WPŁYW HISTORII OBCIĄŻENIA NA RELAKSACJĘ NAPRĘŻEŃ DRUTÓW ZE STOPU AlMgSi

Transkrypt

1 ALUMINIUM PROCESSING Redaktor odpowiedzialny: dr hab. inż. WOJCIECH LIBURA, prof. nzw. BEATA SMYRAK TADEUSZ KNYCH ANDRZEJ MAMALA Rudy Metale R nr 7 UKD '72'782:539.43:669.76: WPŁYW HISTORII OBCIĄŻENIA NA RELAKSACJĘ NAPRĘŻEŃ DRUTÓW ZE STOPU AlMgSi Coraz to większa atrakcyjność dla energetyki przewodów jednorodnych ze stopów AlMgSi wynika z szerokich możliwości kształtowania całego zespołu mechaniczno-elektryczno-reologicznych własności tego materiału, co przekłada się między innymi na wzrost przepustowości linii nawet o 30 %. Jednakże eliminacja nośnego rdzenia stalowego może skutkować reologicznymi przyrostami długości przewodu, spadkiem naprężenia naciągu, przyrostem zwisu przewodu i w konsekwencji niebezpieczeństwem elektrycznego przebicia do ziemi. Stąd też proces pełzania i relaksacji naprężeń powinien być istotnym czynnikiem, który powinien być uwzględniony w procesie projektowania napowietrznych linii elektroenergetycznych. W pracy przedstawiono wyniki rozważań teoretycznych oraz badań eksperymentalnych dotyczących możliwości sterowania potencjałem Teologicznym materiału poprzez wymuszenie ujemnych gradientów naprężeń w trakcie realizacji procesu relaksacji naprężeń. Artykuł jest odpowiedzią na pytanie: czy w przypadku relaksacji naprężeń, podobnie jak procesie pełzania, istnieje możliwość przeprowadzenia materiału w stan nieaktywności reologicznej? Słowa kluczowe: relaksacja naprężeń, AlMgSi, przewody stopowe, pełzania, reologia, linie napowietrzne INFLUENCE OF STRESS HISTORY ON STRESS RELAXATION OF AlMgSi WIRES Elimination ofinactive rheologically supporting steel cores in overhead linę conductors and replacing them with highly resistant AlMgSi alloy conductors isforced by the need to constantly increase current-carrying capacity ofpower lines. This solution incorporates a series ofpotential benefits (lower weight of conductors, ease ofassembly, no corrosive contact with the steel córę, favorable resistance). However, removing the steel córę may result in rheological lengthening of a conductor, an in effect lowering ofthe tension stress andincreasing sag. Although the creep process and stress relaxation is an unequivocal function ofstress and temperaturę, its intensity depends not only on their values, but, above all, on the gradients ofthe values. The article treats about the results ofa research on a stress r elajcation process of AlMgSi wires. On the basis of AlMgSi wire's creep test results was performed stress relaxation research in trend offorced negative stress gradients. As a result was the same behaviour of wires after relieving like in creep process. Detailed analysis of rheological behaviour ofthe material after stabilizing the load at the lower level is after relieving show the material may return into a regress state", which means it shortens elastically. The magnitude and the duration ofthe regress depend on the magnitude and the relieve velocity and the rheological history ofthe material. The regress phenomenon is explained by a temporary change in longitudinal modulus ofelasticity after leap relieving the material during the stress relaxation process. A literaturę analysis ofthe research on a stress relaxation in conditions ofvariable stress, taking into account stress' negative gradient was brought through. Keywords: stress relaxation, AlMgSi, conductor, wire, creep, rheology, overhead linę, power linę Mgr inż. Beata Smyrak, dr hab. inż. Tadeusz Knych, prof. nzw., dr inż. Andrzej Mamala Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Kraków. 395

