1. Introduzzjoni

Wajers tat-tungstenu, bi ħxuna minn diversi sa għexieren ta' mikrometri, huma ffurmati plastikament fi spirali u użati għal sorsi ta' dawl inkandexxenti u ta' ħruġ.Il-manifattura tal-wajer hija bbażata fuq it-teknoloġija tat-trab, jiġifieri, it-trab tat-tungstenu miksub permezz ta' proċess kimiku jiġi soġġett suċċessivament għall-ippressar, is-sinterizzazzjoni, u l-iffurmar tal-plastik (forġa rotatorja u tpinġija).Innota li l-proċess tal-istralċ tal-wajer jeħtieġ li jirriżulta fi proprjetajiet tal-plastik tajbin u elastiċità "mhux għolja wisq".Min-naħa l-oħra, minħabba l-kundizzjonijiet ta 'esplojtazzjoni ta' spirali, u fuq kollox, ir-reżistenza għolja ta 'creep meħtieġa, il-wajers rikristallizzati mhumiex adattati għall-produzzjoni, speċjalment jekk għandhom struttura ta' qamħ oħxon.

Il-modifika tal-proprjetajiet mekkaniċi u tal-plastik tal-materjali tal-metall, b'mod partikolari, it-tnaqqis tal-hard-ening qawwi tax-xogħol mingħajr trattament ta 'ttemprar huwa possibbli bl-użu ta' taħriġ mekkaniku.Dan il-proċess jikkonsisti li l-metall jiġi soġġett għal deformazzjoni ripetuta, alternattiva u baxxa tal-plastik.L-effetti tal-kontraflexure ċikliku fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-metalli huma dokumentati, fost oħrajn, fil-karta [1] ta' Bochniak u Mosor, hawnhekk bl-użu ta' strixxi tal-bronż tal-landa CuSn 6.5 %.Intwera li t-taħriġ mekkaniku jwassal għal trattib tax-xogħol.
Sfortunatament, il-parametri mekkaniċi tal-wajers tat-tungstenu determinati f'testijiet sempliċi tat-tensjoni uniaxial huma ferm insuffiċjenti biex ibassru l-imġieba tagħhom fil-proċess ta 'produzzjoni ta' spirali.Dawn il-wajers, minkejja proprjetajiet mekkaniċi simili, ħafna drabi huma kkaratterizzati minn suxxettibilità differenti b'mod sinifikanti għall-istralċ.Għalhekk, meta jiġu vvalutati l-karatteristiċi teknoloġiċi tal-wajer tat-tungstenu, ir-riżultati tat-testijiet li ġejjin jitqiesu li huma aktar affidabbli: tkebbib tal-wajer tal-qalba, torsjoni unidirezzjonali, kompressjoni bit-tarf tas-sikkina, liwja u tiġbid, jew banding riversibbli [2] .Riċentement, ġie propost test teknoloġiku ġdid [3], li fih il-wajer huwa soġġett għal torsjoni simultanja mat-tensjoni (test TT), u l-istat tal-istress—fl-opinjoni tal-awturi—huwa qrib dak li jseħħ fil-proċess tal-produzzjoni tal-fili-menti.Barra minn hekk, ir-riżultati tat-testijiet TT imwettqa fuq wajers tat-tung-sten b'dijametri differenti wrew il-kapaċità tiegħu li jantiċipaw l-imġieba aktar tard tagħhom matul proċessi teknoloġiċi [4, 5].

L-għan tax-xogħol ippreżentat hawnhekk huwa li jwieġeb il-mistoqsija dwar jekk, u jekk, sa liema punt l-użu tat-trattament tad-deformazzjoni taċ-ċikl (CDT) fuq wajer tat-tungstenu permezz ta 'liwi multilaterali kontinwu bil-metodu ta' shearing [6], jistax jimmodifika mekkaniku u teknoloġiku tiegħu. proprjetajiet importanti.

B'mod ġenerali, id-deformazzjoni ċiklika tal-metalli (eż., permezz ta 'tensjoni u kompressjoni jew liwi bilaterali) tista' tkun akkumpanjata minn żewġ proċessi strutturali differenti.L-ewwel hija karatteristika għad-deformazzjoni b'amplitudnijiet żgħar u

jinvolvi l-hekk imsejħa fenomeni ta' għeja, li jirriżultaw fil-metall imwebbes bil-qawwa li jinbidel f'wieħed imrattab bi tensjoni qabel ma sseħħ il-qerda tiegħu [7].

