ABSTRACTThe study of die geometry i

ABSTRACT

The study of die geometry is vital in determining the surface and mechanical properties of drawn wires, and consequently, their application. In this work, annealed electrolytic copper wire (ETP), with 0.5 mm original diameter was reduced by 19% in dies with 2β = 10º and 18º and Hc = 35 and 50%. The best experimental results were then studied by the Finite Element Method to simulate residual stress distribution. The experimental results show that the friction coefficient decreases as the wire drawing speed increases, and that low 2β and Hc values bring about the most favorable wiredrawing conditions. The simulation shows a variation in the axial and radial tensions, both for the compression and traction stresses on all regions during the wire drawing process. In conclusion, the influence of the internal die geometry on the drawn wire is clarified.

Keywords: tribology, finite element method, wiredrawing, die geometry





1. Introduction

The drawing process is used for the production of bars, wires and tubes, in which good quality surface and mechanical properties of the final products comply with specifications. Consequently, it is necessary to understand the behavior of the material during the process, which depends on several factors, such as die geometry, initial material properties, lubricant, drawing speed and the interaction of all these factors to reach the ideal process condition.

A forecast of the wire mechanical properties is obtained through the Finite Element Method (FEM) numerical analysis of the variation of wire stress curves during the wiredrawing process. The main advantage of the FEM is the capability of obtaining detailed information about the deformation mechanisms such as velocity, shapes, strains, stress curves, temperatures, or distribution of contact pressure. Some disadvantages, however, are the necessity of intense familiarity with the software program used and the investment in both: hardware and software1.

1.1. Wiredrawing process

The wiredrawing is a plastic metal forming process, generally performed at cold working conditions, in which a suitably clean and lubricant coated wire is pulled through a die, which is a rigid tool with wear resistant surface. The longitudinal section of the die reduction region is shown in Figure 1.








This process is a complex interaction of many parameters1,2, defined by:

• Wire properties (yield stress, elastic modulus, strain rate, strain hardening);
• Lubricant (friction coefficient, viscosity, surface treatment); and
• Die geometry (reduction angle, bearing region length, reduction area, and material).
The above mentioned parameters control the material deformation during the wiredrawing process, and consequently, the stress distribution through the cross section of the drawn wire. With the correct parameter control, increased productivity and die life expectancy, as well as the wire breaking reduction will take place throughout the process. The parameter control also defines the wire properties such as good torsion resistance, tensile strength and rupture resistance3.

Different zones through the hole, as shown in Figure 2, constitute the die inside geometry: entrance zone (I), reduction zone (II), bearing zone (III) and exit zone (IV). The internal die geometry and mainly the reduction zone constitute the most important condition4, for it is where the working angle (2β) is defined. When the compression stress is applied, the friction must be minimized, thus reducing the die wear. The friction between the wire and the die interfaces is modeled by Coulomb's coefficient (µ). Another important zone is the bearing cylindrical zone (Hc), which accounts for calibrating the wire dimension.








During cold wiredrawing, there will always be internal stress of different signs and magnitude. Macroscopic residual stress is created by heterogeneous material flow. The stress distribution on cross and longitudinal sections in the wire must be in equilibrium. The macroscopic internal stress state in the drawn material is determined by metal forming conditions at each reducing pass5. The stress analyses of deforming distribution can be conducted to determine stress variation in the material during the wiredrawing process as the residual stress values in the drawn material vary6. These analyses are very important in the wiredrawing process optimization with multiple dies, considering low possible contact forces and low values of internal and residual stresses, thus making the wiredrawing process more reliable.

This work presents results obtained in an experimental wiredrawing process, where the influence of the die geometry and the process parameters (velocity, wiredrawing force, and friction coefficient) in the radial and axial stress distributions on the deformation zone when 2β = 10º and 18º are studied.

The Finite Element Method (FEM) was used to determine the data variation and parameters research that cannot be experimentally obtained, and to provide numerical solutions, material flow curves, die stress and residual stress distributions in the drawn wire7.



2. Materials and Methods

Drawing of annealed electrolytic (ETP) copper wire, with 0.5 mm of original diameter, was carried out on a single die at velocities ranging from 1 to 23 m/s. A 19% reduction of the total cross section was used and the final diameter was 0.45 mm, in one pass. Four sets of experimental material were produced using different geometry dies (2β + Hc). The water soluble commercial lubricant E-505/N was used in the experimental procedure. The friction coefficient (µ) was calculated by an upper limit method, by means of Equation 1 by Avitzur8, in which the wiredrawing force values were used. A 0.5 mm diameter wire was used in obtaining the stress in Equation 1.



The dies used for the wiredrawing test (Figure 2) had 10º and 18º 2β angles, and the lengths of Hc were 35% (1035, 1835) and 50% (1050, 1850) of the wire final diameter (0.45 mm). The 2β angles were maintained in the simulation for Hc 35% (1035, 1835), for such configuration presented superior experimental results.

In this paper, the finite-element solver9 MARC® 2001 with graphical interface PATRAN® 2003 r3 was used for the simulation of a wire drawing process to predict the distribution of residual stresses in drawn wires. Because of the axial symmetry in the drawing process, an axi-symmetric two-dimensional model was established to simulate the deformation. The workpiece consisted of 10 four-node-elements in the radial direction and 52 elements in the axial direction. The assumed hypotheses in the simulation are: i) the dies are rigid and the effect of friction between the die and the workpiece is modeled by Coulomb´s coefficient (µ = 0.1071), and ii) the wire is isotropic and non-linear elastic-plastic with an elastic modulus of 140 GPa and a Poisson´s ratio of 0.33. The Von Mises yield criterion was used to describe the plastic behavior of the material.



