Новые наноструктурированные металлические проводники для проводов и кабелей, обладающие повышенной проводимостью и улучшенными прочностными характеристиками

Применение чистых металлов, имеющих высокую электропроводность невозможно из-за их низкой прочности. Повышение прочности металла за счёт его легирования обычными методами получения сплавов приводит к неизбежной потере электропроводности, обусловленной рассеянием электронов на примесных атомах, выделениях новых фаз и других дефектах, возникающих в процессе изготовления сплава. Один из возможных подходов к созданию материалов с сочетанием высокой прочности и высокой проводимости состоит в создании особого микроструктурного дизайна методами интенсивной пластической деформации (такими как интенсивная пластическая деформация кручением и равноканальное угловое прессование) металлических сплавов на основе алюминия и меди в сочетании с их последующей термической обработкой. Интенсивная пластическая деформация ведёт к формированию ультрамелкозернистой структуры сплава, в процессе насыщая его границами зёрен в особом состоянии, отличающемся от состояния границ зерен в крупнозернистых материалах.

Последующей термической обработкой можно добиться оптимального фазового состава внутризёренного материала и композитной структуры границ зёрен за счёт выделения на них кластеров примесных атомов. Сформированная таким путём гетерогенная структура обладает повышенными прочностными свойствами за счёт измельчения зерна и наличия выделений новых фаз как внутри зерна, так и по межзёренным границам, и повышенной электропроводностью за счёт снижения концентрации примесных атомов в твёрдом растворе внутризёренной фазы.

В области разработки принципиально новых наноструктурированных металлических проводников имеет место тесная кооперация коллектива центра с группами исследователей из Института физики перспективных материалов Уфимского государственного авиационного технического университета и Санкт-Петербургского Государственного Университета под руководством проф. Р.З. Валиева, ведущего учёного в России и мире в области физического металловедения и объёмных наноструктурированных материалов.

Также с 2019 года совместно с University of Rouen Normandie (Prof. W. Lefebvre) ведутся совместные исследования тонкой структуры границ зерен с помощью передовых методов микроскопии. Проводимые исследования направлены на выявление ключевых микроструктурных параметров, контролирующих прочностные свойства и электропроводность алюминиевых сплавов в ультрамелкозернистом состоянии, а также связанных с ним особенностей механизмов упрочнения и механизмов рассеяния электронов в ультрамелкозернистых структурах, что является важной и актуальной задачей физического материаловедения.

(PDF) ELECTROMECHANICAL PROPERTIES OF HTSC-2G WIRE WITH AISI 310S STAINLESS STEEL SUBSTRATE IN LIQUID HELIUM AND NITROGEN

А.В. Кривых, А.В. Поляков

46 ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2020, т. 43, вып. 3

при растяжении образца с током скачки деформации происходят в подложке из нержавеющей стали [10],

электрическое напряжение на потенциальных концах продолжает плавно расти. Возможно, что рост электри-

ческого напряжения скачком происходит только тогда, когда скачок деформации происходит в ВТСП-2-слое.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые электромеханические испытания пилотных образцов ВТСП-2 провода производства

НИЦ «Курчатовский институт» при температурах жидкого гелия (4,2 К) и жидкого азота (77 К) показали

рост допустимых механических напряжений при понижении температуры. Допустимый уровень растя-

гивающего механического напряжения (Ic/Ic0 = 0,95) составил 550 и 750 МПа соответственно в жидком

азоте и жидком гелии.

На диаграммах растяжения видно, что при температуре жидкого азота предел упругости составляет

600 МПа, в жидком гелии возрастает до 800 МПа. Падение нормированного критического тока при до-

стижении пределов упругости превышает допустимое значение Ic/Ic0 = 0,9. Восстановления критического

тока в жидком гелии после разгрузки практически не происходило. При гелиевой температуре значение

критического тока с ростом нагрузки сначала возрастает до Ic/Ic0 = 1,1, затем уже падает до уровня

Ic/Ic0 = 0,95, при этом допустимая деформация растяжения может достигать 0,5%.

С ростом растягивающих нагрузок до 650 и 850 МПа соответственно в жидком азоте и жидком ге-

лии происходит снижение критического тока до Ic/Ic0 = 0,5. В жидком гелии при механических напряже-

ниях 850—1100 МПа начинается область пластической скачкообразной деформации. Нормированный

критический ток падает с Ic/Ic0 = 0,5 до Ic/Ic0 ~ 0,1. Если растяжение провода проводилось с введённым

критическим током, то электрическое напряжение остаётся стабильным, пока растягивающая нагрузка

не превышает предела упругости. При нагрузках выше предела упругости на образцах наблюдался как

плавный, так и скачкообразный рост электрического напряжения. Предел упругости ВТСП-2-провода

после предварительного механического нагружения может быть увеличен как минимум до 1000 МПа.

Результаты настоящей работы могут быть использованы при создании компактного сверхпроводни-

кового термоядерного реактора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Usoskin A. , Rutt A., Knoke J., Krauth H., Arndt T. ― IEEE Trans. Appl. Supercond., 2005, vol. 15, Iss. 2, p. 2605—2607.

2. Uglietti D., Seeber B., Abacherli V., Pollini A., Eckert D., Flukiger R. ― Supercond. Sci. Technol., 2003, vol. 16, р. 1000—1004.

3. Bautista Z., Diaz M., Shin H., Lee J., Oguro H., Awaji S. ― IEEE Trans. Appl. Supercond., 2018, vol. 28, Iss. 2, p. 18411117.

4. Chen X., W., Zhang H., Chen Y., Liu L., Shi J., Yang X., Zhao Y. ― IEEE Trans. Appl. Supercond., 2018, vol. 28, Iss. 1, p. 18400905.

5. Ilin K., Yagotintsev K., Zhou C., Gao P., Kosse J., Otten S., Wessel W., Haugan T., Van der Laamand D., Nijhuis A. ― Su-

percond. Sci. Technol., 2015, vol. 28, doi: 10.1088/0953-2048/28/5/055006.

6. Barth C., Mondonico G., Senatore C. ― Supercond. Sci. Technol., 2015, vol. 28, doi: 10.1088/0953-2048/28/4/045011.

7. Shin H., Bautista Z. ― IEEE Trans. Appl. Supercond., 2018, vol. 28, Iss. 4, р. 180612532.

8. Abraimov D. et al. ― Supercond. Sci. Technol., 2015, vol. 28, Iss. 11, doi: 10.1088/0953-2048/28/11/114007.

9. Anashkin O., Varlakhin V., Keilin V., Krivikh A., Lyikov V. ― IEEE Trans. on Mag., 1977, Mag.-13, Iss. 1, p. 673—677.

10. Krivykh A., Irodova A., Keilin V. ― Techn. Physics, 2015, vol. 28, Iss. 1, p. 73—79.

Анатолий Владимирович

Кривых, в.н.с., д. техн. н.,

чл.-корр. АЭН, лауреат

премий Московского и

Ленинского комсомола,

лауреат премий им.

И.В. Курчатова; НИЦ

«Курчатовский инсти-

тут», 123182 Москва, пл.

Академика Курчатова 1,

Россия

[email protected]

Алексей Вячеславо-

вич Поляков, м.н.с.,

лауреат конкурса

студенческих

абот

им. И.В. Курчатова;

НИЦ «Курчатов-

ский институт»,

123182 Москва, пл.

Академика Курча-

това 1, Россия

[email protected]

Статья поступила в редакцию 8 апреля 2020 г.

После доработки 15 июня 2020 г.

Принята к публикации 5 августа 2020 г.

Вопросы атомной науки и техники.

Сер. Термоядерный синтез, 2020, т. 43, вып. 3, с. 41—46.

