ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:

В. А. Харитонов, канд. техн. наук, профессор

И. В. Таранин, аспирант, кафедра технологии обработки материалов, taranin.iv@mail.ru

В статье представлены обобщенные результаты исследований напряженного состояния металла при холодной сортовой прокатке, выполненных с применением современных средств компьютерного моделирования. Показано, что при прокатке проволоки в любых системах калибров в очаге деформации в продольном направлении действуют растягивающие напряжения, резко снижающие ресурс пластичности металла. Для повышения эффективности деформации предложены два варианта модульной компоновки деформирующего оборудования, которые могут использоваться в составе прокатного стана или волочильной машины: модуль «прокатка-прессование» и модуль «прокатка-волочение с подпором». Данные модули реализуют комбинированный процесс деформации проволоки с приложением усилия заднего подпора за счет использования резерва сил трения при прокатке. Эффективность деформации проволоки с использованием предложенных модульных схем выше по сравнению с традиционным волочением или прокаткой за счет более низкого уровня продольных растягивающих напряжений, действующих в очаге деформации. Предложена универсальная компоновка оборудования прокатно-волочильного стана, которая при совмещении деформирующих модулей позволит повысить максимально возможную суммарную степень деформации передельной проволоки и улучшить механические свойства готовой проволоки.

Работа выполнена в соответствии с госзаданием Министерства образования и науки Российской Федерации Магнитогорскому государственному техническому университету им. Г. И. Носова № 11.1525.2014.

1. Губкин С. И. Теория обработки металлов давлением. – М. : Металлургиздат, 1947. – 532 с.
2. Богатов А. А., Мижирицкий О. И., Смирнов С. В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. – М. : Металлургия, 1984. – 144 с.
3. Колмогоров В. Л., Богатов А. А., Мигачев Б. А. и др. Пластичность и разрушение. – М. : Металлургия, 1977. – 336 с.
4. Бояршинов М. И., Поляков М. Г., Пацекин П. П. Применение многовалковых калибров при обработке металлов давлением // Обработка металлов давлением. – Свердловск : Металлургиздат, Свердловское отделение, 1962. С. 5–32.
5. Бояршинов М. И., Гайдученко Б. И. Эффективность замены грубого и среднего волочения проволоки холодной прокаткой // Обработка металлов давлением. – Свердловск : Металлургиздат, Свердловское отделение, 1962. С. 45–50.
6. Поляков М. Г., Гайдученко Б. И., Коковихин Ю. И. Целесообразность производства проволоки холодной прокаткой // Стальные канаты. – Киев : Техника, 1965. Вып. 2. С. 391–397.
7. Холодная прокатка проволоки в четырехвалковых калибрах / Kobelke Karl-Heinz Kaltwalzen von Draht in Vierwalzenkalibern // Neue Hütte. 1979. № 9. 321–324 (на нем. яз)
8. Барков Л. А., Выдрин Л. А., Пастухов В. В., Чернышев В. Н. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием: учеб. пособие для вузов. – Челябинск : Металлургия, Челябинское отделение, 1988. – 304 с.
9. Дзугутов М. Я. Пластичность, ее прогнозирование и использование при обработке металлов давлением. – М. : Металлургия, 1984. – 64 с.
10. Князев Я. О., Осадчий В. Я. Разработка новых технологических процессов с использованием метода конечных элементов // Производство проката. 2015. № 5. С. 38–41.
11. Чернявский А. О. Метод конечных элементов. Основы практического применения. – М. : Машиностроение, 2007. – 106 с.
12. Шимановский А. О., Пустято А. В. Применение метода конечных элементов в решении задач прикладной механики. – Гомель : БГУТ, 2008. – 61 с.
13. Матвеев М. А., Шишов И. А., Мишин В. В., Глухов П. А., Корчагин А. М. Оценка вероятности разрушения металла при горячей прокатке с помощью методов физического и математического моделирования // Черные металлы. 2014. № 4. С. 55–61.
14. Харитонов В. А., Таранин И. В. Анализ напряженно-деформированного состояния и разрушения металла при прокатке круглого профиля в квадратном калибре // Заготовительные производства в машиностроении. 2014. № 1. С. 20–26.
15. Харитонов В. А., Таранин И. В. Анализ системы калибров для холодной прокатки проволоки // Производство проката. 2014. № 11. С. 26–33.
16. Харитонов В. А., Таранин И. В. Сравнительный анализ напряженного состояния металла в процессах продольной прокатки и «прокатки-прессования» // Сталь. 2014. № 5. С. 58–61.
17. Посадский С. Г. Повышение эффективности процесса холодной прокатки проволоки на основе применения совмещенного процесса деформирования в приводных и неприводных валках: Дисс. … канд. техн. наук. – Магнитогорск, 2004. – 124 c.
18. Радионов А. А. Автоматизированный электропривод станов для производства стальной проволоки. – Магнитогорск : Изд-во Магнитогорск гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2007. – 311 с.
19. Харитонов В. А., Таранин И. В. Сравнительный анализ эффективности совмещенных способов обработки металлов давлением при производстве проволоки // Сталь. 2015. № 1. С. 61–65.
20. Kharitonov V. A., Taranin I. V. Effectiveness of Various Rolling Processes in Wire Production // Steel in Translation, 2015. Vol. 45. No. 1. Р. 80–83.
21. Харитонов В. А., Таранин И. В. Исследование эффективности изготовления проволоки совмещенным способом «прокатка-волочение в монолитной волоке с подпором» // Кузнечно-штамповочное производство. ОМД. 2014. № 10. С. 24–28.
22. Соколовский Н. Н. К вопросу исследования проталкивания прутков в волоку // Известия вузов. Черная металлургия. 1966. № 3.
23. Шаповал В. Н., Колчин О. П., Шаповал А. Н. О деформировании молибденовых прутков волочением с подпором // Цветные металлы. 1978. № 11. С. 86–88.
24. Аркулис Г. Э., Соколовский Н. Н. Элементы теории и практики процесса волочения с проталкиванием // Материалы межотраслевой науч.-технич. конф. «Повышение качества, надежности и долговечности выпускаемой продукции в условиях новой экономической реформы», 21–22 сентября 1967 г. – Иркутск, 1968. – 156 с.