3. Results and Discussion

Figures 3a and 3c show the results of the performed experiments and Figures 3b and 3d show the friction coefficients obtained through Avitzur (Equation 1).

Through the analysis of Figure 3 (b and d), the reduction of the wiredrawing force and the resulting reduction of the friction coefficient while increasing the speed were estimated. Such phenomena take place because the lubricant haulage increases at an enhanced velocity caused by the wedge effect between the deformation angle (2β) and the moving wire surface.

Figure 3 (a and c) show that the experiments in which 2β is set at 10º the wiredrawing force is lower within the whole range of velocities used in the experiments. The influence of the bearing cylindrical region (Hc) on the wiredrawing force is made evident when 2β is set at 18º and Hc at 35 and 50% of the final diameter. The results show a decrease in the wiredrawing force for all speeds tested.

The radial and axial stress simulations (Figures 4 and 5 respectively) carried out in order to identify the best performing configuration. The simulations were performed in three distinct points across the wire while it passed through the die: i) surface region, (node 580); ii) intermediate region (node 315); and iii) central region (node 50), as shown in Figure 2.

The variations found in the entrance region (region I) show the existence of redundant work (Figure 4), which occurs due to the coming together of the wire and the deformation angle (2β). Redundant work appears at 2 distinct intensities when 2 different 2β types are utilized, intensified when 2β is increased from 10º to 18º. In the deformation region (region II), radial compression increases for all nodes. The wire surface (node 580-zone II) is more compressed than other regions due to the wiredrawing die compression force on the outer layer of the wire. The influence of the deformation angle is apparent on the various layers of the wire. The trend is the lower the 2β value, the lower the compression variation.

In the bearing region (region III), node 580 presents a change from compression stress to traction stress when 2β = 18º. The residual stress found in exit zone (region IV) shows its importance for the equilibrium of the compression and traction tensions. The simulation shows unevenness in the deformation, on several layers of the wire, caused by the wiredrawing die geometry. The stress values were much higher when the wiredrawing was performed dies with 2β =10º. The results show the influence of the wiredrawing dies on the outer layers, and the consequent importance of lubrication in the reduction of friction coefficient between the wire and the die, for which the consequences are maintenance and the increase of die durability.