Структура и механические свойства биметаллических проводов «алюминиевый сплав/медь» после ротационной ковки | Рогачев

Ashby M. F., Brйchet Y. J. M. Designing hybrid materials // Acta Materialia. 2003. V. 51. P. 5801 — 5821.

Ashby M. Designing architectured materials // Scripta Materialia. 2013. V. 68. P. 4 — 7.

Bouaziz O. Geometrically induced strain hardening // Scripta Materialia. 2013. V. 68. P. 28 — 30.

Molotnikov A., Gerbrand R., Bouaziz O., Estrin Y. Sandwich panels with a core segmented into topologically interlocked elements // Advanced Engineering Materials. 2013. V. 15. P. 728 — 731.

Kim I.-K., Hong S. I. Effect of heat treatment on the bending behavior of tri-layered Cu/Al/Cu composite plates // Materials & Design. 2013. V. 47. P. 590 — 598.

Zebardast M. , Taheri A. K. The cold welding of copper to aluminum using equal channel angular extrusion (ECAE) process // Journal of Materials Processing Technology. 2011. V. 211. P. 1034 — 1043.

Ahmed N. Extrusion of copper clad aluminum wire // Journal of Mechanical Working Technology. 1978. V. 2. P. 19 — 32.

Beygelzimer Y., Estrin Y., Kulagin R. Synthesis of hybrid materials by severe plastic deformation: a new paradigm of SPD processing // Advanced Engineering Materials. 2015. V. 17. P. 1853 — 1861.

Bouaziz O., Kim H. S., Estrin Y. Architecturing of metal-based composites with concurrent nanostructuring: A new paradigm of materials design // Advanced Eng. Mater. 2013. V. 15. P. 336 — 340.

Rogachev S. O., Nikulin S. A., Rozhnov A. B. et al. Multi-layer «steel/vanadium alloy/steel» hybrid material obtained by high pressure torsion at different temperatures // Metallurgical and Materials Transactions A. 2017. V. 48, Nо. 2. P. 6091 — 6101.

Valiev R. Z., Islamgaliev R. K., Alexandrov I. V. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation // Progress in Materials Science. 2000. V. 45. P. 103 — 189.

Estrin Y., Vinogradov A. Extreme grain refinement by severe plastic deformation: A wealth of challenging science // Acta Materialia. 2013. V. 61. P. 782 — 817.

Glezer А. М., Sundeev R. V. General view of severe plastic deformation in solid state // Materials Letters. 2015. V. 139. P. 455 — 457.

Eivani A. R., Taheri A. K. A new method for producing bimetallic rods // Materials Letters. 2007. V. 61. P. 4110 — 4113.

Andreev V. A., Yusupov V. S., Perkas M. M. et al. Mechanical and functional properties of commercial alloy TN-1 semiproducts fabricated by warm rotary forging and ECAP // Russian Metallurgy (Metally). 2017. V. 2017. P. 890 — 894.

Никулин С. А., Котрехов В. А., Рожнов А. Б. и др. Механические свойства и разрушение материала трубной заготовки из циркониевого сплава после радиальной ковки // Деформация и разрушение материалов. 2012. № 2. С. 36 — 42.

Никулин С. А., Нечайкина Т. А., Рожнов А. Б. и др. Структура и механические свойства трехслойного материала сталь/ванадиевый сплав/сталь после радиальной ковки // МиТОМ. 2018. № 4. С. 28 — 34.

Prokoshkin S., Khmelevskaya I., Andreev V. et al. // Manufacturing of long-length rods of ultrafine-grained Ti — Ni shape memory alloys // Materials Science Forum. 2018. V. 918. P. 71 — 76.

Автократова Е. В., Крымский С. В., Маркушев М. В., Ситдиков О. Ш. Особенности структуры алюминиевого сплава Д16, интенсивно деформированного при температуре жидкого азота // Письма о материалах. 2011. Т. 1. С. 92 — 95.

Преимущества — Горни-Рус — Натяжные клиносочленненные зажимы

	Прессуемая	Спиральная	Клиносочлененная
			Горни-Рус	Другие производители ЗНК
Допуск к применению	Аттестована	·Аттестована ·Запрет к применению (протокол тех. совета Россети №4ТС/2017)	Аттестована Протокол	Аттестована как опытно-промышленная эксплуатация
Надежность	Отказы работы связаны с нарушением технологии монтажа	·Отказы из-за неправильного подбора повивов под диаметр провода ·Нагрев арматуры -прослабление ·Отслоение образивов	Отказов не было, используется при строительстве и реконструкции по всему миру.	Нет информации
Требование к монтажу	·Обученный персонал ·Оборудование (прессовый инструмент, матричный комплект и пр. )	Нет необходимости в оборудовании и бучении персонала	Нет необходимости в оборудовании и бучении персонала
Перемагничивание арматуры	Соответствует требованиям	Не соответствует требованиям (протокол прилагается) Протокол	Соответствует требованиям
Испытания номинальным током	Соответствует	Не соответствует требованиям (протокол прилагается) Протокол	Соответствует
Механика, удержание, заделка провода в зажиме	·Разрезание провода, ·Деформация провода корпусом зажима ·Удержание- срез деформации при тяжении	·Без разрезания провода ·Удержание спиралью с нанесением абразивных материалах (истерание провода)	·Без разрезания провода ·Передача нагрузки тяжения без повреждения провода
Кол-во контактных мест при установке арматуры на 1 анкер	4 мест	1 место	1 место
Изготовление зажимов из материалов	·Анкер – сталь ·Корпус – тех алюминий	·Повивы – стальная проволока ·Коуш – чугун, сталь	Весь зажим из тех. Алюминия	Изготовление боковых цапф из чугуна запрещено
Время монтажа	Примерно 48 мин (тех-экон сопоставление прилагается)	Нет данных	·Примерно 8 мин ·Сокращение нормативного срока монтажа на 30%	Нет информации
Монтаж методом «Тяжения» без опускания провода на землю	С большим количеством трудозатрат	Без особых трудозатрат	Без особых трудозатрат

Создан инструмент для проектирования ВЛ с проводами с композитным сердечником

29 января 2015

ООО «Русский САПР инжиниринг», разработчик программного комплекса САПР ЛЭП, предназначенного для проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 6(10)—750кВ, информирует о выпуске новой версии — САПР ЛЭП 2015. Выход стабильного релиза версии запланирован в феврале 2015 года. Основным и главным новшеством данной версии является, встроенный в базовую версию, функционал для расчета проводов с композитным сердечником типов ACCC и ACCR.

Особенности и принципы расчета проводов типа ACCC

Стрела провеса и натяжения относятся к числу важных параметров для проводов ВЛ. Этот параметр зависит от тяжения провода и длины пролета. Внешние повивы и сердечник провода  изготовлены из деформируемых  материалов. Их длины изменяются в зависимости от усилия натяжения и/или от температуры. Поэтому тяжения и длина провода связаны с напряжением и деформацией. Принцип определения напряжения заключается в нахождении таких значений усилия натяжения и длины, которые удовлетворяли бы обеим функциям при данной температуре.Для композитных проводов тяжение провода — это сумма тяжений во внешних повивах и тяжения в сердечнике провода. Значения тяжений зависят от механических напряжений как во внешних повивах, так и в сердечнике провода через соотношение между напряжением и деформацией. В целом считается, что материалы провода либо упругопластичны, либо линейно упруги. Так, соотношение между тяжением и деформацией в этих материалах описывается полиномиальной функцией. У упругопластичных материалов нагружение изменяется по кривой, а снятие нагрузки/повторное нагружение изменяются по прямой линии, поэтому соотношение между напряжением и деформацией создаёт множественные функции, каждая из которых действует лишь в одном диапазоне натяжения. Таким образом, имеются две системы уравнений: для внешних повивов и для сердечника провода. Некоторые материалы проявляют свойство ползучести при сравнительно низких температурах. Ползучестью называется медленная неупругая деформация материала постоянно находящегося в напряжении, значение которого не достигает технического предела прочности при разрыве. По истечении длительного периода времени (10 лет) возникающим удлинением нельзя пренебрегать. Провода с композитным сердечником часто обладают тем свойством, что скорость увеличения провеса в зависимости от температуры заметно снижается, когда температура поднимается выше определённого значения. Это значение называется точкой температурного перегиба (или тепловым порогом). При температуре выше этого порога тяжение во внешних повивах равно нулю и нагрузку несёт лишь сердечник провода. Поскольку сердечник обычно обладает меньшим коэффициентом теплового расширения, чем внешние повивы, коэффициент теплового расширения всего провода снижается, что ведёт к снижению скорости увеличения провеса. Поэтому провода с композитным сердечником могут использоваться при повышенных рабочих температурах и при заданном габарите обеспечивают более высокую пропускную способность ВЛ.