2 Wprowadzenie Przewody rozpięte w napowietrznych liniach elektroenergetycznych narażone są na działanie wielu czynników wynikających z parametrów przęsła, czynników klimatycznych (temperatura, wiatr, nasłonecznienie) oraz obciążalności prądowej, które prowadzić mogą do utraty wymaganych własności mechaniczno-elektryczno-reologicznych materiału przewodu, a w konsekwencji do skrócenia jego okresu eksploatacyjnego. W przypadku przewodów jednorodnych wykonanych z aktywnych Teologicznie utwardzalnych wydzieleniowo stopów AlMgSi, szczególnie istotnym problemem jest zapewnienie odpowiedniej odporności Teologicznej, czyli odporności na pełzanie i relaksację naprężeń. W przeciwnym przypadku procesy te prowadzić będą do trwałych przyrostów długości przewodu, zmniejszenia naciągu, zwiększenia zwisów i w konsekwencji niebezpieczeństwa elektrycznego przebicia do ziemi. Dodatkowo, na efekt działania reologicznej natury materiału nakłada się wpływ warunków otoczenia, a dokładnie zmiana temperatury przewodu, która powoduje zmianę naprężenia zgodnie z logiką przęsła. Zatem procesy Teologiczne w odniesieniu do wiszących przewodów należy rozpatrywać jako procesy zachodzące w warunkach zmiennych wartości naprężenia i temperatury. Jednocześnie znany jest wpływ zmiany wspomnianych parametrów na intensywność procesów Teologicznych, a w szczególności procesu pełzania. Nietrudno się domyślić, iż np. spadek naprężenia prowadzić będzie do zmniejszenia intensywności procesu pełzania, a być może nawet jego ustania. Potwierdzają to wyniki badań oraz rozważań teoretycznych prowadzonych przez ośrodki naukowe [l, 2], które rozwiązują ten problem poprzez zastosowanie odpowiednich hipotez Teologicznych. Wyniki badań pełzania przeprowadzone na drutach ze stopu AlMgSi [3, 4] pokazują jednoznacznie, iż np. ujemne gradienty naprężenia realizowane w trakcie procesu pełzania, prowadzą do ustania aktywności reologicznej materiału. Długość trwania nieaktywnej Teologicznie fazy zależy od historii Teologicznej materiału oraz wielkości i prędkości gradientu naprężenia i temperatury. Mówiąc dokładniej, w im większym stopniu wyczerpany Teologicznie materiał oraz im większy i szybszy spadek naprężenia lub temperatury, tym dłuższy czas trwania nieakty wności Teologicznej. Na rysunku l przedstawiono przykłady utraty wrażliwości materiału na obciążenie, z których wynika, że np. pełzanie pod obciążeniem 2 MPa po pełzaniu pierwotnym 36 MPa/ h rozpoczyna się po przerwie h. Szczegółowa analiza Teologicznego zachowania się materiału po stabilizacji obciążenia na dolnym poziomie wykazuje dodatkowo, że materiał po odciążeniu wykazuje w zależności od wielkości gradientu naprężenia dwa typy zachowań. Pierwszy typowy dla dużych spadków naprężenia to nawrót, charakteryzujący się dalszym spadkiem odkształcenia pomimo stabilizacji naprężenia na PEŁZANIE WTÓRNE 3S MPa - h 2MPa 0,0 0 Rys.. Charakterystyka pełzania w warunkach skokowego spadku naprężenia. Pełzanie pierwotne: 36 MPa/lh, pełzanie wtórne: 2 MPa, temperatura C, [3] Fig.. Creep characteristics in trend of leap stress decrease. Primary creep: 36 MPa/lh, secondary creep: 2 MPa, T = C, [3] Q 0,4 0,04 0,02 PEŁZANIE WTÓRNE 36 Mpa h - 2 MPa PEŁZANIE WTÓRNE - 36MPa/h - MPa PEŁZANIE WTÓRNE- 36MPi/h - 26 Mpa PEŁZANIE WTÓRNE -36 Mpa/lh - 68 MPa Rys. 2. Charakterystyki pełzania drutów warunkach ujemnego gradientu naprężenia [3] Fig. 2. Creep characteristics of wires in conditions of stress' negative gradient [3] dolnym poziomie, oraz drugi typowy dla mniejszych gradientów charakteryzuje się czasowym ustaniem pełzania. Powyższe wnioski wynikają bezpośrednio z analizy wykresów zamieszczony ch na rysunku 2, który przedstawia charakterystyki pełzania wtórnego drutów pod różnym naprężeniem po takim samym procesie pełzania pierwotnego. Zjawisko nawrotu jest więc drugim obok hibernacji fenomenem materiału obserwowanym jako skutek przeprowadzenia go ze stanu pełzania w stan nieakty wności Teologicznej. Jeśli przyjmiemy, że relaksacja naprężeń to proces pełzania pod zmiennym naprężeniem, to również i w tym przypadku powinna się ujawniać nieaktywność Teologiczna bezpośrednio po wymuszeniu ujemnych gradientów naprężenia w trakcie relaksacji naprężeń. Co więcej, można się spodziewać, iż istnieje analogia efektów historii obciążenia w obu procesach, co pozwoliłoby na wykorzystanie wyników np. testu relaksacji naprężeń do wnioskowania na temat procesu pełzania i na odwrót. Stąd też interesujące wydaje się być poszukiwanie odpowiedzi na pytanie: jaki jest wpływ wymuszonej zmiany naprężenia realizowanego w trakcie procesu na dalszy przebieg relaksacji naprężeń? Relaksacja naprężeń w wiszącym przewodzie. Problemy interpretacyjne Naprężenia w przewodzie podlegają relaksacji (zluźnieniu), co sprawia, że w krótkim czasie po montażu przewodu na konstrukcjach wsporczych (przy niezmiennych warunkach klimatycznych), dochodzi do stabilizacji naprężenia na poziomie niższym od wartości zadanej. W wyniku relaksacyjnego" spadku naprężeń zmienia się kształt przęsła, a więc także zwis przewodu, co może doprowadzić do przekroczenia jego założonej wartości. Stopień relaksacji naprężeń, a więc także ich wartość efektywna w przewodzie, a co za tym idzie położenie najniżej usytuowanego nad ziemią punktu przewodu (zwis) zależą od wszystkich tych parametrów, które decydują o procesie relaksacji, a więc: od struktury i stan umocnienia stopu, poziomu naprężeń w przewodzie oraz temperatury materiału. O ile proces pełzania stanowi przedmiot zainteresowań wielu ośrodków naukowych zajmujących się zarówno teoretycznymi aspektami reologii metali, jak i tzw. Teologią stosowaną (IEEE,CIGRE), to procesy relaksacji naprężeń najczęściej traktowane sąjako uzupełnienie rozważań dotyczących pełzania. Większość prac zarówno w ujęciu teoretycznym [5*7], jak i eksperymentalnym opisuje procesy relaksacji naprężeń w wysokich temperaturach (podobnie jak i pełzanie) oraz w warunkach stałych parametrów (bez wymuszonej zmiany obciążenia w trakcie procesu). Główny nurt badań skierowany jest na poznanie istoty procesu jako funkcji bezpośrednio wynikającej z funkcji pełzania danego materiału [8]. W zależności od empirycznie wyznaczonej charakterystyki pełzania jako funkcji naprężenia, odkształcenia i czasu oraz przyjęcia odpowiedniej hipotezy reologi- 396