From the assessment of axial tensions in region I (Figure 5), redundant work was identified at a lower intensity when 2β is set at a lower value, due to the enabling of the wire flowing.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อวิชาเรขาคณิตตายมีความสำคัญในการกำหนดพื้นผิว และคุณสมบัติทางกลของวาดลวด และดังนั้น สมัคร ในงานนี้ annealed electrolytic ลวดทองแดง (ETP) มีเส้นผ่านศูนย์กลางมม.เดิมถูกลดลง 19% ในตายกับ 2β 0.5 = 10º และ 18º และ Hc = 35 และ 50% ผลทดลองส่วนถูกศึกษา โดยวิธีการองค์ประกอบจำกัดการจำลองการกระจายความเครียดเหลือแล้ว ผลการทดลองแสดงว่า ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานลดลงเป็นการเพิ่มความเร็วในการวาดลวด และ 2β ที่ต่ำ และค่า Hc นำเงื่อนไข wiredrawing มากที่สุด การจำลองแสดงการเปลี่ยนแปลงในแกน และรัศมีความตึงเครียด ทั้ง สำหรับการบีบอัดและลากความตึงเครียดในภูมิภาคทั้งหมดในระหว่างกระบวนการวาดลวด เบียดเบียน อิทธิพลของเรขาคณิตตายภายในบนเส้นลวดออกเป็นขึ้คำสำคัญ: tribology วิธีไฟไนต์ wiredrawing เรขาคณิตตาย 1. บทนำการวาดภาพใช้สำหรับการผลิต สายไฟ และ ท่อ คุณภาพที่ผิว และกลสมบัติของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายให้สอดคล้องกับข้อกำหนด ดังนั้น จำเป็นต้องเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุในระหว่างกระบวนการ ซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่นเรขาคณิตตาย คุณสมบัติของวัสดุเริ่มต้น น้ำมันหล่อ ลื่น การวาดภาพความเร็วและการโต้ตอบของปัจจัยเหล่านี้ทั้งหมดถึงเงื่อนไขกระบวนการเหมาะการคาดการณ์ของคุณสมบัติทางกลของลวดได้รับผ่านการวิเคราะห์เชิงตัวเลขวิธีการองค์ประกอบจำกัด (FEM) ของการเปลี่ยนแปลงของเส้นลวดโค้งความเครียดระหว่าง wiredrawing ประโยชน์หลักของ FEM มีความสามารถในการรับข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับกลไกการแมพเช่นความเร็ว รูปร่าง สายพันธุ์ เส้นโค้งความเครียด อุณหภูมิ หรือการกระจายความดันที่ติดต่อ ข้อเสียบางอย่าง แต่ มีการรุนแรงความคุ้นเคยกับโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่ใช้และการลงทุนทั้งใน: ฮาร์ดแวร์และ software11.1. wiredrawing กระบวนการการ wiredrawing เป็นกระบวนการ ดำเนินการที่เย็นสภาพการทำงาน ที่เหมาะสมสะอาด และหล่อลื่นลวดเคลือบถูกดึงผ่านชีวิต ซึ่งเป็นเครื่องมือที่แข็งกับผิวทนสวมใส่โดยทั่วไปการขึ้นรูปโลหะพลาสติก ส่วนระยะยาวของภูมิภาคลดตายจะแสดงในรูปที่ 1 กระบวนการนี้เป็นการโต้ตอบที่ซับซ้อนของหลาย parameters1, 2 กำหนดโดย:•ลวดคุณสมบัติ (ผลตอบแทนโมดูลัสยืดหยุ่น ความเครียด สายพันธุ์อัตรา สายพันธุ์แข็ง); •น้ำมันหล่อลื่น (สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ความหนืด ผิว); และ •ตายเรขาคณิต (ลดมุม ตลับลูกปืนความยาวของภูมิภาค ลดพื้นที่ และวัสดุ)พารามิเตอร์ที่กล่าวควบคุมแมพวัสดุในกระบวนการ wiredrawing ดังนั้น การกระจายความเครียดผ่านส่วนขนลวดวาด ควบคุมพารามิเตอร์ที่ถูกต้อง ผลผลิตเพิ่มขึ้น และ ตายอายุขัย เป็นสาย ทำลายลดจะเกิดขึ้นตลอดกระบวนการ ควบคุมพารามิเตอร์ยังกำหนดคุณสมบัติลวดความต้านทานแรงบิดดี แข็งแรง และแตก resistance3โซนต่าง ๆ ผ่านรู ดังที่แสดงในรูปที่ 2 เป็นตายภายในเรขาคณิต: โซนเข้า (I) โซนลดลง (II), แบริ่งโซน (III) และออกจากโซน (IV) ตายภายในเรขาคณิตและส่วนใหญ่โซนลดเป็น condition4 สำคัญที่สุด เป็นที่กำหนดมุมการทำงาน (2β) เมื่อมีใช้ความเครียดอัด แรงเสียดทานที่ต้องถูกย่อ ลดสวมตาย แรงเสียดทานระหว่างสายและอินเทอร์เฟซการตายถูกจำลอง โดยสัมประสิทธิ์ของ Coulomb (เขต) โซนสำคัญอื่นคือ ปืนกระบอกโซน (Hc), การบัญชีสำหรับการปรับเทียบขนาดลวด ในช่วงเย็น wiredrawing เสมอจะมีความเครียดภายในของสัญญาณแตกต่างกันและขนาด ความเครียดเหลือ macroscopic สร้าง โดยขั้นตอนวัสดุแตกต่างกัน การกระจายความเครียดในส่วนระยะยาวในสายและขนต้องสมดุลกัน สถานะความเครียดภายใน macroscopic ในวัสดุวาดจะถูกกำหนด โดยโลหะที่เป็นเงื่อนไขที่แต่ละ pass5 ลดลง สามารถดำเนินการวิเคราะห์ความเครียดของการเปลี่ยนรูปการกระจายเพื่อกำหนดปรับความเครียดในวัสดุระหว่าง wiredrawing กับค่าความเครียดตกค้างใน vary6 วัสดุวาด วิเคราะห์เหล่านี้มีความสำคัญมากในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ wiredrawing มีหลายตาย พิจารณากองติดต่อได้ต่ำสุดและค่าต่ำสุดของเครียดภายใน และส่วนที่เหลือ จึง ทำการ wiredrawing ให้น่าเชื่อถือมากขึ้นนำเสนองานนี้ผลลัพธ์ที่ได้ในกระบวนการ wiredrawing ทดลอง ที่อิทธิพลของรูปทรงเรขาคณิตตายและกระบวนการพารามิเตอร์ (ความเร็ว แรง wiredrawing และสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน) ในการกระจายความเครียดรัศมี