Вернуться к списку новостей

Изготовление жгутов и кабелей по чертежам заказчика в Санкт Петербурге

Паутина проводов на обратной стороне любого механизма — зрелище малоприятное. Кроме того, это еще и небезопасно: провода могут спутаться, порваться, покрыться слоем пыли и вообще стать непригодными. Такое распределение может пагубно сказаться на качестве работы любого механизма. Для этих целей провода объединяют в жгуты.

Изготовление жгута

Жгут по своей конструкции — это объединение двух и более проводов, которые скреплены конкретным способом (как правило, связыванием ниткой или лентой). Жгуты имеют определённую структуру и чертеж связывания проводов. В отличие от кабеля, жгут — составное изделие, кабель же может иметь множество жил, однако является готовым материалом. Так, кабель может входить в состав будущего жгута в качестве изолированного проводника.

Можно выделить несколько основных этапов изготовления жгутов: прежде всего происходит нарезка самих проводов и изоляционных трубок на необходимую длину. Затем провода укладываются по определённой схеме на шаблоне и связываются в жгут. После связывания необходимо промаркировать провода, заделать концы, а получившийся жгут покрыть изоляционной лентой. Шаблон для укладки жгута — это определенная схема, чертеж по которому разные провода укладывают в определенном порядке один за другим. Она способствует качественной работе каждого и всех в связке, даже если внутри жгута их великое множество: при грамотном исполнении ни один из проводов не погнется и ни один не будет выбиваться из общей рабочей схемы. Монтаж по шаблону начинают с наиболее длинных и запасных проводов, а заканчивают самыми короткими в схеме для их сохранности (так они будут окружены большой связкой других проводов, которые будут способствовать сохранности и защищать находящиеся в середине провода от механических повреждений). Экранированные провода, входящие в жгут, обматывают киперной лентой и размещают внутри жгута, либо в изоляционной трубке.

Шаблон — один из наиболее распространенных и понятных видов монтажа жгутов. Он представляет собой деревянную доску или лист фанеры со вбитыми определенным образом стальными шпильками-фиксаторами разного диаметра (в зависимости от толщины самого жгута. Как правило, это толщина от полутора до пяти миллиметров). Если доска-шаблон самодельная, то фиксаторы можно изготовить из гвоздей, предварительно откусив от них шляпки. При сборке жгутов на шаблоне желательно использовать провода с изоляцией разного цвета, тогда отпадает необходимость в их маркировке. Также полезным будет составление рабочей таблицы с указанием использованных проводов, их цвета, расположения и деталей/контактов, которые провод должен соединять. Графическое отражение ‘состава’ жгута позволит избежать путаницы при монтаже и пропуска какого-либо соединения.

После этапа укладки проводов по шаблону происходит этап их переплетения в связку. Как правило вязка всего жгута происходит в одном направлении с помощью хлопчатой или льняной нитки. При процессе вязки используется специальное вытянутое приспособление с крючком на одном из концов. Перед эксплуатацией полученных жгутов происходит их контроль качества и работоспособности на отработку заявленной электрической схеме. На один из концов проверяемого провода подается электрическое напряжение, после чего напряжение замеряется на всех других проводах в связке жгута. Кроме того, проверку проходят провода, которые механически не связаны с проверяемым: в них напряжение появиться не должно.

После проведения всех этапов проверки получившиеся жгуты укладывают по монтажной схеме на необходимый прибор, происходит монтаж. Каждый конец жгута припаивают на соответствующее ему место. Оставшаяся часть жгута должна плотно прилегать к прибору, ее крепят специальными металлическими скобами. Под них прокладываются изоляционные материалы из поливинилхлорида, лакоткани или прессшпана. Скобы имеют небольшой размер, но при этом должны быть достаточно жесткими, чтобы не допустить разгибание или деформацию жгутов во время их функционирования.

Требование к производству жгута

Может показаться, что собранные воедино с использованием изоляции провода не представляют собой ничего сложного, и это можно сделать даже в домашних условиях. Однако, это утверждение далеко от правды. Жгуты производятся по конкретному чертежу, и провода, которые собраны воедино в жгут, расположены и собраны по определенным правилам.

Вот лишь некоторые из них:

• При изготовлении жгута нельзя допустить скручивание по своей оси ни одного из входящих в жгут проводов
• Экраны тех проводов, которые не должны соприкасаться с корпусом прибора и схемами, изолируются с помощью специальных материалов
• Для связки жгута могут быть использованы только определенные группы материалов. В каждом случае выбирается конкретный материал с учетом типа проводов и условий использования данной аппаратуры
• В случае, если для вязки используется хлопчатобумажный материал, то перед монтажом он обрабатывается антисептиком
• Участки жгута, эксплуатация которых предполагает их смещение или смену положения, должны быть надежно защищены изоляционным материалом
• Вязку жгута следует заканчивать узлом, который закрепляется с помощью клея, лака или плавления. Таким образом закрепляется вся монтажная конструкция узла
• Исходя из диаметра изгиба: а) если диаметр жгута не превышает 20 мм, то внутренний радиус не должен превышать трех его диаметров; б) если плоская часть сгибаемого жгута не превышает 20 мм, то внутренний радиус с учетом всех используемых проводов должен быть не менее утроенной толщины сгибаемой части; в) жгуты, диаметр которых превышает 20 мм, а площадь сечения входящих проводов не превышает два квадратных миллиметра, ни в коем случае не изгибаются при монтаже, поскольку это может быть чревато негативными последствиями или возможным механическим повреждением всего жгута или одного из входящих в него проводов

Стоит отметить, что изготовление, укладка и монтаж жгута — трудоемкий процесс. Указанные выше установки лишь одни из множества. Работу с кабелем, жгутами, их сборкой по чертежам и установкой должен проводить специально обученный человек. Как правило, изготовление происходит на заказ. Так, мы занимаемся изготовлением жгутов по индивидуальным требованиям и пожеланиям каждого заказчика.

Использование жгутов

Сложно найти техническую отрасль в современности, где не нашли свое применение электрические жгуты. Так, проводные жгуты используются в космонавтике, транспортной сфере, робототехнике, авиации и судостроении, в военной промышленности и бытовой электронике. Так, по способу применения жгуты делятся на внутриблочные (для соединения элементов внутри прибора) и межблочные (для соединения разных приборов в одну систему). Самым распространенным примером использования человеком межблочных жгутов в повседневной жизни являются персональные компьютеры. Кабели соединяют блок с экраном, сетью, клавиатурой и мышью. В свою очередь, жгутами параллельно подключены все схемы, платы и другие комплектующие внутри компьютерного блока.

Заказать изготовление и монтаж жгутов

Компания «ВОДТРАСПРИБОР» уже более 80 лет занимается производством, обслуживанием и сборкой гидроакустического оборудования, станков и кабелей. Также мы специализируемся на деревообработке, сборке деревянных изделий и занимаемся различными видами обработки металла (шлифовкой, фрезерными, токарными работами). За последние годы на предприятии была проведена глубокая реконструкция и обновление всего производства с модернизацией используемого оборудования и вычислительной техники.

