირების მანქანაზე.ნიმუშების ლიანდაგის სიგრძე იყო 100 მმ და დაჭიმვის სიჩქარე იყო

8×10⁻³ s⁻¹.თითოეულ შემთხვევაში, ერთი საზომი წერტილი (თითოეულისთვის

ვარიანტებიდან) წარმოადგენს მინიმუმ ხუთ ნიმუშს.

TT ტესტი ჩატარდა სპეციალურ აპარატზე, რომლის სქემა ნაჩვენებია ნახ. 4-ში, რომელიც ადრე იყო წარმოდგენილი Bochniak et al.(2010).ვოლფრამის მავთულის ცენტრი (1) 1 მ სიგრძით მოთავსებული იყო საჭერში (2), შემდეგ კი მისი ბოლოები, გზამკვლევი რულონების (3) გავლის შემდეგ და თითოეული 10 ნ წონით (4) დამაგრების შემდეგ. ჩაკეტილი იყო სამაგრში (5).დაჭერის (2) ბრუნვის მოძრაობამ გამოიწვია მავთულის ორი ცალი დახვევა

(საკუთარ თავზე გადაბმული), საცდელი ნიმუშის ფიქსირებული ბოლოებით, განხორციელდა დაძაბულობის დაძაბულობის თანდათანობითი ზრდით.

ტესტის შედეგი იყო შემობრუნების რაოდენობა (N_T) საჭირო იყო მავთულის გახეთქვისთვის და, როგორც წესი, წარმოიქმნება ჩამოყალიბებული ჭუჭყის წინა მხარეს, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 5-ში. ჩატარდა მინიმუმ ათი ტესტი თითო ვარიანტზე.ვარჯიშის შემდეგ მავთულს ოდნავ ტალღოვანი ფორმა ჰქონდა.ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ბოჩნიაკის და პიელას (2007) [4] და ფილიპეკის (2010) ნაშრომების მიხედვით.

[5] TT ტესტი არის მარტივი, სწრაფი და იაფი მეთოდი გრაგნილი მავთულის ტექნოლოგიური თვისებების დასადგენად.

ნახ. 4 TT ტესტის სქემა:1 გამოცდილი მავთული,2 დაჭერა, რომელიც ბრუნავს ელექტროძრავით, ტრიალის ჩამწერ მოწყობილობასთან ერთად,3 სახელმძღვანელო რულონები,4წონა,5 ყბა მავთულის ბოლოებს ამაგრებს

3. შედეგები

საწყისი დაძაბულობის ეფექტი და გავლების რაოდენობა CDT პროცესში ვოლფრამის მავთულის თვისებებზე ნაჩვენებია ნახ.6 და 7. მავთულის მიღებული მექანიკური პარამეტრების დიდი გაფანტვა ასახავს ფხვნილის ტექნოლოგიით მიღებული მასალის არაერთგვაროვნების მასშტაბს და, შესაბამისად, ჩატარებული ანალიზი ყურადღებას ამახვილებს აპრობირებული თვისებების ცვლილების ტენდენციებზე და არა მათ აბსოლუტურ მნიშვნელობებზე.

კომერციული ვოლფრამის მავთული ხასიათდება მოსავლიანობის სტრესის საშუალო მნიშვნელობებით (YS) ტოლი 2,026 მპა, საბოლოო ჭიმვის სიმტკიცე (UTS) 2,294 მპა, მთლიანი დრეკადობა.

A≈2,6 % და ნ_Tრამდენიც 28. მიუხედავად იმისა

გამოყენებული დაძაბულობის სიდიდე, CDT იწვევს მხოლოდ მცირეს

UTS-ის შემცირება (არაუმეტეს 3% მავთულისთვის ოთხი გავლის შემდეგ) და YS დაA რჩება შედარებით იმავე დონეზე (ნახ. 6a–c და 7a–c).