3 cznej, np. zakładającej zależność umocnienia od odkształcenia, można uzyskać odpowiednią funkcję relaksacji naprężeń [9, ]. Istnieje również kierunek badań dążący do znalezienia prostej relacji pomiędzy relaksacją naprężeń a pełzaniem i na odwrót. Biorąc pod uwagę fakt, iż procesy pełzania i relaksacji naprężeń reprezentują tę samą właściwość materiału, możemy przewidzieć wpływ podstawowych parametrów procesu, takich jak naprężenie początkowe, czy temperatura. Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono wyniki badań relaksacji naprężeń drutów ze stopu AlMgSi w funkcji naprężenia startowego (rys. 3) oraz temperatury procesu (rys. 4) [l l ]. Z analizy przedstawionych charakterystyk wynika jednoznacznie, że siłą pędną procesu jest naprężenie startowe oraz temperatura. Niestety w literaturze przedmiotu nie znajdujemy prac nad relaksacją naprężeń metali w warunkach wymuszonej zmiany obciążenia. Interesujące wydają się być wyniki badań przeprowadzonych na materiale modelowym żywicy epoksydowej zaprezentowane w pracy Szulborskiego [2]. Badania polegały na odciążeniu próbki po 24-godzinach trwania procesu. Zgodnie z wynikami przedstawionymi na rysunku 5 zauważamy, iż autor interpretuje efekt skokowego odciążenia jako zjawisko nawrotu (podobny efekt zauważamy w procesie pełzania w warunkach dużych ujemnych gradientów). Jeśli przyjmie się, że relaksacja naprężeń to proces pełzania pod zmiennym naprężeniem, to również i w tym przypadku powinna się ujawniać nieaktywność Teologiczna bezpośrednio po wymuszeniu ujemnych gradientów naprężenia w trakcie trwania procesu. Miarą tej nieaktywności powinno być czasowe ustanie spadku naprężenia, a odpowiednio duży i szybki spadek obciążenia powinien generować, podobnie jak w procesie pełzania, nawrót, który wyrazi się w tym przypadku wzrostem wartości naprężenia. Wynika z tego, że jeśli założymy, że zmiana przekroju materiału poddanego pełzaniu jest do pominięcia, to pełzanie odbywa się pod stałym odkształceniem sprężystym (pod warunkiem, że moduł E nie ulega zmianie podczas procesu pełzania). Z obciążeniem i odkształceniem sprężystym próbki o przekroju poprzecznym A utożsamiamy stan energetyczny materiału, którego wartość jest równa Wymuszenie (ingerencja zewnętrzna) zmiany stanu energetycznego materiału (zmiana F ) definiuje wtórny proces pełzania, z którym utożsamiamy zmianę charakterystyki e p -r. Zakładając, iż proces relaksacji naprężenia odbywa się w stanie jednoosiowego rozciągania, upatrywać będziemy analogii z procesem pełzania, przy czym, o ile pierwotny proces pełzania odbywa się przy stałym poziomie energetycznym materiału, o tyle proces relaksacji naprężeń z samej natury (/ = const) odbywa się przy coraz to niższym poziomie energetycznym, co jest związane z dyssypacją energii na sposób odkształcenia trwałego. Zatem można się spodziewać, że nieaktywność Teologiczna materiału ujawni się również w procesie relaksacji naprężeń, przy czym, o ile w pierwszym przypadku procesu pełzania wymuszeniem był ujemny gradient naprężenia, o tyle w przypadku relaksacji wymuszeniem jest ujemny gradient odkształcenia sprężystego próbki. Miarą tej nieaktywności powinno być czasowe ustanie spadku naprężenia, a odpowiednio duży i szybki spadek obciążenia powinien generować, podobnie jak w procesie pełzania, nawrót, który wyrazi się przejściowym wzrostem wartości naprężenia. Fenomenologicznie zjawisko nawrotu tłumaczy się przejściową zmianą wartości modułu sprężystości E, jaka następuje bezpośrednio po odciążeniu próbki w trakcie procesu Teologicznego. Z analizy danych doświadczalnych zamieszczonych w pracy [] wynika, że moduł E początkowo zwiększa, a następnie zmniejsza swoją wartość do początkowej. W tej sytuacji w procesie -*-8MPa co -m-89mpa > Ł 0 -Ł- 59 MPa MPa