На нашем сайте вы можете заказать изготовление и монтаж электрических жгутов по выгодной цене. Просто заполните форму на этой странице, и один из наших специалистов в ближайшее время свяжется с вами. Если у вас остались какие-либо вопросы по схеме монтажа или оказываемым услугам — вы можете связаться с нами любым удобным для вас способом. Мы оперативны, пунктуальны и ответственны. Предоставляем гарантии на производственные работы. С «Водтрансприбором» выгодно!

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ПРОВОДОВ НА ОСНОВЕ НИОБИЙ-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к области электротехники низких температур и может использоваться при производстве сверхпроводящих проводов, предназначенных для работы при гелиевых температурах в магнитных системах ускорителей заряженных частиц, накопителей энергии, томографов, криотурбогенераторов и криомоторов.

Известен способ получения сверхпроводящих проводов, включающий операции сборки, горячее выдавливание, холодную деформацию и повторяющиеся циклы холодной деформации с отжигами. Технология изготовления сверхпроводящих проводов в значительной степени определяется требованиями к этим проводам по размерам сечения, длины, величины критического тока, потерям при перемагничивании [1]. В результате технологических операций, связанных с повторяющимися циклами холодной деформации и отжигами, критическая плотность тока в проводе возрастает. Так для провода сечением 2,5•3,5 мм, изготовленного в промышленных условиях, критическая плотность тока составила в поле 5 Тл 0,68•10⁵ А/см² [2].

Наиболее близким способом [3] получения сверхпроводящих проводов в стабилизирующей оболочке из меди и его сплавов на основе деформируемых, например, ниобий-титановых сплавов является способ, который состоит в следующем. Слиток из ниобий-титанового сплава помещают в стакан из меди или его сплава, герметизируют, нагревают до температуры 510-670^oC, выдавливают на пруток. После выдавливания передний и задний концы прутка, имеющие искаженную геометрию конструкции провода — «концевые эффекты», отрезают и пруток деформируют вхолодную до получения требуемого размера. Затем холоднодеформированный пруток разрезают на мерные части, которые помещают в стакан, проводят герметизацию, нагрев, выдавливание в многоволоконный пруток. При необходимости изготовления проводов с большим числом ниобий-титановых волокон (порядка нескольких тысяч) вышеизложенные операции изготовления композитной заготовки с помещением в нее холоднодеформированных прутков повторяются. После удаления «концевых эффектов» выдавленный пруток подвергают обработке, состоящей из повторяющихся циклов холодной деформации с отжигами при температуре 375^oC в течение 20 часов. Далее проводят заключительную до 98% холодную деформацию до получения провода заданного сечения. Этот способ изготовления сверхпроводящих проводов на основе ниобий-титановых сплавов обладает рядом недостатков:
1. Способ-прототип изготовления сверхпроводящих проводов не позволяет получить провода с высокими значениями критической плотности тока, особенно на проводах сечением более 15-20 мм², т. к. исключает возможность разместить при оптимальных предварительных деформациях достаточное количество отжигов. Ниобий-титановый сплав является пересыщенным β-твердым раствором. Распад ниобий-титанового сплава, приводящий к возрастанию его токонесущей способности в процессе отжигов, инициируется внутренними напряжениями, создаваемыми холодной деформацией. Поэтому одним из широко используемых приемов повышения критической плотности тока является увеличение числа циклов «отжиг-деформация». Практика производства сверхпроводящих проводов показывает, что перед отжигами необходима оптимальная величина холодной деформации, менее которой последующий отжиг не инициирует распад ниобий-титанового сплава. Однако, возможность выбора величины холодной деформации в этом оптимальном диапазоне деформации с последующими отжигами, т.е. числа циклов «отжиг-деформация», определяется соотношением диаметра выдавленного прутка и конечного диаметра провода. При производстве сверхпроводящих проводов горячее выдавливание сборок проводится на широко распространенных 630 тс прессах, что позволяет использовать сборки диаметрами не более 95-130 мм. На таких выдавленных прутках общая холодная деформация для проводов, например, сечением 3,5•2 мм или 4•7 мм составляет 99,33% и 99%, соответственно. Из-за ограниченной величины общей холодной деформации от выдавленного прутка до конечного размера провода невозможно увеличить число циклов «отжиг-деформация» при их оптимальном расположении, что исключает возможность достижения высокого уровня критической плотности тока в сверхпроводнике.

2. Нагрев последней композитной заготовки под выдавливание до температуры 510-670^oC приводят к росту ячеистой структуры ниобий-титанового сплава, полученной предшествующей холодной деформацией, полному снятию внутренних напряжений, растворению ранее выделившейся α-фазы, т.е. уничтожению факторов, обуславливающих распад ниобий-титанового сплава и повышение токонесущей способности провода.

3. Для изготовления сверхпроводников поперечных сечений до 20-28 мм² часто требуются провода минимальной длины около 1000 метров и весом более 100 кг, для чего необходимо выдавливать сборки диаметром более 250 мм на уникальном оборудовании, как, например, прессе с усилием до 7000 тс.

4. После горячего выдавливания последней сборки передний и задний концы прутка с искаженной геометрией поперечного сечения провода удаляются, что составляет порядка 10% от веса выдавленного конечного прутка и удорожает стоимость провода.

Вышеперечисленные недостатки отсутствуют в предлагаемом способе получения сверхпроводящих проводов на основе ниобий-титановых сплавов.

1. За счет размещения циклов деформации с промежуточными отжигами при их оптимальном расположении на прутках, вставляемых в последнюю композитную заготовку, достигается общее увеличение числа циклов «отжиг-деформация» при их оптимальном расположении в процессе изготовления провода, что обеспечивает возможность достижения высокого уровня критической плотности тока в сверхпроводнике и подготавливает условия для обеспечения металлургической связи в последней композитной заготовке при последующем отжиге.

2. Исключение нагрева последней сборки приводит к сохранению: мелкоячеистой структуры ниобий-титанового сплава, полученной предшествующей холодной деформацией; внутренних напряжений, ранее выделившейся α- фазы, т. е. факторов, обуславливающих распад ниобий-титанового сплава и повышение токонесущей способности провода.

3. Возможно изготовление сверхпроводников поперечных сечений до 20-28 мм², весом более 100 кг с использованием широко распространенного оборудования, как, например, пресс с усилием до 630 тс.

4. В прутке, получаемом из последней композитной заготовки, отсутствуют концы с искаженной геометрией поперечного сечения.

Технической задачей, решаемой с помощью предлагаемого изобретения, является получение сверхпроводящих проводов из ниобий-титановых сплавов больших поперечных сечений до 20-28 мм² и длин с критической плотностью тока в поле 5 Тл в 2,5-3 раза выше, чем по способу прототипа. Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе получения сверхпроводящих проводов на основе ниобий-титановых сплавов заготовки из ниобий-титанового сплава размещают в стакан из меди или сплава на основе меди, проводят герметизацию, горячее выдавливание и холодную деформацию с получением прутка, резку прутка на мерные части, последующую сборку в стакан из меди или сплава на основе меди мерных прутков до получения в последней композитной заготовке требуемого числа ниобий-титановых волокон, причем, прутки, размещаемые в последнюю композитную заготовку, предварительно деформируют вхолодную с промежуточными отжигами при температуре 385-420^oC в течение 10-100 часов, после чего последнюю композитную заготовку вхолодную деформируют до такой величины суммарной деформации, чтобы выбрать все имеющиеся зазоры и дать не менее чем 10% деформации, затем проводят дополнительный отжиг, при температурно-временных режимах, соответствующих режиму промежуточного отжига, проводят холодные деформации с отжигами и заключительную деформацию до получения провода требуемых размеров.