It-tieni proċess, dominanti matul id-deformazzjoni b'amplitudnijiet ta 'strain għoli, jipproduċi eteroġenizzazzjoni qawwija ta' meded ta 'shear tal-plastik li jiġġeneraw il-fluss.Konsegwentement, hemm frammentazzjoni drastika tal-istruttura tal-metall, b'mod partikolari, il-formazzjoni ta 'ħbub ta' daqs nano, għalhekk, żieda sinifikanti fil-proprjetajiet mekkaniċi tagħha għad-detriment tal-ħidma.Tali effett jinkiseb eż., korrugazzjoni ripetittiva kontinwa u metodu ta 'drittar żviluppati minn Huang et al.[8], li jikkonsisti f'multipli, alternanti, li jgħaddu (irrumblar) ta 'strixxi bejn ir-rombli "ingranati" u lixxi, jew b'mod aktar sofistikat, li huwa metodu ta' liwi kontinwu taħt tensjoni [9], fejn l-istrixxa mġebbda huwa kontraflexed minħabba moviment riversibbli tul it-tul tiegħu ta 'sett ta' rombli li jduru.Naturalment, il-frammentazzjoni estensiva tal-ħbub tista 'tinkiseb ukoll waqt deformazzjoni monotonika bi tensjoni kbira, bl-użu tal-hekk imsejħa metodi Severe Plastic Deformation, b'mod partikolari, metodi ta' Equal Channel Angular Extrusion [10] ħafna drabi li jissodisfaw il-kundizzjonijiet għal sempliċi shear tal-metall.Sfortunatament, huma prinċipalment użati fuq l-iskala tal-laboratorju u teknikament mhux possibbli

biex tużahom biex tikseb proprjetajiet mekkaniċi speċifiċi ta 'strixxi twal jew wajers.

Saru wkoll xi tentattivi biex tiġi vvalutata l-influwenza ta' shear li jinbidlu ċiklikament applikat b'deformazzjonijiet ta' unità żgħar fuq il-kapaċità li jiġu attivati ​​l-fenomeni ta' għeja.Ir-riżultati ta 'studji sperimentali mwettqa [11] fuq strixxi ta' ram u kobalt permezz ta 'kontraflexure bi shearing ikkonfermaw it-teżi ta' hawn fuq.Għalkemm il-metodu tal-kontraflexure bil-shearing huwa pjuttost faċli li jiġi applikat għal partijiet metalliċi ċatti, l-applikazzjoni aktar diretta għall-wajers ma tagħmilx sens, minħabba li, b'definizzjoni, ma tiggarantixxix il-kisba ta' struttura omoġenja, u għalhekk proprjetajiet identiċi fuq iċ-ċirkumferenza (b'raġġ orjentat b'mod arbitrarju) tal-wajer.Għal din ir-raġuni, dan id-dokument juża metodu ffurmat ġdid u oriġinali ta 'CDT iddisinjat għal wajers irqaq, ibbażat fuq liwi multilaterali kontinwu b'shearing.

Fig. 1 Skema tal-proċess ta 'taħriġ mekkaniku tal-wajers:1 wajer tat-tungstenu,2 kojl bil-wajer biex jinħoloq,3 sistema ta 'sitt dies li jduru,4 coil tal-istralċ,5 break piż, u6 brejk (ċilindru tal-azzar b'faxxa ta 'bronż tal-landa madwaru)

2. Esperiment

CDT ta' wajer tat-tungstenu b'dijametru ta' 200 μm sar fuq apparat tat-test mibni apposta li l-iskema tiegħu tidher fil-Fig. 1. Wajer mhux imkebbib (1) mill-coil

(2) b'dijametru ta '100 mm, ġie introdott f'sistema ta' sitt dies (3), b'toqob ta 'l-istess dijametru bħall-wajer, li huma ffissati f'akkomodazzjoni komuni u jduru madwar l-assi b'veloċità ta' 1,350 rev/ min.Wara li għadda mill-apparat, il-wajer kien imkebbeb fuq il-coil (4) b'dijametru ta '100 mm li jdur b'veloċità ta' 115 rev/min.Il-parametri applikati jiddeċiedu li l-veloċità lineari tal-wajer relattiva għall-imut li jdur huwa 26.8 mm/rev.