fin * n 2 U ' B l - 60 tokśil. J. A J. l OL Q_ < - Z?n- \ Rys. 3. Relaksacja naprężeń drutu stopowego dla różnych wartości naprężeń startowych. Temperatura procesu C [l ] Fig. 3. Stress relaxation characteristics of wires for yarious load, T = C[] F p A/p - W pelzania s f 2 A AE 80 Rys. 4. Relaksacja naprężeń drutu stopowego z poziomu wartości naprężenia 8 MPa ( % /? m ), dla różnych wartości temperatury [] Fig. 4. Stress relaxan'on characteristics of wires, 8 MPa ( % Rm), m-mft) przy e a * W kg/cm* 6 - wartości pomiarowe, średnie 2 pifciu próbek L rejatesacjo 2 n@wróf Rys. 5. Wyniki badań relaksacji naprężeń w warunkach ujemnego gradientu obciążenia. Materiał: żywica epoksydowa-epidian 2 [2] Fig. 5. Results of stress relaxation of a model materiał based on the epoxy resin "Epidian2" in stress negative gradients [2] 397

4 pełzania (stała siła) nawrót wyraża się skróceniem próbki, zaś w procesie relaksacji naprężeń (stała długość próbki) spadkiem naprężenia. Wobec powyższych rozważań oraz doświadczalnie stwierdzonego faktu o możliwości ustania aktywności Teologicznej materiału w warunkach ujemnego gradientu naprężenia oraz wobec zakładanej analogii procesu relaksacji naprężeń z procesem pełzania interesujące wydaje się być następujące pytanie, czy wymuszenie ujemnych gradientów naprężenia w trakcie procesu relaksacji naprężeń wprowadza materiał w stan nieaktywności reologicznej, który przez analogią do procesu pełzania, może wyrazić się. na sposób czasu martwego lub (i) nawrotu? W szczególności celem pracy jest eksperymentalna weryfikacja tezy o nieaktywności reologicznej stopów AlMgSi ujawniającej się po wymuszeniu ujemnych gradientów naprężenia podczas procesu relaksacji. Praktyczny aspekt tak postawionego celu związany jest z faktem, że proces relaksacji naprężeń jest obok pełzania drugim procesem Teologicznym zachodzącym w przewodach napowietrznych linii elektroenergetycznych. Program i metodyka badań Zakres pracy obejmował badania Teologicznego zachowania się drutów ze stopu AlMgSi w procesie relaksacji naprężeń w warunkach bez oraz z wymuszonym ujemnym gradientem naprężenia. Parametry procesu relaksacji, tj. Ti o ustalono na poziomie adekwatnym do warunków pracy przewodu napowietrznych linii elektroenergetycznych. W szczególności badania polegały na wyznaczeniu: uogólnionej funkcji relaksacji (UFR) jako zależności J{a 0, t), 2 wpływu ujemnych gradientów odkształcenia sprężystego na możliwość wystąpienia czasu martwego. Szczegółowy program badań został przedstawiony w tablicach l i 2. Badania przeprowadzono na drutach ze stopu AlMgSi w gatunku 6 7 o średnicy 2,89 mm. Odcinki drutów o długości 300 mm obciążano siłą rozciągającą na klasycznej maszynie wytrzymałościowej do zadanego poziomu siły i po zatrzymaniu trawersy rejestrowano wartość siły w funkcji czasu. Jednocześnie dla kontroli rejestrowano odkształcenie drutu za pomocą tensometru naklejonego wzdłużnie na j ego po wierzchni. Zerowe wskazania układu pomiarowego były dowodem tego, że próbka nie podlegała podczas testu relaksacji naprężeń zmianom długości. Układ pomiarowy kompensował wpływ temperatury. Po zadanym czasie trwania testu relaksacji obniżano skokowo wartość obciążenia i rejestrowano w dalszym ciągu siłę i odkształcenie. Wyniki badań Wyniki badań testu relaksacji naprężeń podzielono na dwie grupy. Pierwszą stanowią charakterystyki uzyskane w warunkach klasycznych, czyli bez realizacji historii