Пример конкретного выполнения.

Заготовка из Nb-50 мас.% Ti сплава по цилиндрической поверхности обертывали Nb листом, помещали в медный стакан, герметизировали в вакууме, полученную заготовку нагревали до температуры 580^oC в течение 1,5 часов и выдавливали на пруток на 630 тс прессе. После холодного волочения получали шестигранный профиль, от которого отрезали 55 мерных прутков, помещали в медный стакан, герметизировали в вакууме, полученную композитную заготовку нагревали до температуры 580^oC в течение 1,5 часов и выдавливали на пруток. 55-волоконный пруток деформировали вхолодную на шестигранник под ключ 6 мм с деформациями 50% и промежуточными отжигами в течение 12 часов при температуре 385^oC. Затем отрезали 54 мерных прутка и вместе с медным шестигранником помещали в медную трубу с внешним диаметром 61 мм, получая последнюю композитную заготовку. Исходя из конкретных размеров медного стакана и вставленных прутков определяли величину деформации, необходимую для устранения всех зазоров внутри последней композитной заготовки. В нашем конкретном случае она составляла 11%. С учетом дополнительной 10% деформации, обеспечивающей возможность осуществления металлургической связи элементов композитной заготовки при последующем отжиге, суммарная деформация должна быть не менее 21%. Исходя из технологических соображений суммарная холодная деформация была назначена около 30%. Передний конец последней композитной заготовки подсоединяли со специально изготовленной стальной захваткой и проводили волочение на цепном стане за несколько проходов до диаметра 48 мм. Следует отметить, что в прутке диаметром 48 мм отсутствовали концы с искаженной геометрией поперечного сечения, присущие прототипу. Пруток подвергали дополнительному отжигу при температуре 385^oC 12 час, обеспечивающему металлургическую связь элементов композитной заготовки, и затем путем холодной деформации с отжигами по 12 часов при температуре 385^oC в диапазоне деформаций 35-65% и заключительной деформации были изготовлены прямоугольные провода сечением 3,5•2 мм, 4•7 мм. В результате определений критической плотности тока в поле 5 Тл были получены следующие данные:
для провода сечением 2•3,5 мм — 2,1•10⁵ А/см²;
для провода сечением 4•7 мм — 1,5•10⁵ А/см².

Аналогичные результаты были получены при температурах промежуточного отжига 420^oC, при более высоких температурах промежуточного отжига отмечалась повышенная обрывность провода. При температурах промежуточного отжига менее 385^oC не достигалась металлургическая связь элементов холоднодеформированной последней композитной заготовки, что приводило к браку.

Таким образом, в результате перечисленных операций осуществления способа получены на стандартном оборудовании провода с критической плотностью тока в поле 5 Тл в 2,5-3 раза выше, чем по способу — прототипу:
критические плотности тока в поле 5 Тл в способе-прототипе составили 0,68•10⁵ А/см² [2], по предлагаемому способу для провода сечением 2•3,5 мм — 2,1•10⁵ А/см²; для провода сечением 4•7 мм — 1,5•10⁵ А/см².

Была разработана и осуществлена технология получения последней композитной заготовки длиной до 6 метров и весом до 150 кг. Предлагаемый способ может быть использован для изготовления проводов и малых значений площади поперечного сечения с повышенной токонесущей способностью.

Источники информации:
1. «Металловедение и технология сверхпроводящих материалов». Под редакцией С.Фонера, Б. Шварца, М.: «Металлургиздат», 1987, стр. 231.

2. Глебов И.А. «Первая машина испытана», журнал «Химия и жизнь», N 12, 1981 г., стр.6.

3. «Superconductor material science metallurgy, fabrication and applications», edited by Simon Fornez, B.B. Schwartz, Plenum Press, 1981, рр. 303 — прототип.

Способполучениясверхпроводящихпроводовнаосновениобий-титановыхсплавов,включающийразмещениевстаканизмедиилисплаванаосновемедизаготовкиизниобий-титановогосплава,герметизацию,горячеевыдавливаниеихолоднуюдеформациюсполучениемпрутка,резкупрутканамерныечасти,последующуюсборкувстаканизмедиилисплаванаосновемедимерныхпрутковдополучениявпоследнейкомпозитнойзаготовкетребуемогочисланиобий-титановыхволоконипроведениехолодныхдеформаций,отжиговизаключительнойдеформации,отличающийсятем,чтопрутки,размещаемыевпоследнююкомпозитнуюзаготовку,предварительнодеформируютвхолоднуюспромежуточнымиотжигамипритемпературе385-420Свтечение10-100ч,послечегопоследнююкомпозитнуюзаготовкувхолоднуюдеформируютдотакойвеличинысуммарнойдеформации,чтобывыбратьвсеимеющиесязазорыидатьнеменеечем10%деформацию,затемпроводятдополнительныйотжигпритемпературно-временныхрежимах,соответствующихрежимупромежуточногоотжига.

Упруго-пластическое моделирование металлических прядей и канатов при осевом растяжении и кручении

https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2017.09.008Получить права и содержание

Основные моменты

•

Аналитическая модель для характеристик упругопластических свойств прядей и канатов, особенно многожильных конструкций.

•

Статус контакта в многослойных нитях тщательно изучается.

•

Анализируются различные характеристики текучести и разрушения жил проволоки при различных условиях нагрузки.

Реферат

Упруго-пластический отклик в значительной степени влияет на разрушение стальных канатов. На основе определения параметров локальной деформации отдельной проволоки в данной статье разработана аналитическая модель, характеризующая упруго-пластическое поведение как проволочных прядей, так и многожильных канатов. Кроме того, статус контакта внутри многослойной жилы тщательно изучается, чтобы получить полное представление о напряжениях в проволоке. Детали полей поверхностной деформации канатов фиксируются с помощью метода трехмерной корреляции цифровых изображений (3D-DIC), и результаты хорошо согласуются с предсказаниями настоящей модели.Рассмотрены различные условия нагружения для анализа текучести и разрушения жил проволоки. Обнаружено, что вращение канатов (независимо от того, положительное оно или отрицательное) увеличивает общий уровень напряжения по поперечному сечению провода, однако ограничение концов каната приводит к более высокому контактному напряжению. Умеренное увеличение угла наклона спирали может быть эффективным методом снижения контактного давления многожильных проволок. Наша модель обеспечивает прямое предсказание упруго-пластической реакции стальных канатов и оказывается эффективным инструментом для проектирования канатов благодаря значительному сокращению затрат времени на численное моделирование.

Ключевые слова

Упруго-пластическое поведение

Прямая прядь

Многожильный канат

Податливость и разрушение

Проволочный контакт

Измерение локальной деформации

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2017 Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Поведение при деформации плоской катаной проволоки в стали с пластической двойной связью

1.

JK Хван, Матер.Sci. Англ. А 711 , 156 (2018)

CAS Google Scholar

2.

Р. Янков, J. Mater. Процесс. Technol. 142 , 355 (2003)

Google Scholar

3.

F. Lambiase, A.D. Ilio, J. Manuf. Процесс. 14 , 208 (2012)

Google Scholar

4.

Т. Иноуэ, Ф. Инь, Ю.Кимура, Матер. Sci. Англ. А 466 , 114 (2007)

Google Scholar

5.

Ф. Инь, Т. Ханамура, Т. Иноуэ, К. Нагаи, Metall. Матер. Пер. А 35А , 665 (2004)

CAS Google Scholar

6.

Т. Иноуэ, Ф. Инь, Ю. Кимура, К. Цузаки, С. Очиаи, Metall. Матер. Пер. А 41А , 341 (2010)

CAS Google Scholar

7.

