Το σύρμα βολφραμίου παράγεται από συντηγμένη ράβδο βολφραμίου μέσω μιας σειράς ελεγχόμενων βημάτων θερμής παραμόρφωσης και η σφυρηλάτηση με μήτρα, που ονομάζεται επίσης σφυρηλάτηση ή περιστροφική σφυρηλάτηση, είναι ένα από τα βασικά ενδιάμεσα στάδια που μετατρέπει μια εύθραυστη συντηγμένη ράβδο σε μια όλκιμη-λεπτή ράβδο έτοιμη για σύρμα.
Ο ρόλος του Die Forging στη διαδρομή του σύρματος βολφραμίου
Αφού η σκόνη βολφραμίου συμπιεστεί και πυροσυσσωματωθεί σε μορφή ράβδου, το υλικό είναι ισχυρό αλλά πολύ εύθραυστο σε θερμοκρασία δωματίου για οποιαδήποτε περαιτέρω μηχανική εργασία. Η σφυρηλάτηση μήτρας τοποθετείται μεταξύ της πυροσυσσωματωμένης ράβδου και του σταδίου έλξης του σύρματος στη διαδρομή παραγωγής: μειώνει προοδευτικά τη διατομή, πυκνώνει τη δομή και αναπτύσσει την υφή παραμόρφωσης από την οποία εξαρτάται το μεταγενέστερο σχέδιο σύρματος. Επειδή η μείωση ανά πέρασμα είναι περιορισμένη, η λειτουργία πραγματοποιείται σε επαναλαμβανόμενα περάσματα και όχι σε μία διαδρομή και κάθε πέρασμα πρέπει να σχεδιάζεται με βάση την τρέχουσα διάμετρο, τη θερμοκρασία και την κατάσταση εσωτερικής τάσης της ράβδου.
Θέρμανση για ολκιμότητα στους 1200-1500 βαθμούς Κελσίου
Το βολφράμιο έχει σώμα-κεντρική κυβική κρυσταλλική δομή με υψηλή θερμοκρασία μετάπτωσης από όλκιμο-σε-εύθραυστο. Σε θερμοκρασία δωματίου, η κίνηση εξάρθρωσης στο πλέγμα περιορίζεται σοβαρά, έτσι η ράβδος σπάει αντί να παραμορφώνεται πλαστικά. Η αύξηση της θερμοκρασίας της ράβδου μεταξύ 1200 και 1500 βαθμών Κελσίου ενεργοποιεί επαρκή συστήματα ολίσθησης που επιτρέπουν τη ροή του πλαστικού, επιτρέποντας στο υλικό να μειωθεί με ασφάλεια χωρίς ρωγμές. Η ομοιόμορφη θέρμανση σε όλη τη διατομή της ράβδου είναι κρίσιμη, καθώς η ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας προκαλεί ασυνεπή παραμόρφωση και αφήνει εσωτερικές τάσεις που μπορεί να προκαλέσουν ελαττώματα στο τελειωμένο σύρμα.
Μηχανισμός Swaging και Μείωση Διαμέτρου
Σε θερμοκρασία σφυρηλάτησης, η θερμαινόμενη ράβδος περνά μέσα από μια μηχανή σφυρηλάτησης μήτρας. Το μηχάνημα σφυρίζει τη ράβδο με ρυθμό περίπου 10.000 χτυπημάτων ανά λεπτό και κάθε πέρασμα μέσα από τη μήτρα μειώνει τη διάμετρο κατά περίπου 12 τοις εκατό. Η υψηλή συχνότητα εμφύσησης διατηρεί τη ράβδο σε θερμοκρασία εργασίας για μεγαλύτερο μέρος του περάσματος και δημιουργεί μια πιο ομοιόμορφη επιφάνεια και διατομή από τις πιο αργές μεθόδους σφυρηλάτησης. Η λειτουργία επαναλαμβάνεται, περνώντας μετά από πέρασμα, έως ότου επιτευχθεί η στοχευόμενη διάμετρος ράβδου, με τη μείωση ανά πέρασμα να διατηρείται αρκετά μικρή για να αποφευχθεί το ράγισμα ή η υπερβολική σκλήρυνση.
Ανάπτυξη μικροδομής: Ινώδης δομή κόκκων
Η σφυρηλάτηση επιμηκύνει τους κρυστάλλους βολφραμίου κατά μήκος της κατεύθυνσης εργασίας, δημιουργώντας σταδιακά μια ινώδη δομή κόκκων στη ράβδο. Αυτή η προσανατολισμένη μικροδομή είναι ιδιαίτερα επιθυμητή για το τελικό προϊόν επειδή συνδυάζει καλή ολκιμότητα με υψηλή αντοχή εφελκυσμού κατά μήκος του άξονα του σύρματος. Η ινώδης ευθυγράμμιση που δημιουργείται στο στάδιο αιώρησης παρέχει την αρχική υφή που το τράβηγμα του σύρματος τελειοποιεί περαιτέρω στο τελικό λεπτό σύρμα. Ωστόσο, το βαριά κατεργασμένο υλικό συσσωρεύει σκλήρυνση καταπόνησης και εσωτερική καταπόνηση, επομένως η ράβδος πρέπει να εκτονωθεί από την πίεση με επαναθέρμανση σε αυτό το σημείο προτού επιχειρηθεί περαιτέρω μείωση.