และแกนในแมพที่โซนเมื่อ 2β = 10º และ 18º ได้ศึกษาการวิธีการองค์ประกอบจำกัด (FEM) ถูกใช้ เพื่อกำหนดรูปแบบข้อมูลและวิจัยพารามิเตอร์ที่ไม่ได้ experimentally และ เพื่อให้แก้ไขตัวเลข วัสดุไหลโค้ง ความเครียดตาย และการกระจายความเครียดตกค้างใน wire7 ออก 2. วัสดุและวิธีการรูปวาดของ electrolytic annealed (ETP) ลวดทองแดง กับ 0.5 mm ของเส้นผ่าศูนย์กลางเดิม ถูกดำเนินการบน die เดียวที่ตะกอนตั้งแต่ 1 ถึง 23 m/s ใช้ลด 19% ส่วนขนรวม และเส้นสุดท้าย 0.45 มม. หนึ่งผ่าน สี่ชุดทดลองวัสดุถูกผลิตโดยใช้รูปทรงเรขาคณิตต่าง ๆ ตาย (2β + Hc) ละลายน้ำลื่นค้าอี-505/N ถูกใช้ในขั้นตอนการทดลอง มีคำนวณค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (เขต) โดยวิธีการขีด โดย 1 สมการโดย Avitzur8 ซึ่งใช้ค่าแรง wiredrawing ลวดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.5 mm ใช้ในการรับความเครียดในสมการ 1ตายที่ใช้สำหรับการทดสอบ wiredrawing (รูปที่ 2) มีมุม 2β 10º และ 18º และความยาวของ Hc ได้ 35% (1035, 1835) และ 50% (1050, 1850) ของลวดเส้นสุดท้าย (0.45 mm) มุม 2β ได้รับการรักษาในการจำลอง Hc 35% (1035, 1835), สำหรับตั้งค่าคอนฟิกดังกล่าวนำเสนอผลการทดลองที่ห้องในเอกสารนี้ solver9 องค์ประกอบจำกัดมาร์ค® 2001 กับ r3 ส่วนติดต่อแบบกราฟิก PATRAN ® 2003 ถูกใช้สำหรับการจำลองขั้นตอนการวาดลวดเพื่อทำนายการกระจายของความเครียดตกค้างในวาดลวด เนื่องจาก มีสมมาตรตามแนวแกนในการวาด แบบจำลองสองมิติ axi สมมาตรได้ก่อตั้งขึ้นเพื่อจำลองการแมพ เทคโนโลยีประกอบด้วย 10 4 โหนองค์ประกอบทิศทางรัศมีและองค์ที่ 52 ในทิศทางตามแนวแกน มีสมมุติฐานสันนิษฐานในการจำลองสถานการณ์: ตาย i)จะแข็ง และผลของแรงเสียดทานระหว่างตายและขึ้นรูปชิ้นงานจะสร้างแบบจำลอง โดยสัมประสิทธิ์ Coulomb´s (เขต = 0.1071), และ ii) สาย isotropic และไม่ใช่เชิงยืดหยุ่นพลาสติกกับโมดูลัสความยืดหยุ่นของ 140 เกรดเฉลี่ยและอัตราส่วนในการใช้ Poisson´s 0.33 เกณฑ์ผลผลิต Mises ฟอนที่ใช้อธิบายพฤติกรรมของวัสดุพลาสติก 3. ผลลัพธ์ และสนทนาตัวเลข 3a และ c ที่ 3 แสดงผลการทดลองทำ และตัวเลข 3b และ 3d แสดงสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานได้ผ่าน Avitzur (สมการที่ 1)ผ่านการวิเคราะห์จากรูป 3 (b และ d), การลดลงของแรง wiredrawing และการลดผลของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานยังสามารถเพิ่มความเร็วได้ประมาณการ ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากเรือลากหล่อลื่นเพิ่มขึ้นในความเร็วเพิ่มขึ้นเกิดจากลิ่มผลระหว่างมุมแมพ (2β) และพื้นผิวลวดเคลื่อนรูปที่ 3 (a และ c) ที่บังคับการทดลองที่ 2β ไว้ที่ 10º wiredrawing มีต่ำกว่าภายในของตะกอนที่ใช้ในการทดลอง อิทธิพลของภูมิภาคทรงกระบอกของปืน (Hc) ในกองทัพ wiredrawing จะเห็นได้ชัดเมื่อ 2β ตั้งอยู่ที่ 18º และ Hc ที่ 35 และ 50% ของเส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้าย ผลลัพธ์แสดงลดลงแรง wiredrawing สำหรับความเร็วในการทดสอบทั้งหมดรัศมี และแกนจำลองความเครียด (ตัวเลข 4 และ 5 ตามลำดับ) มีออกเพื่อระบุส่วนการตั้งค่าคอนฟิก จำลองการดำเนินในจุดทั้งสามข้ามสายในขณะนั้นผ่านตาย: ฉัน) พื้นที่ผิว (โหน 580); ii) ภาคกลาง (โหน 315); และ iii) ภาคกลาง (โหน 50), เป็นแสดงในรูปที่ 2รูปแบบที่พบในภูมิภาคเข้า (ภูมิภาคฉัน) แสดงการดำรงอยู่ของงานซ้ำซ้อน (รูปที่ 4), ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากมากันของสายและมุมแมพ (2β) ทำงานซ้ำซ้อนปรากฏที่ปลดปล่อยก๊าซทั้ง 2 เมื่อ 2β แตกต่างกัน 2 ชนิดถูกนำมาใช้ intensified เมื่อ 2β เพิ่มขึ้นจาก 10º เพื่อ 18º ในภูมิภาคแมพ (ภาค II), รวมรัศมีเพิ่มขึ้นสำหรับโหนทั้งหมด ผิวลวด (โหนโซน 580 II) จะถูกบีบอัดมากขึ้นกว่าภูมิภาคอื่น ๆ เนื่องจากการบีบอัดตาย wiredrawing บังคับบนชั้นนอกของสาย อิทธิพลของมุมแมพจะเห็นได้ชัดในชั้นต่าง ๆ ของสาย แนวโน้มจะ 2β ต่ำกว่าค่า รูปแบบการบีบอัดต่ำลงในเรืองภูมิภาค (ภาค III), โหน 580 แสดง การเปลี่ยนแปลงจากความเครียดอัดลากความเครียดเมื่อ 2β = 18º ความเครียดตกค้างที่พบในโซนออก (ภาค IV) แสดงความสำคัญสำหรับสมดุลของความตึงเครียดที่บีบอัดและลาก การจำลองแสดงสีไม่สม่ำเสมอในแมพ ในหลายชั้นลวด เกิดจากรูปทรงเรขาคณิตตาย wiredrawing ค่าความเครียดได้สูงเมื่อ wiredrawing จะ ตายทำกับ 2β = 10º ผลลัพธ์แสดงอิทธิพลของตาย wiredrawing ชั้นนอก และความสำคัญของการหล่อลื่นในการลดสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างลวดตาย ซึ่งผลคือ การบำรุงรักษาและเพิ่มความทนทานตายตามมาจากการประเมินของแกนความตึงเครียดในภูมิภาค (รูปที่ 5), ซ้ำซ้อนทำงานที่ระบุที่ความเข้มต่ำเมื่อ 2β ตั้งไว้ที่ค่าต่ำ เนื่องจากการเปิดใช้งานของลวดไหล