С. Торизука, Э. Мурамацу, С.В.С.Н. Мурти, К. Нагаи, Scr. Матер. 55 , 751 (2006)

КАС Google Scholar

8.

Ю.С. Ой, И. Сын, К. Юнг, Д. Ким, Д.Л. Ли, Ю. Im, Mater. Sci. Англ. А 528 , 5833 (2011)

CAS Google Scholar

9.

T. Lee, C.H. Парк, С.Ю. Ли, И. Сын Д. Ли, К.С.Ли, Met. Матер. Int. 18 , 391 (2012)

КАС Google Scholar

10.

Ю.С. Чун, Дж. Ли, К.М. Бэ, К. Prak, C.S. Lee, Scr. Матер. 67 , 681 (2012)

КАС Google Scholar

11.

T. Lee, M. Koyama, K. Tsuzaki, Y.H. Ли, К.С.Ли, Mater. Lett. 75 , 169 (2012)

КАС Google Scholar

12.

Т. Мукаи, Х. Сомекава, Т. Иноуэ, А. Сингх, Scr. Матер. 62 , 113 (2010)

КАС Google Scholar

13.

T. Lee, K.T. Парк, Д.Дж. Ли, Дж. Чжон, С. О, Х.С. Ким, Ч. Парк, К.С.Ли, Mater. Sci. Англ. А 648 , 359 (2015)

CAS Google Scholar

14.

G. Krallics, J. Gubicza, Z. Bezi, I. Barkai, J. Mater. Процесс. Technol. 214 , 1307 (2014)

КАС Google Scholar

15.

J. Lee, J. Park, H. Jeong, Mater. Lett. 222 , 122 (2018)

КАС Google Scholar

16.

J.G. Ким, М. Латыпов, Д. Ли, Х.Г. Чжон, Дж. Б. Ли, С. Ли, Х.С. Ким, Металл. Матер. Пер. А 46 , 260 (2014)

Google Scholar

17.

C. Vallellano, P.A. Cabanillas, F.J. Garcia-Lomas, J. Mater. Процесс. Technol. 195 , 63 (2008)

КАС Google Scholar

18.

М. Каземинежад, А. Карими Тахери, Матер. Des. 26 , 99 (2005)

Google Scholar

19.

М. Каземинежад, А. Карими Тахери, J. Mater. Процесс. Technol. 160 , 313 (2005)

КАС Google Scholar

20.

М. Каземинежад, А. Карими Тахери, А.К. Tieu, J. Mater. Процесс. Technol. 200 , 325 (2008)

КАС Google Scholar

21.

T. Masse, Y. Chastel, P. Montmitonnet, C. Bobadilla, N. Persem, S. Foissey, J. Mater.Процесс. Technol. 211 , 103 (2011)

КАС Google Scholar

22.

Х. Уцуномия, П. Хартли, И. Пиллинджер, Дж. Мануф. Sci. Англ. 123 , 397 (2001)

Google Scholar

23.

A. Parvizi, B. Pasoodeh, K. Abrinia, H. Akbari, J. Mater. Процесс. Technol. 20 , 245 (2015)

Google Scholar

24.

М. Каземинежад, А. Карими Тахери, Матер. Lett. 60 , 3265 (2006)

КАС Google Scholar

25.

М. Каземинежад, А. Карими Тахери, Матер. Des. 28 , 2047 (2007)

КАС Google Scholar

26.

М. Каземинежад, А. Карими Тахери, J. Mater. Процесс. Technol. 202 , 553 (2008)

КАС Google Scholar

27.

T. Masse, Y. Chastel, P. Montmitonnet, C. Bobadilla, N. Persem, S. Foissey, Int. J. Mater. Форма. 5 , 129 (2012)

Google Scholar

28.

J.K. Хван, И. Йи, И. Сын, J.Y. Ю, Б. Ким, А. Заргаран, Н.Дж. Ким, Mater. Sci. Англ. А 644 , 41 (2015)

CAS Google Scholar

29.

J.K. Хван, И. Сын, J.Y. Ю, А. Заргаран, Н.Дж. Ким, Met. Матер. Int. 21 , 815 (2015)

КАС Google Scholar

30.

O. Bouaziz, S. Allain, C.P. Скотт, П. Кьюги, Д. Барбье, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 15 , 141 (2011)

КАС Google Scholar

31.

О. Грассель, Л. Крюгер, Г. Фроммейер, Л.В. Мейер, Int. J. Plast. 16 , 1391 (2000)

КАС Google Scholar

32.

Д. Барбье, Н. Гей, С. Аллен, Н. Боццоло, М. Гумберт, Mater. Sci. Англ. А 500 , 196 (2009)

Google Scholar

33.

J.E. Jin, Y.K. Ли, матер. Sci. Англ. А 527 , 157 (2009)

Google Scholar

34.

H. Idrissi, K. Renard, D. Schryvers, P.J. Jacques, Scr. Матер. 63 , 961 (2010)

КАС Google Scholar

35.

О.А. Zambrano, J. Mater. Sci. 53 , 14003 (2018)

КАС Google Scholar

36.

J.E. Jung, J. Park, J. Kim, J.B. Jeon, S.K. Ким, Ю. Чанг, Мет. Матер. Int. 20 , 27 (2014)

КАС Google Scholar

37.

Z.C. Луо, M.X. Huang, Scr. Матер. 142 , 28 (2018)

КАС Google Scholar

38.

K.H. Итак, J.S. Ким, Ю.С. Чун, К. Парк, Ю.К. Ли, К.С.Ли, ISIJ Int. 49 , 1952 (2009)

КАС Google Scholar

39.

J.K. Hwang, J. Mater. Sci. 54 , 8743 (2019)

КАС Google Scholar

40.

А. Саид-Акбари, Дж. Имлау, У. Прахл, В. Блек, Металл. Матер. Пер. А 40 , 3076 (2009)

Google Scholar

41.

J.E. Jin, Y.K. Ли, Acta Mater. 60 , 1680 (2012)

КАС Google Scholar

42.

J.T. Бенцинг, В.А.Полинг, Д.Т. Пирс, Дж. Бентли, К.О. Финдли, Д. Раабе, Дж. Э. Виттиг, Mater. Sci. Англ. А 711 , 78 (2018)

CAS Google Scholar

43.

H.K. Ян, З.Дж. Чжан, Ю.З. Тиан, З.Ф. Чжан, Матер. Sci. Англ. А 690 , 146 (2017)

CAS Google Scholar

44.

С.Ю. Ли, С.И.Ли, Б. Хван, Mater. Sci. Англ. А 711 , 22 (2018)

CAS Google Scholar

45.

H.K. Ян, З.Дж. Чжан, З.Ф. Чжан, Матер. Sci. Англ. А 622 , 184 (2015)

CAS Google Scholar

46.

A.S. Hamada, A. Kisko, A. Khosravifard, M.A. Hassan, L.P. Karjalainen, D. Porter, Mater. Sci. Англ. А 712 , 255 (2018)

CAS Google Scholar

47.

З.Ю. Лян, X. Ван, W. Huang, M.X. Хуанг, Acta Mater. 88 , 170 (2015)

КАС Google Scholar

48.

H.K. Ян, З.Дж. Чжан, Ф. Донг, Q.Q. Дуань, З.Ф. Чжан, Матер. Sci. Англ. А 607 , 551 (2014)

CAS Google Scholar

49.

G. Joo, H. Huh, Int. J. Mech. Sci. 146–147 , 432 (2018)

Google Scholar

50.

J.G. Эом, Ю. Сын, С. Чон, С. Ан, С. Янг, Д.Дж. Юн, М. Джоун, Матер. Des. 54 , 1010 (2014)

КАС Google Scholar

51.

S.L. Семятин, Дж. Йонас, Формуемость и обрабатываемость металлов: пластическая неустойчивость и локализация потока , т. 71 (Американское общество металлов, США, 1984)

Google Scholar

52.