Disinn xieraq tas-sistema dies fisser li kull tieni die ddur b'mod eċċentriku (Fig. 2), u kull biċċa tal-wajer li tgħaddi mill-imut li jdur kienet soġġetta għal liwi multilaterali kontinwu b'shearing indott mill-mogħdija fit-tarf tal-wiċċ ta 'ġewwa tal-imut.

Fig. 2 Tqassim skematiku tad-dies li jduru (ittikkettati bin-numru3 fil-Fig. 1)

Fig. 3 Sistema ta' dies: ħarsa ġenerali;b partijiet bażiċi:1 imut iċċentrat,2 imut eċċentriku,3 ċrieki spacer

Wajer mhux imkebbib kien taħt l-influwenza ta 'stress inizjali minħabba l-applikazzjoni ta' tensjoni, li mhux biss tipproteġih mit-tħabbil, iżda wkoll tiddetermina l-parteċipazzjoni reċiproka ta 'liwi u deformazzjoni shearing.Dan kien possibbli li jinkiseb grazzi għall-brejk immuntat fuq il-coil fil-forma ta 'strixxa tal-bronż tal-landa ppressata b'piż (innominat bħala 5 u 6 fil-Fig. 1).Il-Figura 3 turi d-dehra tat-taħriġ tal-apparat meta mitwija, u kull wieħed mill-komponenti tiegħu.It-taħriġ tal-wajers sar b'żewġ piżijiet differenti:

4.7 u 8.5 N, sa erba 'passes mis-sett ta' dies.L-istress assjali ammonta rispettivament għall-150 u 270 MPa.

It-test tat-tensjoni tal-wajer (kemm fl-istat inizjali kif ukoll imħarreġ) saru fuq il-magna tal-ittestjar Zwick Roell.It-tul tal-gauge tal-kampjuni kien 100 mm u r-rata tat-tensjoni tat-tensjoni kienet

8×10⁻³ s⁻¹.F'kull każ, punt ta' kejl wieħed (għal kull

tal-varjanti) jirrappreżenta mill-inqas ħames kampjuni.

It-test TT sar fuq apparat speċjali li l-iskema tiegħu tidher f'Fig. 4 ippreżentata qabel minn Bochniak et al.(2010).Iċ-ċentru tal-wajer tat-tungstenu (1) b'tul ta '1 m tqiegħed f'qabda (2), u mbagħad it-truf tiegħu, wara li għadda mir-rombli tal-gwida (3), u twaħħal piżijiet (4) ta' 10 N kull wieħed, kienu mblukkati fi clamp (5).Il-moviment li jdur tal-qabda (2) irriżulta fl-istralċ ta 'żewġ biċċiet tal-wajer

(irrumblat fuqhom infushom), bi truf fissi tal-kampjun ittestjat, twettqet b'żieda gradwali ta 'tensjonijiet tat-tensjoni.

Ir-riżultat tat-test kien in-numru ta 'brim (N_T) meħtieġa biex jinkiser il-wajer u ġeneralment seħħet fuq in-naħa ta 'quddiem tat-tħabbil iffurmat, kif muri fil-Fig. 5. Saru mill-inqas għaxar testijiet għal kull varjant.Wara t-taħriġ, il-wajer kellu forma ħafifa immewġa.Għandu jiġi enfasizzat li skont dokumenti ta’ Bochniak u Pieła (2007) [4] u Filipek (2010)

[5] it-test TT huwa metodu sempliċi, veloċi u rħis biex jiddetermina l-proprjetajiet teknoloġiċi tal-wajers maħsuba għall-istralċ.

Fig. 4 Skema tat-test TT:1 wajer ittestjat,2 qabda mdawwar b'mutur elettriku, flimkien mal-apparat tar-reġistrazzjoni tat-twist,3 rombli gwida,4piżijiet,5 xedaq li jikklampjaw it-truf tal-wajer

3. Riżultati

L-effett tat-tensjoni inizjali u n-numru ta 'passes fil-proċess CDT fuq il-proprjetajiet tal-wajers tat-tungstenu huma murija fil-Fig.6 u 7. Txerred kbir ta 'parametri mekkaniċi miksuba tal-wajer juru l-iskala ta' inomoġeneità tal-materjal miksub bit-teknoloġija tat-trab, u għalhekk, l-analiżi mwettqa tiffoka fuq ix-xejriet tal-bidliet tal-proprjetajiet ittestjati u mhux fuq il-valuri assoluti tagħhom.

Wajer tat-tungstenu kummerċjali huwa kkaratterizzat minn valuri medji ta 'stress ta' rendiment (YS) ugwali għal 2,026 MPa, saħħa tat-tensjoni aħħarija (UTS) ta '2,294 MPa, elongazzjoni totali ta'

A≈2.6 % u n-N_Tkemm 28. Irrispettivament mill-

kobor tat-tensjoni applikata, CDT tirriżulta biss żgħir

tnaqqis ta’ UTS (li ma jaqbiżx it-3 % għall-wajer wara erba’ passaġġi), u kemm YS kif ukollA jibqgħu relattivament fl-istess livell (Figuri 6a–ċ u 7a–c).

Fig. 5 Dehra tal-wajer tat-tungstenu wara ksur fit-test TT

Fig. 6 Effett tat-taħriġ mekkaniku (numru ta' passes n) dwar mekkaniċi (a–c) u teknoloġiċi (d) (definiti minn N_Tfit-test TT) proprjetajiet tal-wajer tat-tungstenu;valur tal-piż mehmuż ta '4.7 N

CDT dejjem iwassal għal żieda sinifikanti fin-numru ta 'twists tal-wajer N_T.B’mod partikolari, għall-ewwel żewġ passaġġi, N_Tjilħaq aktar minn 34 għal tensjoni ta' 4.7 N u kważi 33 għal tensjoni ta' 8.5 N. Dan jirrappreżenta żieda ta' madwar 20 % fir-rigward tal-wajer kummerċjali.L-applikazzjoni ta’ numru ogħla ta’ passes twassal għal żieda ulterjuri f’N_Tbiss fil-każ ta 'taħriġ taħt tensjoni ta' 4.7 N. Il-wajer wara erba 'passes juri l-kobor medju ta' N_Tjaqbeż is-37, li, meta mqabbel mal-wajer fl-istat inizjali, jirrappreżenta żieda ta 'aktar minn 30 %.Aktar taħriġ tal-wajer f'tensjonijiet ogħla ma jibqax jibdel il-kobor ta 'N miksub preċedentement_Tvaluri (Figuri 6d u 7d).

4. Analiżi

Ir-riżultati miksuba juru li l-metodu użat għal CDT tal-wajer tat-tungstenu prattikament ma jbiddilx il-parametri mekkaniċi tiegħu determinati fit-testijiet tat-tensjoni (kien hemm biss tnaqqis żgħir fis-saħħa tat-tensjoni aħħarija), iżda żied b'mod sinifikanti tiegħu.

proprjetajiet teknoloġiċi maħsuba għal produzzjoni spirali;dan huwa rappreżentat min-numru ta 'brim fit-test TT.Dan jikkonferma r-riżultati ta’ studji preċedenti minn Bochniak u Pieła (2007)

[4] dwar in-nuqqas ta 'konverġenza tar-riżultati tat-test tat-tensjoni mal-imġieba osservata tal-wajers fil-proċess ta' produzzjoni ta 'spirali.

Ir-reazzjoni tal-wajers tat-tungstenu fuq il-proċess ta 'CDT tiddependi b'mod sinifikanti fuq it-tensjoni applikata.F'forza ta 'tensjoni baxxa, wieħed josserva tkabbir paraboliku fin-numru ta' brim bin-numru ta 'passes, filwaqt li l-applikazzjoni ta' valuri akbar ta 'tensjoni twassal (diġà wara żewġ passes) biex jinkiseb l-istat ta' saturazzjoni u l-istabbilizzazzjoni ta 'teknoloġiċi miksuba qabel. proprjetajiet (Figuri 6d u 7d).

Tali rispons diversifikat tal-wajer tat-tungstenu jenfasizza l-fatt li l-kobor tat-tensjoni jiddetermina l-bidla kwantitattiva kemm tal-istat tal-istress kif ukoll tal-istat tad-deformazzjoni tal-materjal u konsegwentement l-imġieba elastika-plastika tiegħu.L-użu ta 'tensjoni ogħla matul il-proċess tal-liwi tal-plastik fil-wajer li jgħaddi bejn dies suċċessivi misaligned jirriżulta għal raġġ iżgħar tal-liwi tal-wajer;għalhekk, ir-razza tal-plastik f'direzzjoni perpendikolari għall-assi tal-wajer responsabbli għall-mekkaniżmu ta 'shear hija akbar u twassal għal fluss tal-plastik lokalizzat fil-meded ta' shear.Min-naħa l-oħra, tensjoni baxxa tikkawża li l-proċess CDT tal-wajer iseħħ b'parteċipazzjoni akbar ta 'strain elastiku (jiġifieri, il-parti tat-tensjoni tal-plastik hija iżgħar), li tiffavorixxi d-dominanza ta' deformazzjoni omoġenja.Dawn is-sitwazzjonijiet huma distintament differenti minn dawk li jseħħu waqt it-test tat-tensjoni uniaxial.