obciążenia (rys. (n-8) oraz druga grupa, będąca odpowiedzią układu na wymuszony gradient naprężenia w trakcie realizacji procesu relaksacji naprężeń (rys. 9-5-). Tablica l Parametry badań relaksacji naprężenia dla różnych wartości naprężenia startowego Table l Parameters of procedures of stress relaxation examination in various conditions of initial stress CT MPa MPa %R m T C Parametry procesu relaksacji naprężeń w warunkach ujemnego gradientu naprężenia Parameters of procedures of stress relaxation in conditions of stress' negative gradient **» t h MPa t h Tablica 2 Table 2 %R m CH - - NAPRĘŻENIE STARTOWE - 0 MPa ODKSZTAŁCENIE CAŁKOWITE 4,0 3,5 Rys. 6. Proces relaksacji drutu ze stopu AlMgSi dla naprężenia startowego 0 MPa (60 % R m ) w temperaturze C w czasie h Fig. 6. Stress relaxation of AlMgSi wires, initial stress 0 MPa (60 % UTS), temperaturę process C, time hours " Oznaczenie wg Registration Record of International Alloy and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminium and Wrought Aluminium Alloys, wyd. The Aluminium Association. 398

5 co z N Lir {. CD Z N IV Cc. ^UU 80 ffin. 60 AC\ Z- 80- cn 4U- 9(- nci- ftfl- - on n -m- N t[prężenie STARTOWE - MPa OAKSZTAŁCENIE CAŁKOWITE y 60 -r 55 - i Aj- n- K.35 3 ^,"»* NAPRĘŻENIE, MPa 8 K S S ; ~] *" *- = ^ CZAS. h - - NAPRĘŻENIE STARTOWE - 68 MPa ODKSZTAŁCENIE CAŁKOWITE r 4 5,3-5,3 to,0 0,8 0,5 0,3 on,8 8 Q O,5^ 3-",0 O -0,8^ -0,5^ n n Rys. 7. Proces relaksacji drutu ze stopu AlMgSi dla naprężenia startowego MPa ( % R m ) w temperaturze C w czasie h Fig. 7. Stress relaxation characteristics of AlMgSi wires, initial stress MPa ( % UTS), temperaturę C,time h Rys. 8. Proces relaksacji drutu ze stopu AlMgSi dla naprężenia starto- wego 68 MPa ( % R m ) w temperaturze C w czasie h Fig. 8. Stress relaxation characteristics' of AlMgSi wires, initial stress 68 MPa ( % UTS), temperaturę C, time h 0 80 CD ^ ~ & o: 0 80 Rn O -«- NAPRĘŻENIE STARTOWE MPa/ h SPADEK NAPRĘŻENIA DO POZIOMU 34 MPa i Q " Z 80 a» f «Z 0 0,2 0,4 0,6 o = 4 5 -(32,4 ftsóto 0,8,2,4,6,8 2 Rys. 9. Proces relaksacji drutu ze stopu AlMgSi w warunkach wymuszonego ujemnego gradientu naprężenia MPa ( % /fj/lh/34 MPa ( % R m ) w temperaturze C Fig. 9. Stress relaxation characteristics of AlMgSi wires in conditions of stress' forced negative gradient, initial stress MPa ( % UTS) /lh/34 MPa ( % UTS), temperaturę C, time h N Uf < O -f- NAPRĘŻENIE STARTOWE 50 MPA/lh - SPADEK NAPRĘŻENIA D O POZIOMU 24 MPa i IMM B Ii -n APRĘŻENIE, MPi 60 -i 55 \ D *Ł z ,25 «B= 5 6 CZAS [h] =«N JJ45,0} &^ 26.5J 0,5 0,75,25,5,75 2 _ Rys.. Proces relaksacji drutu ze stopu AlMgSi w warunkach wymuszonego ujemnego gradientu naprężenia 50 MPa ( % R m ) /lh/28 MPa (7 % R m ) w temperaturze C Fig.. Stress relaxation characteristics of AlMgSi wires in conditions of stress' forced negative gradient, initial stress 50 MPa (45 % UTS) /l h/24 MPa (35 % UTS), temperaturę C, time loh 399