Б.Карлссон, J. Mater. Процесс. Technol. 73 , 1 (1998)

Google Scholar

53.

М. Каземинежад, А. Карими Тахери, J. Mater. Процесс. Technol. 171 , 253 (2006)

КАС Google Scholar

54.

K. Jeong, J.E. Jin, Y.S. Юнг, С. Канг, Ю.К. Ли, Acta Mater. 61 , 3399 (2013)

КАС Google Scholar

55.

А.Дж. Шварц, М. Кумар, Б.Л. Адамс, Д. Поле, дифракция обратного рассеяния электронов в материаловедении, 2-е изд. (Springer, 2009) стр. 251–262

56.

B.W. Уильямс, C.H.M. Симха, Н. Абедраббо, Р. Майер, М.Дж. Уорсвик, Int. J. Impact Eng. 37 , 652 (2010)

Google Scholar

57.

З. Вусатовски, Основы прокатки (Pergamon Press, Лондон, 1969), стр. 87–107

Google Scholar

58.

Х. С. Ким, М. Seo, S.I. Hong, Mater. Sci. Англ. А 291 , 86 (2000)

Google Scholar

(PDF) Пластическая деформация 2D смятой проволоки

Пластическая деформация 2D смятой проволоки 2

1. Введение

В последние два десятилетия смятые поверхности вызывают повышенный интерес

в теоретической и прикладной физике в отношении фракталов, механических свойств,

нетривиальных законов масштабирования, процессов упаковки, аномальной релаксации, конденсации напряжений,

среди других аспектов [1–14].С другой стороны, неоднородные структуры из скомканных

проволок с квазиодномерной топологией изучены гораздо меньше. Однако известно, что

плохо определенные процедуры сжатия проволок в трехмерном пространстве дают

начало надежным законам масштабирования для этого типа неупорядоченной системы [15]. Только недавно

жестких, некомпактных, неоднородных смятых структур из проволок круглой формы были

, полученные в двух измерениях (коротко, 2D-CW) из процессов упаковки одного слоя из

проволочных каналов, введенных в квазизамещение. двумерный резонатор [16–22].В частности,

в первых исследованиях 2D смятых структур использовались проволоки из меди или стали и

лески для ловли рыбы из нейлона [16,17, 19], которые дают начало квазиобратимым или почти идеально

обратимым структурам упаковки. петли типа, показанного на рисунке 1 (а). Упомянутая здесь степень обратимости

может быть оценена, например, по степени извлечения

или разматывания проволоки при удалении ограничительной стенки полости.Таким образом, значительная упругая энергия

остается в полости в различной степени после длительного периода

, если для создания смятых структур используются проволоки из этих материалов.

Низкоразмерная упаковка упругой проволоки в квазидвумерной полости круглой или квадратной формы

порождает сложные конфигурации каскада петель с фрактальной размерностью

D = 1,9 ± 0,1, полученной в результате подсчета ящиков и масса-радиус

измерений [16]. Хотя масса проволоки в этих неоднородных упаковочных структурах

распределяется в по существу двумерной опоре, с практической точки зрения

максимальная фракция упаковки, наблюдаемая внутри полости, значительно меньше, чем

единиц. Фактически, оно близко к 0,15 (то есть намного меньше, чем типичная фракция упаковки

0,82-0,84, полученная при случайной плотной упаковке дисков), независимо от материала

проволоки, угла, образованного между каналами впрыска, и другие подробности [16,17,19].

Кроме того, в настоящей работе используются пластиковые проволоки из сплава Pb0.40Sn0.60,

, которые, в свою очередь, дают начало сильно необратимым структурам 2D-CW типа

, представленным на рисунке 1 (б). . По сравнению с эластичным корпусом смятые структуры

пластиковой проволоки имеют как более высокую степень упаковки (в наших экспериментах она составляет

, близкую к 0,30), так и различную морфологию для отдельных петель, а также для

.

неоднородное распределение петель, как будет подробно описано в следующем разделе.Помимо присущего ему

его внутреннего интереса, низкоразмерные структуры из смятых проводов, в принципе, могут быть связаны с важными темами прикладной физики, такими как, например, самоизбегающие прогулки

и конфигурации полимеров на плоскости [23], или со случайными сетчатыми мотивами атомов

или молекул, адсорбированных на твердых поверхностях [24]. Кроме того, скомканные проволоки могут представлять интерес для изучения упаковки генетического материала в хромосомах и вирусных капсидах

[21], а также для описания статистических аспектов извилистых нанотрубок в плоской, ограниченной геометрии

[25].

В этой статье с помощью экспериментов и масштабных аргументов изучается пластик.

Что делать, когда происходит деформация материала электроэрозионной резки?

1. Проблемы с сырьем для проволоки EDM

Поскольку сам продукт подвергается нагрузкам, резка обязательно нарушит исходный баланс напряжений и достигнет нового баланса после деформации. И поскольку напряжение меняется, деформация будет другой, что похоже на раскол бамбука посередине, обе половинки согнуты, но есть большая часть, которая меньше изгибается, а другая небольшая часть изгибается сильнее.Электроэрозионная обработка проволочной резкой — это то же самое, но деформация небольшая и находится в пределах конечного диапазона точности, и обработка успешно завершена.

Напряжение присуще металлическому материалу и будет следовать за увеличением прочности и твердости продукта, что является своего рода силой упругости, которая временно обеспечивает баланс. Следовательно, чем тверже материал при закалке, тем больше деформация после резки. Материал продаваемых электроэрозионных станков требует повторной ковки и однородной структуры перед закалкой.А перед закалкой удаляется большое количество припуска на механическую обработку и большие куски отходов, то есть часть собственного напряжения, которая временно поддерживает материальный баланс, в основном удаляется во время закалки. После закалки обрезается та небольшая часть, где достигается баланс напряжений. Таким образом, деформация, вызванная устройством для резки проволоки, будет намного меньше.

Что делать, если перед закалкой не производится резка и не удаляется лишний материал? Далее в процессе электроэрозионной обработки проволоки необходимо снять напряжение и снять запас.Во-первых, это черновой вариант. Рассчитайте оставшееся количество, установите патрон и сначала отрежьте большую часть оставшегося количества. Затем мы должны получить заготовку с формой, очень близкой к окончательному шаблону, и новую заготовку, которая больше не будет сильно деформироваться. И прикрепите его с помощью высокотемпературной и низкотемпературной обработки старением, проблема деформации материала может быть полностью решена.

2. Форма проволоки EDM

Из-за особой тонкой формы продукт также будет вызывать деформации, такие как пуансон штампа секундной стрелки часов, штамп и пуансон штампа пружинного зажима, они оставят небольшую узкую полоску на большом куске заготовки и сделают заготовку полностью деформированной, не говоря уже о нескольких, максимум дюжине, разрешенных для заполнения зазора. Для продуктов, которые легко деформируются из-за своей формы, мы должны предварительно обработать заготовки, что означает, что мы должны переработать их в полуфабрикаты с очень небольшим запасом перед закалкой. После этого продукты полностью деформируются в процессе закалки, выбирают маршрут резки и определяют положение зажимного патрона, когда мы используем проволочно-отрезной станок, такой как наш проволочно-отрезной станок DK7732. Тогда мы можем быть уверены в получении качественных запчастей.

3. Проблема входа резки проволоки EDM

Станок для резки проволоки также будет иметь заметное явление в деформации материала, то есть вход резки не может быть закрыт.Во многом это связано с тем, что прижимная пластина не нажата в правильном положении, а вход и выход не раздавлены. В процессе резки вход претерпел определенное смещение в результате деформации. Хотя координаты вернулись в исходное положение, вход уже сместился, в результате чего ступеньки у входа оказались не в том месте. На получение бракованного товара уходило много времени. Это требует полного понимания деформации материала, соответствующих мер на ранней стадии и соответствующих методов резки.