ნახ. 5 ვოლფრამის მავთულის ხედი მოტეხილობის შემდეგ TT ტესტში

ნახ. 6 მექანიკური ვარჯიშის ეფექტი (პასების რაოდენობა n) მექანიკურ (ა–გ) და ტექნოლოგიურ (დ)–ზე (განსაზღვრა ნ_TTT ტესტში) ვოლფრამის მავთულის თვისებები;თანდართული წონის ღირებულება 4.7 N

CDT ყოველთვის იწვევს მავთულის გადახვევების რაოდენობის მნიშვნელოვან ზრდას N_T.კერძოდ, პირველი ორი პასისთვის ნ_Tაღწევს 34-ზე მეტს 4,7 ნ დაძაბულობისთვის და თითქმის 33-ს 8,5 ნ დაძაბულობისთვის. ეს წარმოადგენს დაახლოებით 20%-ით ზრდას კომერციულ მავთულთან მიმართებაში.მეტი რაოდენობის უღელტეხილის გამოყენება იწვევს N-ის შემდგომ ზრდას_Tმხოლოდ 4,7 ნ დაძაბულობის ქვეშ ვარჯიშის შემთხვევაში. მავთული ოთხი გავლის შემდეგ აჩვენებს N-ის საშუალო სიდიდეს_Tაღემატება 37-ს, რაც საწყის მდგომარეობაში მავთულთან შედარებით წარმოადგენს 30%-ზე მეტ ზრდას.მავთულის შემდგომი წვრთნა უფრო მაღალ დაძაბულობაზე აღარ შეცვლიდა ადრე მიღწეულ N-ის სიდიდეს._Tმნიშვნელობები (ნახ. 6d და 7d).

4. ანალიზი

მიღებული შედეგები აჩვენებს, რომ ვოლფრამის მავთულის CDT-სთვის გამოყენებული მეთოდი პრაქტიკულად არ ცვლის დაჭიმვის ტესტებში განსაზღვრულ მის მექანიკურ პარამეტრებს (იყო მხოლოდ მცირე დაქვეითება საბოლოო დაჭიმვის სიმტკიცეში), მაგრამ მნიშვნელოვნად გაზრდის მას.

სპირალების წარმოებისთვის განკუთვნილი ტექნოლოგიური თვისებები;ეს წარმოდგენილია TT ტესტში გადახვევების რაოდენობით.ეს ადასტურებს ბოჩნიაკის და პიელას (2007) ადრინდელი კვლევების შედეგებს.

[4] სპირალების წარმოების პროცესში სადენების დაკვირვებულ ქცევასთან დაჭიმვის ტესტის შედეგების კონვერგენციის ნაკლებობის შესახებ.

ვოლფრამის მავთულის რეაქცია CDT პროცესზე მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული გამოყენებული დაძაბულობაზე.დაბალი დაძაბულობის ძალის დროს შეიმჩნევა გადახვევების რაოდენობის პარაბოლური ზრდა გადასასვლელების რაოდენობასთან ერთად, ხოლო დაძაბულობის უფრო დიდი მნიშვნელობების გამოყენება იწვევს (უკვე ორი გავლის შემდეგ) გაჯერების მდგომარეობის მიღწევას და ადრე მიღებული ტექნოლოგიური სტაბილიზაციას. თვისებები (ნახ. 6d და 7d).

ვოლფრამის მავთულის ასეთი დივერსიფიცირებული რეაქცია ხაზს უსვამს იმ ფაქტს, რომ დაძაბულობის სიდიდე განსაზღვრავს მასალის როგორც დაძაბულობის, ასევე დეფორმაციის მდგომარეობის რაოდენობრივ ცვლილებას და, შესაბამისად, მის ელასტიურ-პლასტიკური ქცევას.უფრო მაღალი დაძაბულობის გამოყენება მავთულის პლასტმასის მოხრის პროცესის დროს, რომელიც გადის თანმიმდევრულად არასწორად დალაგებულ ძარღვებს შორის, იწვევს მავთულის მოხრის უფრო მცირე რადიუსს;მაშასადამე, პლასტიკური დაძაბულობა მავთულის ღერძის პერპენდიკულარული მიმართულებით, რომელიც პასუხისმგებელია ათვლის მექანიზმზე, უფრო დიდია და იწვევს ლოკალიზებულ პლასტმასის ნაკადს ათვლის ზოლებში.მეორეს მხრივ, დაბალი დაძაბულობა იწვევს მავთულის CDT პროცესს ელასტიური დაჭიმვის უფრო დიდი მონაწილეობით (ანუ პლასტიკური დაჭიმვის ნაწილი უფრო მცირეა), რაც ხელს უწყობს ჰომოგენური დეფორმაციის დომინირებას.ეს სიტუაციები მკაფიოდ განსხვავდება ცალღეროვანი დაჭიმვის ტესტის დროს წარმოქმნილი სიტუაციებისგან.

ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ CDT აუმჯობესებს ტექნოლოგიურ მახასიათებლებს მხოლოდ საკმარისი ხარისხის მავთულებისთვის, ანუ მნიშვნელოვანი შიდა დეფექტების გარეშე (ფორები, სიცარიელეები, წყვეტები, მიკრობზარები, მარცვლების საზღვრებზე საკმარისი უწყვეტობის ადჰეზიის ნაკლებობა და ა.შ. .) ფხვნილის მეტალურგიით მავთულის წარმოების შედეგად.წინააღმდეგ შემთხვევაში, მიღებული მნიშვნელობის მზარდი გაფანტვა ტრიალებს N_Tგადასასვლელების რაოდენობის ზრდასთან ერთად მიუთითებს მავთულის სტრუქტურის გაღრმავებულ დიფერენციაციაზე მის სხვადასხვა ნაწილებში (სიგრძით), ამდენად, შეიძლება ასევე იყოს სასარგებლო კრიტერიუმი კომერციული მავთულის ხარისხის შესაფასებლად.ეს პრობლემები მომავალი გამოკვლევის საგანი იქნება.

ნახ. 7 მექანიკური ვარჯიშის ეფექტი (პასების რაოდენობა n) მექანიკურ (ა–გ) და ტექნოლოგიურ (დ)–ზე (განსაზღვრა ნ_TTT ტესტში) ვოლფრამის მავთულის თვისებები;თანდართული წონის ღირებულება 8,5 ნ

5. დასკვნები

1, ვოლფრამის მავთულის CDT აუმჯობესებს მათ ტექნოლოგიურ თვისებებს, როგორც ეს განსაზღვრულია ტორსიით დაძაბულობის ტესტში N-ით._Tმოტეხილობამდე.

2, ნ_Tინდექსი დაახლოებით 20%-ით მიიღწევა მავთულით, რომელიც ექვემდებარება CDT-ს ორ სერიას.

3, მავთულის დაძაბულობის სიდიდე CDT-ის პროცესში მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს მის ტექნოლოგიურ თვისებებზე, რომლებიც განისაზღვრება N-ის მნიშვნელობით._Tინდექსი.მის უმაღლეს მნიშვნელობას მიაღწია მავთულმა, რომელიც ექვემდებარება მცირე დაძაბულობას (დაჭიმვის დაძაბულობა).

4， როგორც უფრო მაღალი დაძაბულობის, ასევე მრავალმხრივი მოხვევის მეტი ციკლის გამოყენება ცურვით არ არის გამართლებული, რადგან ეს მხოლოდ N-ის მანამდე მიღწეული მნიშვნელობის სტაბილიზაციას იწვევს._Tინდექსი.

5, CDT ვოლფრამის მავთულის ტექნოლოგიური თვისებების მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას არ ახლავს დაჭიმვის ტესტის დროს განსაზღვრული მექანიკური პარამეტრების ცვლილება, რაც ადასტურებს მავთულის ტექნოლოგიური ქცევის მოსალოდნელი ასეთი ტესტის დაბალი გამოყენების რწმენას.

მიღებული ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს ვოლფრამის მავთულის CDT ვარგისიანობას სპირალების წარმოებისთვის.კერძოდ, მავთულის სიგრძის თანმიმდევრული წინსვლისთვის გამოყენებული მეთოდის საფუძველზე, ციკლური, მრავალმხრივი მოხრა მცირე დაძაბვით, იწვევს შიდა სტრესების მოდუნებას.ამ მიზეზით, სპირალების პლასტიკური ფორმირებისას მავთულის გატეხვის ტენდენცია შეზღუდულია.შედეგად, დადასტურდა, რომ საწარმოო პირობებში ნარჩენების რაოდენობის შემცირება ზრდის წარმოების პროცესის ეფექტურობას ავტომატიზირებული წარმოების აღჭურვილობის აღმოფხვრის გზით, რომელშიც მავთულის გაწყვეტის შემდეგ, გადაუდებელი გაჩერება „ხელით“ უნდა გააქტიურდეს. ოპერატორის მიერ.