6 Analiza wyników badań Na podstawie charakterystyk relaksacji naprężeń realizowanych dla stałych warunków obciążenia w temperaturze C (rys. ) wyznaczono funkcję relaksacji postaci 0(0 = 0,95cr 0 t" 0 ' 02 z której wynika, iż zmiana naprężenia jest potęgową funkcją czasu oraz liniowa funkcją naprężenia startowego. O ile na podstawie wyznaczonej funkcji można wyciągać wnioski na temat procesu relaksacji naprężeń, to nie jesteśmy w stanie określić ilościowo, jaki procent odkształcenia sprężystego został zamieniony na trwałe. W tym celu, w pracy wyznaczono na podstawie uzyskanych charakterystyk stopień relaksacji naprężeń, który jest stosunkiem naprężenia zrelaksowanego odniesionym do wartości naprężenia startowego w danym interwale czasowym Można również na jego podstawie określić wartość odkształcenia zrelaksowanego. Charakterystyki określające stopień relaksacji naprężeń w ujęciu zbiorczym przedstawiono na rysunku 2, a odkształcenia zrelaksowanego na rysunku 3. Odkształcenie zrelaksowane obliczono przy założeniu stałości modułu E podczas procesu relaksacji. Zauważmy, że przedstawione na rysunku 3 charakterystyki linearyzują się w układzie log-log, podobnie jak w przypadku procesu pełzania (rys. 4) [3,4]. Zatem funkcja odkształcenia zrelaksowanego jest również funkcją potęgową naprężenia i czasu. Z analizy danych zamieszczonych na rysunkach 3 i 4 wynika, że współczynnik potęgowy P w równaniach opisujących proces pełzania jest mniejszy (rys. 4), niż w przypadku funkcji odkształcenia zrelaksowanego (rys. 3). Na podstawie wyników zamieszczonych na rysunkach 9-s- wyznaczono funkcje stopnia relaksacji naprężeń w warunkach wymuszonego spadku obciążenia (rys. 5,6). Z analizy wykresów zamieszczonych na rysunkach 5, 6 wynika, że wymuszenie ujemnego gradientu obciążenia w trakcie trwania procesu relaksacji naprężeń prowadzi do jego ustania, czyli ' W *D N,00 0, 0,0 Rys. 3. Charakterystyki odkształcenia zrelaksowanego w funkcji czasu wykres zbiorczy Fig. 3. Relaxed strain characteristics of AlMgSi wires co K 00i NAPRĘŻENIE - 0 MPa -0- NAPKEZENIE 6 MPa -m- NAPRĘŻENIE -36 MPa A NAPRĘŻENIA 90 MPa 0 NAPRĘŻENIE -68 MPa -0- NAPRĘŻENIE - 32 MPa i m 0J : Ę^_ T ^ ;;» - u= 83, J" 2 - K' 0,98 : ^=35,4J"" S> - R* = 0,96 R : = 0,99 R!» 0,96 R* = 0,97 u= 30,9CP' M7S R 2-0,90 Rys.. Charakterystyki relaksacji naprężeń wykres zbiorczy w układzie logarytmicznym Fig.. Stress relaxation characteristics of AlMgSi wires in a logarithmic system 2,0 -B-68 MPa MPa -«-6MPa MPa -nk-0 MPa 0 Rys. 4. Charakterystyki pełzania drutów w różnych warunkach naprężenia i temperatury Fig. 4. Characteristics of wire's creep process in yarious conditions of stress and temperaturę monflfa CD Q_ SE r 80 z 60< K % r *i, «=«*= '» i i NAPRĘŻENIE -*- STOPIEŃ RELAKSACJI " S S t ilaksacji, / -6 o: -4 'g - Rys. 2. Charakterystyki stopnia relaksacji naprężeń wykres zbiorczy Fig. 2. Coefficient of stress relaxation characteristics of AlMgSi wires for yariable stress Rys. 5. Charakterystyki relaksacji naprężeń w warunkach spadku naprężenia z poziomu MPa/lh/34 MPa ( % R m /lh % R m ) krzywa górna, charakterystyka stopnia relaksacji krzywa dolna Fig. 5. Stress relaxation characteristics of AlMgSi wires in conditions of stress' forced negative gradient ( MPa/lh/34 MPa) top curve, stress relaxation degree characteristics bottom curve 0

7 Wnioski -O- NAPRĘŻENIE -O- STOPIEŃ RELAKSACJI. Wymuszenie ujemnych gradientów obciążenia w czasie trwania procesu relaksacji naprężeń przeprowadza materiał stan martwy lub stan nawrotu w zależności od wielkości gradientu. 2. Powyższa obserwacja jest jakościowo zbieżna z obserwacjami, jakie uzyskuje się podczas procesu pełzania w warunkach ujemnego gradientu naprężenia. 