Что такое модуль Юнга?

Каждый раз, когда вы едете по дороге и видите подвешенные электрические кабели, вы наблюдаете модуль Юнга в действии. Поднятые электрические провода имеют высокий модуль упругости и сохраняют свою форму даже при высоком давлении воздушной подвески и погодных условий.

Объяснение модуля Юнга

Модуль Юнга / начальный модуль упругости — это начальная часть кривой напряжения / деформации и описывает способность проволоки, кабеля, пряжи или нити противостоять упругой деформации под нагрузкой.Он описывает склонность материала сохранять свою форму, даже когда он растягивается, растягивается, скручивается или сжимается.

Когда материал имеет высокий модуль упругости, даже при экстремальной деформации материал сопротивляется первоначальной силе и хорошо восстанавливается. Для материала с более низким модулем упругости деформация вызывает напряжение и создает риск разрушения, что показано на приведенной ниже кривой зависимости напряжения от деформации.

Отношение напряжения к деформации — это модуль упругости — жесткость, только напряжение, определяет прочность материала.Жесткость измеряет сопротивление упругой деформации, тогда как прочность измеряет, какое напряжение может выдержать материал до того, как произойдет остаточная деформация или разрушение.

Сила и деформация

Существует также проблема необратимой деформации. Пряжа с высоким модулем упругости может выдерживать большую начальную силу даже при многократных действиях давления и разрыва, не проявляя при этом необратимой деформации своей формы.

Пряжа с низким модулем упругости не такая упругая. Даже когда сила спадает, материал с низким модулем упругости с трудом восстанавливается и снова принимает форму.

Вернемся к нашему примеру с подвесными силовыми кабелями. Легко понять, почему пряжа с высоким модулем упругости предпочтительнее в проволочной и кабельной промышленности, где безопасность коммунальных служб и населения всегда вызывает беспокойство.

Высокомодульное армирование предотвращает провисание антенных кабелей из-за проскальзывания от длительной нагрузки, а также помогает противостоять ветреным условиям. При армировании с низким модулем упругости кабели не будут столь устойчивы к сильным ветрам и могут растянуться достаточно далеко, чтобы ударить автомобиль или человека поблизости или даже сломаться, что приведет к простою электросети, провисание в такой степени наверняка повлияет на характеристики передачи кабеля в вопрос как стекло треснуло бы.

Высокомодульные материалы

Высокий модуль упругости является предпочтительным для широкого спектра промышленных и коммерческих материалов с целью обеспечения упругости, безопасности и надежности. Из-за более желательных характеристик растяжения для конкретных применений варианты высокомодульного материала часто бывают более дорогими, чем стандартные материалы модуля упругости, и могут быть не столь легкодоступными.

Например, DuPont ™ Kevlar® Para-Aramid — это волокно, которое бывает как стандартного, так и высокомодульного.Хотя обе разновидности имеют схожий основной химический состав, точку плавления, температуру разложения, удельный вес и прочность на разрыв, тем не менее, более высокий модуль упругости наряду с более низким удлинением при разрыве являются желательными свойствами, основанными на конечном использовании.

Высокомодульная пряжа часто является лучшим выбором для любого приложения, несущего нагрузку или силового элемента, где будет постоянная нагрузка на конечный продукт.

Следующие преимущества делают желательным высокомодульный арамид :

• Устойчивость к погодным и экологическим воздействиям
• Сохранение прочности при статических и постоянных нагрузках
• Долговечность установок, особенно проводов и кабелей
• Прочность, в пять раз превышающая фунт стали на фунт
• Прочный, но не громоздкий
• Стабильно без разложения в широком диапазоне температур
• Низкая воспламеняемость и отсутствие температуры плавления

Термины, относящиеся к модулю Юнга

Вот краткое руководство по некоторым терминам, которые часто используются при обсуждении модуля Юнга.

Напряжение : Напряжение, создаваемое приложением продольной нагрузки.

Деформация : изменение длины из-за напряжения, действующего параллельно продольной оси материала.

Ползучесть : Неустранимое повреждение, связанное со временем, из-за длительного напряжения.

Усталость : Усталость — это ослабление материала из-за повторяющихся нагрузок.

Жесткость : Жесткий материал имеет высокий модуль Юнга.

Деформация : Это деформация, также известная как пластическая деформация, происходит под напряжением.

Предел упругости : это предел, за которым материал деформируется.

Податливость : Сразу за пределом упругости наблюдается остаточная деформация, известная как податливость.

Деформационное упрочнение : Помимо текучести, это максимальное или предельное напряжение.

Разрушение : За пределами предельного напряжения находится точка разрушения или разрушения.

Модуль определенного текстильного волокна всегда можно измерить и обычно выражается в граммах-силе / денье (гс / ден).

Если вам нужна дополнительная информация и совет по выбору промышленной пряжи с правильным модулем упругости, Service Thread обрабатывает широкий спектр волокон и предлагает продукты с различными физическими свойствами. Чтобы узнать, что лучше всего подойдет для вашего приложения, свяжитесь с нашими экспертами для получения подробной информации.

EngArc — P — Статически неопределенное натяжение проводов с деформацией

EngArc — P — Статически неопределенное натяжение проводов с деформацией

---

Статически неопределенное натяжение проводов с деформацией

---

Необходимые знания
Общие знания статики
Деформация из-за осевой нагрузки

Проблема
Жесткий стержень ABC подвешен на трех тросах из того же материала. Площадь поперечного сечения провода B равна одной трети площади поперечного сечения проводов A и C . Определите натяжение в каждой проволоке, вызванное нагрузкой P .

Решение
(Это известно как статически неопределенная проблема)

Проблема подразумевает, что силы в A , B и C должны быть найдены в единицах P . Поэтому силу P можно считать известной величиной.Затем нужно найти три неизвестных. Это означает, что требуются три уравнения.

Первые два уравнения взяты из статики:

Уравнение 1 — баланс сил

(уравнение1) P = P _A + P _B + P _C

Уравнение 2 — баланс момента

∑ M _C = 0 = 0,5 LP = LP _B + 2 LP _A

с L с отменить:

(уравнение 2) 0.5 P = P _B + 2 P _A

Уравнение 3 — деформация

Третье уравнение требует немного здравого смысла.

Третье уравнение должно быть своего рода соотношением между деформациями проводов. Но он нигде не закреплен, точки поворота нет. Но поскольку стержень жесткий, деформации можно рассматривать как таковые:

, что означает, что:

(Eq3 *) δ _A + δ _C = 2 δ _B

А, используя уравнение деформации от осевой нагрузки:

L , A и E отменяются, поэтому:

, подставив эти значения в (Eq3 *), получим уравнение 3:

(уравнение 3) 0.3333 P _A + 0,3333 P _C = 2 P _B

Три уравнения, три неизвестных, задача решаема.

Далее следует только базовая замена:

из уравнения 2:

P _B = 0,5 P -2 P _A

из уравнения 3:

P _C = 6 P _B — P _A

Объединение двух предыдущих уравнений:

P _C = 3 P — 12 P _A — P _A = 3 P — 13 P _A

Подставляя для P _B и P _C в уравнение 1:

П _А + 0. 5 P — 2 P _A + 3 P — 13 P _A = P

и решение для P _A в терминах P :

-14 P _A + 3,5 P = P

14 P _A = 2,5 P

P _A = 0,17857 P

P _B = 0.5 -пол. — 0,35714 — пол. -пол.

P _B = 0,14286 P

0,17857 P + 0,14286 P + P _C = P

P _C = 0,67857 P

Можно проверить, удовлетворяют ли эти значения трем уравнениям.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings. ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.ПРОДУКТЫ}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article. content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}} .