정형 다이의 기하학적 설계는 복합 초전도 빌렛의 수압 압출 중 재료 무결성을 보장하는 주요 제어 메커니즘입니다. 특히 45도와 같은 낮은 콘 각도를 사용하면 재료가 다이를 통과하는 흐름이 더 원활해집니다. 이러한 정밀도는 내부 전단 응력과 중복 변형을 줄여 1800 MPa의 극한 압력에서도 외부 피복과 내부 초전도 코어가 동기화되어 변형될 수 있도록 합니다.
적절한 다이 형상은 이종 재료 간의 조정된 변형을 강제하여 피복 파열을 방지하고 균일한 코어 밀도를 보장하는 안정제 역할을 합니다.
조정된 변형의 역학
재료 불일치 처리
복합 빌렛에서 외부 피복과 내부 초전도 코어는 종종 기계적 특성이 다릅니다. 제어되지 않으면 이러한 층은 다른 속도로 변형됩니다.
균일성 강제
다이 형상은 이러한 별개의 재료가 함께 움직이도록 강제하는 물리적 제약 역할을 합니다. 이러한 "조정된 변형"은 최종 제품이 단일하고 응집력 있는 초전도 단위로 기능하는 데 필수적입니다.
콘 각도의 중요 역할
내부 전단 감소
주요 참고 자료는 낮은 콘 각도, 특히 45도의 효과를 강조합니다. 각도가 낮을수록 재료의 직경이 줄어들면서 더 점진적인 전환이 이루어집니다.
추가 변형 최소화
더 가파르거나 부적절한 각도는 재료에 불필요한 내부 왜곡을 강제합니다. 각도를 최적화함으로써 이러한 "추가 변형"을 최소화하여 에너지를 단면적 감소에 필요한 만큼만 집중시킵니다.
부적절한 설계의 위험
피복 파열 방지
1800 MPa에 달하는 압력 하에서 흐름의 불규칙성은 엄청난 응력 집중을 유발합니다. 다이 형상이 과도한 마찰이나 난류를 유발하면 외부 피복이 찢어지거나 파열될 가능성이 높습니다.
불균일한 코어 흐름 방지
다이가 부드러운 흐름을 강제하지 않으면 내부 코어가 불균일하게 변형될 수 있습니다. 이는 "소시지 현상" 또는 일관되지 않은 단면을 초래하여 초전도체의 전기적 성능을 심각하게 저하시킵니다.
압출 공정 최적화
복합 초전도 빌렛의 성공적인 제작을 보장하기 위해 특정 목표에 따라 다음 매개변수를 고려하십시오.
- 기계적 무결성이 주요 초점인 경우: 낮은 콘 각도(예: 45도)를 사용하여 전단 응력을 최소화하고 외부 피복이 파열되는 것을 방지합니다.
- 코어 균질성이 주요 초점인 경우: 추가 변형을 줄이는 다이 형상을 우선시하여 내부 코어가 빌렛 길이에 걸쳐 균일하게 유지되도록 합니다.
다이 설계의 정밀도는 고성능 초전도체와 실패한 빌렛의 차이를 만듭니다.
요약 표:
| 설계 매개변수 | 권장 값 / 특징 | 초전도 빌렛에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 콘 각도 | 낮은 각도(예: 45°) | 내부 전단 응력 및 중복 변형 감소 |
| 압력 처리 | 최대 1800 MPa | 극한 압출력 하에서 무결성 유지 |
| 흐름 제어 | 조정된 변형 | 피복 파열 및 코어 "소시지 현상" 방지 |
| 주요 목표 | 기하학적 정밀도 | 균일한 밀도 및 전기적 성능 보장 |
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참고문헌
- Krzysztof Filar, G. Gajda. Preparation Process of In Situ MgB2 Material with Ex Situ MgB2 Barrier to Obtain Long Sections of Superconducting Multicore Wires. DOI: 10.3390/ma18010126
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Press 지식 베이스 .
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