79 / 108
EuroWire –
май
2011
г.
77
Техническая статья
повторно выполнялось волочение
исходной проволоки с поверхностной
трещиной за три прохода. Полученные
данные реологического поведения
материала трещины для каждого
прохода волочения также представлены
на рис. 10.
4.2 Конечно-элементный анализ
реологического поведения
материала подковообразных
трещин в процессе многократного
волочения
Далее с помощью метода конечных
элементов
было
выполнено
моделирование
проволоки
с
подковообразной
трещиной,
и
аналогичным образом проведен анализ
процесса волочения.
На
рис.
11
проиллюстрировано
реологическое поведение материала
трещин для образцов 10-мм проволоки
с трещиной шириной (a)=0,73 мм и
глубиной (h)=0,10 мм (1 %) и с трещиной
с параметрами a=0,73 мм и h=0,60 мм
(6 %) в процессе многократного
волочения при α=6° и R/P=20 %.
Как показано на рис. 11, при условии
I нижняя часть трещины во время
многократного волочения поднимается,
и, таким образом, поверхностная
трещина удаляется после первого
прохода.
Однако при условии II, т. е. при большей
глубине трещины, правая сторона
трещины ориентирована под углом,
нависая над левой стороной, и образует
перекрывающую трещину (дефект), что
указывает на то, что трещина не может
быть удалена посредством волочения.
Более того, в микроструктуре проволоки
развивается глубокая трещина, хотя
выглядит она небольшой.
Иными
словами,
реологическое
поведение материала подковообразной
трещины в процессе волочения зависит
от ее глубины (h).
Сопоставлены
результаты
оценки
криволинейных и подковообразных
трещин.
Перекрывающий
дефект
формируется
из
криволинейной
трещины вне зависимости от глубины
(h), тогда как для подковообразной
трещины
глубина
(h)
служит
параметрической характеристикой, то
есть трещина, имеющая небольшую
глубину (h), поддается удалению, однако
при бóльших значениях (h) трещина на
поверхности проволоки сохраняется.
Считается, что при условии I (см. рис.
11) на возможность удаления трещины
существенным образом влияет форма
обеих ее сторон.
5. Заключение
Исследования обрывности проволоки
проводились опытным путем и методом
конечных
элементов.
Основным
объектом исследований стали обрывы
проволоки, вызванные присутствием
в микроструктуре или на поверхности
проволоки инородных частиц, либо
развитием на поверхности проволоки
поперечных трещин, обусловленным
усталостью
металла,
наличием
включенийилиповерхностныхдефектов.
Полученные результаты в обобщенной
форме приведены ниже.
1) Причинами обрывности проволоки
являются поверхностные дефекты,
инородные частицы и избыточное
напряжение волочения, вызванное
заклиниванием проволоки в канале
волоки. Темнеменеепредполагается,
что во многих случаях причиной
обрывности проволоки диаметром
50 мкм и меньше служит наличие
включений,
образовавшихся
в
процессе литья.
2) Есть основания предполагать, что
риск обрыва проволоки возникает
при значении Di/Do, равном 0,3 и
больше, а при Di/Do, составляющем
около 0,7, частотность обрывов
проволоки достигает максимальной
величины. Выявлено, что это
обуславливается стремительным
ростом напряжения волочения в
момент прохождения постороннего
включения через канал волоки.
3) Результаты
анализа
методом
конечных
элементов
хорошо
соотносятся
с
результатами
экспериментальной
оценки;
следовательно, можно провести
оценку реологического поведения
материала трещин с применением
метода конечных элементов для
прогнозирования их состояния
после волочения.
4) Механизм, лежащий в основе
возможности удаления трещины,
присутствующей в микроструктуре
катанки, заключается в поднятии
нижней части трещины в процессе
волочения.
5) Реологическое поведение материала
подковообразной трещины при
волочении зависит от значения
глубины (h).
6) Однако при большей глубине
трещины
ее
правая
сторона
ориентирована
под
углом,
соответственно
нависая
над
левой
стороной,
и
образует
перекрывающую
трещину
(дефект), что указывает на то, что
трещина не может быть удалена
посредством волочения. Более
того, в микроструктуре проволоки
развивается глубокая трещина, хотя
выглядит она небольшой.
Настоящая работа была представлена
на
выставке Cable & Wire
’09
в
г. Стамбуле и перепечатывается здесь с
любезного разрешения Международной
ассоциации производителей кабелей
и кабельного оборудования
(IWMA)
и
Международной
ассоциации
производителей проволоки и кабельной
продукции (WAI).
Справочная
литература
1 H Tanaka et al, “Analysis of copper wire breaks”,
Furukawadenko-jihou, Volume 59, 1976, pp 91-98
2 J Togasi et al, “An analysis of copper wire breaks
during drawing”, Furukawadenko-jihou, Volume
66, 1979, pp 25-32
3 T Yamasita and K Yoshida, “Classification of wire
breaks and countermeasures in superfine gold
wire drawing,” Wire Journal International, March
2005, pp 180-184
4 T Yamasita and K Yoshida,“Analysis and prevention
methods for wire breaks in ultra-fine gold wire
drawing,” Wire Journal International, March 2007,
pp 200-203
5 K Yoshida, “FEM analysis of wire breaks in drawing
of superfine wire with an inclusion,” Wire Journal
International, March 2000, pp 102-107
6 The Japan Society for Technology of Plasticity,
Drawing, Corona sha Co, Ltd 1990, pp 68-73
7 Standardization Committee of the Iron and Steel
Institute of Japan, Definition of surface crack for
steel rods, 1987
8 T Shinohara and K Yoshida, Iron and Steel, Volume
90, No 12, 2004, p 31
9 T Shinohara and K Yoshida, “Effect of rolling and
drawing of rod wires on removal of surface cracks”,
Wire Journal International, Volume 37, 2004,
pp 52-57
10 The Japan Society for Technology of Plasticity,
Drawing, Corona Co, Ltd p 14 and p 69
11 K Yoshida and Y Shinohara, Prediction of Surface
Micro-Defects in Plate Rolling, No 9690, Current
Advances in Materials and Processes, 2004,
pp 11-14
Tokai University
Shonan Campus
4 1 1 Kitakaname,
Hiratsuka-shi,
Kanagawa, 259 1292, Japan
Номер телефона
: +81 463 58 1211