Għandu jiġi nnutat ukoll li CDT itejjeb il-karatteristiċi teknoloġiċi biss għal wajers bi kwalità suffiċjenti, jiġifieri, mingħajr difetti interni sinifikanti (pori, vojt, discontinuities, mikro-xquq, nuqqas ta’ kontinwità suffiċjenti ta’ adeżjoni fil-konfini tal-qamħ, eċċ. .) li jirriżultaw mill-produzzjoni tal-wajer bil-metallurġija tat-trab.Inkella, it-tixrid dejjem jikber tal-valur miksub tat-twists N_Tflimkien ma 'żieda fin-numru ta' passaġġi tindika differenzjazzjoni aktar profonda ta 'struttura tal-wajer fil-partijiet varji tagħha (fit-tul) għalhekk jistgħu jservu wkoll bħala kriterju utli għall-valutazzjoni tal-kwalità ta' wajer kummerċjali.Dawn il-problemi se jkunu s-suġġett ta’ investigazzjonijiet futuri.

Fig. 7 Effett tat-taħriġ mekkaniku (numru ta' passes n) dwar mekkaniċi (a–c) u teknoloġiċi (d) (definiti minn N_Tfit-test TT) proprjetajiet tal-wajer tat-tungstenu;valur tal-piż mehmuż ta '8.5 N

5. Konklużjonijiet

1, CDT tal-wajers tat-tungstenu jtejjeb il-proprjetajiet teknoloġiċi tagħhom, kif definit fit-torsjoni bit-test tat-tensjoni minn N_Tqabel ma tinqasam.

2， Iż-żieda tan-N_Tindiċi b'madwar 20 % jintlaħaq b'wajer soġġett għal żewġ serje ta' CDT.

3， Il-kobor tat-tensjoni tal-wajer fil-proċess ta 'CDT għandu impatt sinifikanti fuq il-proprjetajiet teknoloġiċi tiegħu definiti mill-valur tal-N_Tindiċi.L-ogħla valur tiegħu intlaħaq minn wajer soġġett għal tensjoni żgħira (tensjoni tat-tensjoni).

4, L-użu kemm ta 'tensjoni ogħla kif ukoll ta' aktar ċikli ta 'liwi multilaterali b'shearing mhuwiex iġġustifikat minħabba li jirriżulta biss fl-istabbilizzazzjoni tal-valur milħuq preċedentement tal-N._Tindiċi.

5， It-titjib sinifikanti tal-proprjetajiet teknoloġiċi tal-wajer tat-tungstenu CDT mhuwiex akkumpanjat minn bidla fil-parametri mekkaniċi determinati fit-test tat-tensjoni, li jikkonferma t-twemmin miżmuma fl-użabilità baxxa ta 'tali test biex jantiċipaw l-imġiba teknoloġika tal-wajer.

Riżultati sperimentali miksuba juru l-idoneità CDT ta 'wajer tat-tungstenu għall-produzzjoni ta' spirali.B'mod partikolari, ibbażat fuq il-metodu użat għall-avvanz suċċessiv tat-tul tal-wajer, liwi ċikliku, multidirezzjonali bi ftit tensjoni, jikkawża rilassament tal-istress interni.Għal din ir-raġuni, hemm restrizzjoni għat-tendenza tat-tkissir tal-wajer waqt l-iffurmar tal-plastik ta 'spirali.Bħala riżultat, ġie kkonfermat li t-tnaqqis tal-ammont ta’ skart taħt kundizzjonijiet ta’ manifattura jżid l-effiċjenza tal-proċess ta’ produzzjoni billi jelimina tagħmir ta’ produzzjoni awtomatizzat ta’ waqfien li fih, wara li jitkisser il-wajer, waqfien ta’ emerġenza jrid jiġi attivat “manwalment” mill-operatur.