3. Nieaktywność reologiczna drutów będzie się przekładać na nieaktywność reologiczna przewodu, co może wpłynąć korzystnie na pracę napowietrznych linii elektroenergetycznych rozpiętych w przęsłach charakteryzujących się członem relaksacyjnym. Rys. 6. Charakterystyki relaksacji naprężeń w warunkach spadku naprężenia z poziomu 50 MPa/lh/28 MPa ( % R m /lh 35 % R m ) krzywa górna, charakterystyka stopnia relaksacji krzywa dolna Fig. 6. Stress relaxation characteristics of AlMgSi wires in conditions of stress' forced negative gradient (50 MPa/lh/28 MPa) top curve, stress relaxation degree characteristics bottom curve wartości naprężeń nie zmieniają się zgodnie z pierwotną funkcją relaksacji. Pojawienie się owej nieaktywnej Teologicznie fazy zależy od wielkości ujemnego gradientu naprężenia. Im większy spadek naprężenia, tym faza nieaktywna jest dłuższa, co ilustrują wykresy na rysunkach 9-*-. Szczegółowa analiza charakterystyk ilustrujących stopień relaksacji naprężeń dla różnych wariantów wykazała, iż w zależności od wielkości spadku naprężenia obserwuje się dwa typy zachowań materiału po odciążeniu (analogicznie jak w procesie pełzania). Pierwszy charakteryzuje się ustaniem procesu relaksacji (stała wartość naprężenia) i jest ona typowa dla małych spadków naprężenia. Natomiast w przypadku dużych spadków zauważamy dalsze zmniejszanie się stopnia relaksacji po odciążeniu. Mechanizm powyższego typu zachowania wiązać należy z chwilowym wzrostem modułu sprężystości E. Powyższe obserwacje pozwalają na stwierdzenie, że w procesie relaksacji naprężeń w warunkach wymuszonego spadku obciążenia mamy do czynienia z analogiczną reakcją materiału, jak w procesie pełzania. Fakt ten można wykorzystać w celu sterowania procesami Teologicznymi wiszącego przewodu poprzez ingerencję w historię obciążenia, która może się odbywać na drodze przeprężania realizowanego w trakcie montażu linii. Literatura. Penny R. K., Marriott D. L.- Design for Creep. MacDraw-Hill Book Company, London Rabotnov Y. N.: Kratkoyymennaja polzucest. Wydaw. Nauka, Moskwa, SmyrakB., Knych T., MamalaA.: Wybrane zagadnienie Teologicznego zachowania się drutów ze stopu AlMgSi w warunkach zmiennego naprężenia i temperatury. Rudy Metale 05, t. 50, nr 4, s Smyrak B., Knych T., Mamala A.: Analiza nieaktywnych faz procesu pełzania przewodów stopowych jako skutku ujemnych gradientów naprężeń. XXXII Szkoła Inżynierii Materiałowej, Kraków-Krynica 04, s Garofallo F.: Fundamentals of creep and creep rupture in metals. Macmillan Company, Jakowluk A.: Procesy pełzania i zmęczenia w materiałach- WNT, Warszawa Chrzanowski M.: Reologia ciał stałych. Politechnika Krakowska skrypt. 8. Johnson A. E.: Creep and Relaxation of Metals at HighTemperatures. Engineering, 949, s Davis E. A.: Creep and relaxation of oxygene-free copper. J. Appl. Mech.,, June Davenport C. C.: Corelation of Creep and Relaxation Properties of Copper. J. Appl. Mechanics, 953, 60, A55.. Projekt badawczy pt. Charakterystyki pełzania drutów i przewodów ze stopu AlMgSi przeznaczonego na napowietrzne przewody samonośne w aspekcie parametrów technologii wytwarzania i przetwarzana walcówki na drut oraz budowy i sposobu wytwarzania żył". Wydział Metali Nieżelaznych AGH, lipiec SzulborskiK.: Badania własności Teologicznych materiału modelowego wykonanego w oparciu o żywicę epoksydową Epidian 2. Mechanika Teoretyczna i Stosowana, 972, 3,. Szanowni Czytelnicy Zapraszamy do zaprenumerowania naszego czasopisma, w którym znajdziecie Państwo informację o aktualnych nowościach z dziedziny przemysłu metali nieżelaznych. Warunki prenumeraty na 05 r. znajdują się na III stronie okładki. Redakcja