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อการศึกษาของเรขาคณิตตายมีความสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติของพื้นผิวและทางกลของสายวาดและดังนั้นโปรแกรมของพวกเขา ในงานนี้ลวดทองแดงอบไฟฟ้า (ETP) โดยมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.5 มมเดิมลดลง 19% ในการตายด้วย2β = 10ºและ18ºและ Hc = 35 และ 50% ผลการทดลองที่ดีที่สุดของการศึกษาแล้วโดยองค์ประกอบ จำกัด วิธีการจำลองการกระจายความเค้นตกค้าง ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานลดลงเมื่อเพิ่มความเร็ววาดลวดและที่2βต่ำและค่า Hc นำมาเกี่ยวกับเงื่อนไขที่ดีที่สุด wiredrawing การจำลองแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในแนวแกนรัศมีและความตึงเครียดทั้งสำหรับการบีบอัดและแรงดึงเน้นในทุกภูมิภาคระหว่างขั้นตอนการวาดลวด สรุปได้ว่าอิทธิพลของรูปทรงเรขาคณิตตายภายในลวดดึงชี้แจง. คำสำคัญ: tribology วิธีองค์ประกอบ จำกัด , wiredrawing ตายเรขาคณิต1 การแนะนำขั้นตอนการวาดภาพที่ใช้สำหรับการผลิตของบาร์สายไฟและท่อที่พื้นผิวที่มีคุณภาพดีและสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายให้สอดคล้องกับข้อกำหนด ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุในระหว่างขั้นตอนซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการเช่นรูปทรงเรขาคณิตตายคุณสมบัติของวัสดุเริ่มต้นน้ำมันหล่อลื่น, การวาดภาพความเร็วและการทำงานร่วมกันของปัจจัยเหล่านี้จะไปถึงสภาพที่เหมาะกระบวนการ. การคาดการณ์ของสมบัติเชิงกลลวดจะได้รับผ่านองค์ประกอบ จำกัด วิธี (FEM) การวิเคราะห์เชิงตัวเลขของการเปลี่ยนแปลงของเส้นโค้งลวดความเครียดในระหว่างกระบวนการ wiredrawing ประโยชน์หลักของเฟิร์นคือความสามารถในการได้รับข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับกลไกความผิดปกติเช่นความเร็ว, รูปร่าง, สายพันธุ์โค้งความเครียดอุณหภูมิหรือการกระจายของความดันการติดต่อ ข้อเสียบาง แต่มีความจำเป็นที่รุนแรงของความคุ้นเคยกับโปรแกรมซอฟแวร์ที่ใช้และการลงทุนทั้งใน:. ฮาร์ดแวร์และ software1 1.1 wiredrawing กระบวนการwiredrawing เป็นโลหะพลาสติกกระบวนการขึ้นรูปโดยทั่วไปในสภาพการทำงานที่เย็นที่สะอาดอย่างเหมาะสมและน้ำมันหล่อลื่นลวดเคลือบดึงผ่านตายซึ่งเป็นเครื่องมือที่เข้มงวดกับการสวมใส่พื้นผิวทน ส่วนยาวของภูมิภาคลดตายจะแสดงในรูปที่ 1 กระบวนการนี้ก็คือการมีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของ parameters1,2 หลายกำหนดโดย: •คุณสมบัติสายไฟ (ผลผลิตความเครียดโมดูลัสยืดหยุ่นอัตราความเครียดแข็งสายพันธุ์); •น้ำมันหล่อลื่น (แรงเสียดทาน ค่าสัมประสิทธิ์ความหนืด, การรักษาพื้นผิว); และรูปทรงเรขาคณิต•ตาย (ลดมุมแบริ่งระยะเวลาในภูมิภาคในพื้นที่ลดลงและวัสดุ). พารามิเตอร์ดังกล่าวข้างต้นควบคุมการเปลี่ยนรูปวัสดุในระหว่างกระบวนการ wiredrawing และทำให้การกระจายความเครียดผ่านตัดขวางของลวดวาด ที่มีการควบคุมพารามิเตอร์ที่ถูกต้องเพิ่มผลผลิตและอายุขัยตายเช่นเดียวกับสายการทำลายลดลงที่จะเกิดขึ้นตลอดทั้งกระบวนการ การควบคุมพารามิเตอร์ยังกำหนดคุณสมบัติลวดเช่นความต้านทานแรงบิดที่ดีและความต้านทานแรงดึง resistance3 แตก. โซนที่แตกต่างกันผ่านช่องดังแสดงในรูปที่ 2 เป็นการตายภายในรูปทรงเรขาคณิตที่: โซนทางเข้า (I), โซนลดลง (II) โซนแบริ่ง (III) และเขตทางออก (IV) เรขาคณิตตายภายในและส่วนใหญ่โซนลดลงเป็น condition4 ที่สำคัญที่สุดเพราะมันเป็นมุมที่ทำงาน (2β) หมาย เมื่อความเครียดการบีบอัดที่มีการใช้แรงเสียดทานจะต้องลดลงซึ่งช่วยลดการสึกหรอตาย แรงเสียดทานระหว่างลวดและอินเตอร์เฟซที่ตายเป็นแบบจำลองโดยค่าสัมประสิทธิ์ของประจุไฟฟ้า (μ) อีกประการหนึ่งที่สำคัญคือโซนโซนทรงกระบอกแบริ่ง (Hc) ที่บัญชีสำหรับการสอบเทียบมิติลวด. wiredrawing ในช่วงเย็นมีจะเป็นความเครียดภายในของสัญญาณที่แตกต่างกันและขนาด ความเครียดเปล่าที่เหลือถูกสร้างขึ้นโดยการไหลของวัสดุที่แตกต่างกัน การกระจายความเครียดในส่วนข้ามและยาวในสายจะต้องอยู่ในภาวะสมดุล รัฐความเครียดภายในเปล่าในวัสดุวาดจะถูกกำหนดโดยการขึ้นรูปโลหะเงื่อนไขในแต่ละลด pass5 ความเครียดการวิเคราะห์การกระจายเปลี่ยนรูปสามารถดำเนินการเพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความเครียดในวัสดุในระหว่างกระบวนการ wiredrawing เป็นค่าความเค้นตกค้างในวัสดุวาด vary6 การวิเคราะห์เหล่านี้มีความสำคัญมากในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ wiredrawing กับตายหลายพิจารณากองกำลังติดต่อไปได้ต่ำและค่าต่ำของความเครียดภายในและที่เหลือจึงทำให้กระบวนการ wiredrawing เชื่อถือได้มากขึ้น. งานนี้นำเสนอผลที่ได้รับในกระบวนการ wiredrawing ทดลองที่มีอิทธิพลต่อ ของเรขาคณิตตายและพารามิเตอร์กระบวนการ (ความเร็ว wiredrawing แรงและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน) ในรัศมีและแนวแกนกระจายความเครียดในโซนความผิดปกติเมื่อ2β = 10ºและ18ºมีการศึกษา. องค์ประกอบ จำกัด วิธี (FEM) ถูกใช้ในการตรวจสอบ การเปลี่ยนแปลงข้อมูลและพารามิเตอร์การวิจัยที่ไม่สามารถหาได้ทดลองและเพื่อให้การแก้ปัญหาเชิงตัวเลขการไหลของวัสดุโค้งตายความเครียดและการกระจายความเค้นตกค้างใน wire7 วาด. 2 วัสดุและวิธีการวาดภาพของอบไฟฟ้า (ETP) ลวดทองแดง 0.5 มิลลิเมตรเส้นผ่าศูนย์กลางเดิมได้ดำเนินการเกี่ยวกับการตายเดียวที่ความเร็วตั้งแต่ 1-23 เมตร / วินาที ลด 19% ของภาคตัดขวางทั้งหมดถูกนำมาใช้และมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางสุดท้ายเป็น 0.45 มิลลิเมตรในหนึ่งผ่าน สี่ชุดของวัสดุทดลองผลิตโดยใช้รูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกันตาย (2β + Hc) สารหล่อลื่นที่ละลายน้ำได้ในเชิงพาณิชย์ E-505 / N ที่ใช้ในขั้นตอนการทดลอง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (μ) ที่คำนวณได้จากวิธีขีด จำกัด บนโดยใช้วิธีการสมการที่ 1 โดย Avitzur8 ซึ่งในค่าแรง wiredrawing ถูกนำมาใช้ 0.5 มิลลิเมตรลวดที่ใช้ในการได้รับความเครียดในสมการ 1. ตายที่ใช้สำหรับการทดสอบ wiredrawing (รูปที่ 2) มี10ºและ18ºมุม2βและความยาวของ Hc เป็น 35% (1035, 1835) และ 50% ( 1050, 1850) ของเส้นลวดเส้นผ่าศูนย์กลางสุดท้าย (0.45 มม) มุม2βได้รับการดูแลในการจำลองสำหรับ Hc 35% (1035, 1835) สำหรับการตั้งค่าดังกล่าวนำเสนอผลการทดลองที่เหนือกว่า. ในบทความนี้องค์ประกอบ จำกัด solver9 MARC® 2001 ด้วยอินเตอร์เฟซแบบกราฟิกPATRAN® 2003 r3 ถูกนำมาใช้สำหรับการจำลอง ของกระบวนการวาดลวดที่จะคาดการณ์การกระจายของความเครียดตกค้างในสายวาด เพราะแกนสมมาตรในขั้นตอนการวาดภาพ, รูปแบบสองมิติ AXI สมมาตรก่อตั้งขึ้นเพื่อจำลองการเสียรูป ชิ้นงานประกอบด้วย 10 สี่โหนดองค์ประกอบในทิศทางรัศมีและ 52 องค์ประกอบในแนวแกน สันนิษฐานว่าสมมติฐานในการจำลองคือ i) ตายจะแข็งและผลของแรงเสียดทานระหว่างตายและชิ้นงานที่เป็นแบบจำลองโดยค่าสัมประสิทธิ์ Coulomb's (μ = 0.1071) และ ii) ลวดเป็น isotropic และที่ไม่ใช่เชิงเส้นที่มีความยืดหยุ่น พลาสติกที่มีโมดูลัสยืดหยุ่น 140 GPa และอัตราส่วน Poisson's 0.33 ฟอนคะเนผลผลิตเกณฑ์ที่ใช้ในการอธิบายพฤติกรรมของวัสดุพลาสติก. 3 ผลการอภิปรายและตัวเลข 3a และ 3c แสดงผลการดำเนินการทดลองและตัวเลข 3b และ 3D ที่แสดงค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่ได้รับผ่าน Avitzur (สมการที่ 1). การวิเคราะห์ของรูปที่ 3 (ขและง) การลดลงของแรง wiredrawing และ ที่เกิดจากการลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานขณะที่การเพิ่มความเร็วอยู่ที่ประมาณ ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของการขนส่งสินค้าน้ำมันหล่อลื่นที่ความเร็วที่เพิ่มขึ้นเกิดจากผลกระทบลิ่มระหว่างมุมเปลี่ยนรูป (2β) และพื้นผิวลวดย้าย. รูปที่ 3 (ค) แสดงให้เห็นว่าการทดลองที่2βตั้งไว้ที่10º wiredrawing แรงต่ำภายในทั้งช่วงของความเร็วที่ใช้ในการทดลอง อิทธิพลของภูมิภาคกระบอกแบริ่ง (Hc) กับแรง wiredrawing ทำเห็นได้ชัดเมื่อ2βตั้งไว้ที่18ºและ Hc ที่ 35 และ 50% ของขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางสุดท้าย ผลการศึกษาพบการลดลงของแรง wiredrawing สำหรับความเร็วทดสอบทั้งหมด. รัศมีและแนวแกนจำลองความเครียด (รูปที่ 4 และ 5 ตามลำดับ) ดำเนินการเพื่อที่จะระบุการดำเนินการที่ดีที่สุดในการกำหนดค่า จำลองได้ดำเนินการในสามจุดที่แตกต่างกันทั่วลวดในขณะที่มันผ่านตาย i) ภูมิภาคผิว (580 โหนด); ii) ภาคกลาง (โหนด 315); และ iii) ภาคกลาง (โหนด 50) ดังแสดงในรูปที่ 2 รูปแบบที่พบในภูมิภาคเข้า (โซน I) แสดงให้เห็นการดำรงอยู่ของการทำงานที่ซ้ำซ้อน (รูปที่ 4) ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการมารวมกันของเส้นลวดและ มุมเปลี่ยนรูป (2β) การทำงานที่ซ้ำซ้อนจะปรากฏขึ้นที่ 2 ความเข้มที่แตกต่างกันเมื่อ 2 ประเภท2βที่แตกต่างกันถูกนำมาใช้ทวีความรุนแรงมากเมื่อ2βเพิ่มขึ้นจากการ10º18º ความผิดปกติในภูมิภาค (ภาคสอง) การเพิ่มขึ้นของการบีบอัดเรเดียลสำหรับโหนดทั้งหมด พื้นผิวลวด (580 โหนดโซน II) ถูกบีบอัดมากกว่าภูมิภาคอื่น ๆ เนื่องจากการตาย wiredrawing แรงบีบอัดในชั้นนอกของเส้นลวด อิทธิพลของมุมการเปลี่ยนรูปเป็นที่ประจักษ์ในชั้นต่างๆของลวด แนวโน้มจะต่ำกว่าค่า2βที่ต่ำกว่ารูปแบบการบีบอัด. แบริ่งในภูมิภาค (ภาค III) โหนด 580 ที่มีการเปลี่ยนแปลงจากความเครียดการบีบอัดเพื่อฉุดความเครียดเมื่อ2β18º = ความเค้นตกค้างที่พบในเขตทางออก (ภูมิภาค IV) แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการสมดุลของการบีบอัดและความตึงเครียดแรงดึง การจำลองแสดงให้เห็นถึงความไม่สม่ำเสมอในการเปลี่ยนรูปแบบในหลายชั้นของสายที่เกิดจากรูปทรงเรขาคณิต wiredrawing ตาย ค่าความเครียดสูงมากเมื่อ wiredrawing ได้ดำเนินการตายกับ2β10º = ผลที่ได้แสดงอิทธิพลของ wiredrawing ตายในชั้นนอกและความสำคัญของการหล่อลื่นที่เกิดขึ้นในการลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างลวดและตายซึ่งผลที่ตามมามีการบำรุงรักษาและการเพิ่มขึ้นของความทนทานตาย. จากการประเมิน ความตึงเครียดในภูมิภาคแกนผม (รูปที่ 5) การทำงานที่ซ้ำซ้อนที่ถูกระบุว่าความรุนแรงที่ต่ำกว่าเมื่อ2βตั้งไว้ที่ค่าที่ต่ำกว่าเนื่องจากการเปิดใช้งานของสายไหล