Ανακουφιστικοί από το άγχος και διαστατικοί στόχοι
Μετά από κάθε στάδιο παραμόρφωσης, η ράβδος επαναθερμαίνεται για να εκτονωθούν οι εσωτερικές καταπονήσεις και να αποκατασταθεί η εργασιμότητα για το επόμενο πέρασμα. Αυτή η ενδιάμεση ανόπτηση αποτρέπει την έναρξη της ρωγμής και διατηρεί σταθερή τη συμπεριφορά παραμόρφωσης της ράβδου. Η αιώρηση συνεχίζεται έως ότου η διάμετρος της ράβδου φτάσει περίπου τις 0,25 έως 0,10 ίντσες, το εύρος διαστάσεων από το οποίο ξεκινά κανονικά η έλξη του σύρματος βολφραμίου. Σε αυτό το στάδιο η ράβδος συνδυάζει επαρκή ολκιμότητα με τη λεπτή, ευθυγραμμισμένη δομή κόκκων που υποστηρίζει ομοιόμορφη έλξη μέχρι την τελική διάμετρο του σύρματος.
Οι βασικές παράμετροι του σταδίου σφυρηλάτησης μήτρας συνοψίζονται παρακάτω.
| Παράμετρος | Αξία |
|---|---|
| Θέση σε διαδικασία | Μεταξύ πυροσυσσωματωμένης ράβδου βολφραμίου και σύρματος |
| Θερμοκρασία θέρμανσης | 1200-1500 βαθμοί Κελσίου |
| Ποσοστό σφυρηλάτησης | Περίπου 10.000 χτυπήματα το λεπτό |
| Μείωση διαμέτρου ανά πάσα | Περίπου 12 τοις εκατό |
| Δομή κόκκων μετά από σφυρηλάτηση | Επιμήκης ινώδης δομή κατά μήκος της κατεύθυνσης εργασίας |
| Ενδιάμεση θεραπεία | Ανακούφιση από το στρες με αναθέρμανση μετά από παραμόρφωση |
| Διάμετρος στόχου πριν από το σχέδιο | Περίπου 0,25 έως 0,10 ίντσες |
Συχνές Ερωτήσεις
Γιατί η ράβδος βολφραμίου είναι εύθραυστη σε θερμοκρασία δωματίου;Το βολφράμιο έχει σώμα-κεντρική κυβική κρυσταλλική δομή με υψηλή θερμοκρασία μετάπτωσης από όλκιμο-σε-εύθραυστο. Σε θερμοκρασία δωματίου η κίνηση των εξαρθρώσεων στο κρυσταλλικό πλέγμα είναι πολύ περιορισμένη, έτσι η ράβδος τείνει να σπάσει αντί να παραμορφωθεί πλαστικά όταν υποβάλλεται σε μηχανική εργασία.
Ποιο εύρος θερμοκρασίας χρησιμοποιείται στη σφυρηλάτηση με μήτρα βολφραμίου;Η ράβδος βολφραμίου θερμαίνεται μεταξύ 1200 και 1500 βαθμών Κελσίου πριν σφυρηλατηθεί. Σε αυτή τη θερμοκρασία το υλικό γίνεται αρκετά όλκιμο ώστε να μειωθεί μέσω της μήτρας χωρίς ρωγμές.
Πόσο μειώνεται η διάμετρος της ράβδου σε κάθε πέρασμα αιώρησης;Κάθε πέρασμα μέσα από τη μηχανή σφυρηλάτησης μήτρας μειώνει τη διάμετρο της ράβδου κατά περίπου 12 τοις εκατό. Η μικρή μείωση ανά πέρασμα επιτρέπει την ασφαλή επανάληψη της λειτουργίας μέχρι να επιτευχθεί η διάμετρος στόχος.
Γιατί η ράβδος πρέπει να ανακουφιστεί από το άγχος μετά την αιώρηση;Το Swaging εισάγει σκλήρυνση καταπόνησης και εσωτερική καταπόνηση στη ράβδο. Η επαναθέρμανση της ράβδου για την ανακούφιση αυτών των τάσεων αποκαθιστά την εργασιμότητα, αποτρέπει την έναρξη της ρωγμής και διατηρεί τη συμπεριφορά παραμόρφωσης σταθερή για τα ακόλουθα περάσματα.
Ποιο είναι το όφελος της δομής των ινωδών κόκκων που δημιουργείται από τη σφυρηλάτηση;Η ινώδης, επιμήκης δομή κόκκων προσανατολισμένη κατά μήκος της κατεύθυνσης εργασίας δίνει στη ράβδο έναν ευνοϊκό συνδυασμό ολκιμότητας και αντοχής σε εφελκυσμό κατά μήκος του άξονα του σύρματος και παρέχει την αρχική υφή που τελειώνει το τράβηγμα του σύρματος στο τελικό σύρμα βολφραμίου.
Ποια διάμετρος ράβδου επιτυγχάνεται πριν ξεκινήσει η έλξη του σύρματος βολφραμίου;Η αιώρηση συνεχίζεται έως ότου η διάμετρος της ράβδου φτάσει περίπου τις 0,25 έως 0,10 ίντσες. Σε αυτό το εύρος διαστάσεων η ράβδος έχει επαρκή ολκιμότητα και λεπτή, ευθυγραμμισμένη δομή κόκκων για να υποστηρίζει ομοιόμορφη έλξη στην τελική διάμετρο του σύρματος.