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม

ศึกษามีความสำคัญในการกำหนดตายเรขาคณิตพื้นผิวและสมบัติเชิงกลของวาดลวดและจากนั้น โปรแกรมของพวกเขา ในงานนี้ , อบลวดทองแดง electrolytic ( ETP ) , 0.5 มม. เส้นผ่าศูนย์กลางลดลงจากเดิม 19% ในตาย 2 ºบีตา = 10 และ 18 ºและ HC = 35 และ 50 %ผลการทดลองมากที่สุด คือ เรียนแล้วโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อจำลองการกระจายความเค้นตกค้าง . ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า สัมประสิทธิ์ความเสียดทานลดลงเป็นรูปวาดลวด เพิ่มความเร็ว และต่ำ 2 บีตาและ HC ค่านำเกี่ยวกับเงื่อนไข wiredrawing โปรดปรานมากที่สุด แบบจำลองแสดงการเปลี่ยนแปลงในความตึงเครียดในแนวแกนและรัศมีทั้งสำหรับการบีบอัดและความเค้นดึง ในทั่วทุกภูมิภาค ในกระบวนการดึงลวด . สรุปได้ว่าอิทธิพลของรูปทรงเรขาคณิตตายภายในบนวาดลวดชี้แจง

คำสำคัญ : ไทรโบโลยีวิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์ , wiredrawing , ตาย , เรขาคณิต





1 บทนำ

เขียนกระบวนการที่ใช้ในการผลิตสายไฟและท่อ , บาร์ที่พื้นผิวที่มีคุณภาพที่ดีและสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายให้สอดคล้องกับข้อกําหนด ดังนั้น จึงจำเป็นที่จะเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุในระหว่างกระบวนการ ซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ตาย เรขาคณิต เริ่มต้นคุณสมบัติของวัสดุที่หล่อลื่นแบบความเร็วและปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยเหล่านี้ทั้งหมดเข้าสู่กระบวนการเหมาะ

สภาพ .การคาดการณ์ของลวดเชิงกลได้ผ่านวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ) การวิเคราะห์เชิงตัวเลขของการเปลี่ยนแปลงของลวดความเครียดเส้นโค้งระหว่าง wiredrawing กระบวนการ ประโยชน์หลักของวิธีนี้คือความสามารถในการได้รับข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับรูปกลไกเช่นความเร็ว , รูปร่าง , สายพันธุ์ , ความเครียดเส้นโค้ง , อุณหภูมิหรือการกระจายของแรงดันที่ติดต่อ ข้อเสียบางอย่าง อย่างไรก็ตาม ความจำเป็นมากคุ้นเคยกับโปรแกรมที่ใช้งานและการลงทุนในทั้งฮาร์ดแวร์และ software1

1.1 . wiredrawing กระบวนการ

wiredrawing เป็นพลาสติกกระบวนการขึ้นรูปโลหะ โดยทั่วไปที่ใช้ในการทำงานเย็น ที่เหมาะสม สะอาด และลวดเคลือบสารหล่อลื่นถูกดึงผ่านตายซึ่งเป็นเครื่องมือที่มีผิวแข็งทนการสึกหรอ ส่วนตามยาวของตายลดพื้นที่จะแสดงในรูปที่ 1








กระบวนการนี้มีความซับซ้อน การปฏิสัมพันธ์ของหลาย parameters1,2 ที่กําหนดโดย :

- สายสมบัติ ( ผลผลิตความเครียด ค่าโมดูลัสแบบอัตราความเครียดความเครียดแข็ง ) ;
- น้ำมันหล่อลื่น ( ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานความหนืด การรักษาพื้นผิว )
; และ- ตายเรขาคณิต ( มุมแบริ่ง ลดความยาว เขตการลดพื้นที่และวัสดุ ) .
ข้างต้นพารามิเตอร์ควบคุมตัวของวัสดุในระหว่าง wiredrawing กระบวนการและดังนั้นการกระจายความเค้นผ่านข้ามส่วนของการวาดลวด กับการควบคุมพารามิเตอร์ที่ถูกต้อง การเพิ่มผลผลิตและตายอายุขัย ,รวมทั้งลวดหักลดจะเกิดขึ้นตลอดกระบวนการ การควบคุมพารามิเตอร์ยังกำหนดคุณสมบัติเช่นลวดความต้านทานแรงดึงและแรงบิดดี แตก resistance3

ต่างเขตผ่านหลุม ดังแสดงในรูปที่ 2 เป็นตายภายในเรขาคณิต : ทางเข้าโซน ( โซน ) ลด ( 2 ) แบริ่ง โซน ( III ) และออกโซน ( IV )ตายภายในเรขาคณิตและส่วนใหญ่การ condition4 โซนเป็นสำคัญที่สุด มันเป็นที่มุมทำงาน ( บีตา ) กำหนด เมื่อการบีบอัดความเครียดใช้แรงเสียดทานจะต้องลดลง ดังนั้นจึงลดตายใส่ แรงเสียดทานระหว่างลวดและตาย ) เป็นแบบของสัมประสิทธิ์ ( µ )สำคัญอีกโซน คือโซนแบริ่งทรงกระบอก ( HC ) ซึ่งบัญชีสำหรับการสอบเทียบลวดขนาด








ช่วงเย็น wiredrawing จะมีความเครียดภายในของสัญญาณที่แตกต่างกันและขนาด ความเค้นตกค้างของสารถูกสร้างขึ้นโดยการไหลของวัสดุที่แตกต่างกัน การกระจายความเค้นบนไม้กางเขนและส่วนตามยาวในเส้นลวดจะต้องอยู่ในภาวะสมดุลและมีความเครียดภายในรัฐในวาดวัสดุถูกกำหนดโดยสร้างเงื่อนไขที่แต่ละลด pass5 โลหะ ความเครียดการวิเคราะห์ deforming กระจายสามารถวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงความเครียดในวัสดุในระหว่างกระบวนการ wiredrawing ความเค้นตกค้างค่าในการวาด vary6 วัสดุการวิเคราะห์เหล่านี้ เป็นสิ่งที่สำคัญมากในกระบวนการการเพิ่มประสิทธิภาพด้วย wiredrawing หลายตาย พิจารณาต่ำแรงที่สุดติดต่อและค่าต่ำและความเค้นตกค้างภายใน จึงทำให้ wiredrawing กระบวนการที่เชื่อถือได้มากขึ้น

งานนี้นำเสนอผลที่ได้ในกระบวนการ wiredrawing ทดลอง ซึ่งอิทธิพลของลักษณะดายและกระบวนการพารามิเตอร์ ( ความเร็ว