1Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина:

М. И. Медведев, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением, докт. техн. наук, эл. почта: medvedev@metal-forming.org
Я. В. Фролов, профессор, заведующий кафедрой обработки металлов давлением, докт. техн. наук, эл. почта: frolov@metal-forming.org

А. С. Бобух, доцент кафедры обработки металлов давлением, канд. техн. наук, эл. почта: bobukh@metal-forming.org

ООО «ИНТЕРТАЙП Украина», г. Днепр, Украина:
А. В. Андреев, ведущий специалист управления по развитию новых продуктов и технологий, канд. техн. наук, эл. почта: andreiev@metal-forming.org

Целью данной работы является уточнение температурно-деформационных режимов прессования труб из титановых сплавов (ВТ1-0, ПТ-7М, ВТ-14, ВТ-15, ТС-5 и ТС-6) и определение коэффициентов регрессии уравнения Хензеля – Шпиттеля путем исследования пластичности и сопротивления деформации образцов при горячем кручении. Этот метод с использованием крутящего момента, полученного при испытаниях, позволяет представить полную картину течения металла в условиях преобладающей сдвиговой деформации. Деформацию сдвига, рассчитанную по кривым крутящего момента, используют в качестве индикатора начала пластической деформации материала и последующего разрушения. Испытания методом горячего кручения проводили на испытательной машине SMEG-10Т (торсионная машина горизонтального типа с максимальным крутящим моментом 100 Н·м, оборудованная нагревательной камерой). Диапазон температур образцов в ходе испытаний 800–1250 ^oC. Представленные результаты экспериментов по горячему кручению и их статистической обработке направлены на определение коэффициентов регрессии уравнения Хензеля – Шпиттеля, которые можно применять при расчете параметров экструзии бесшовных труб для исследуемых титановых сплавов. Используя образцы с различным отношением радиуса к длине рабочей части, получили диапазон скоростей деформации от 6 до 25 с^–1. Изучена чувствительность к скорости деформации при горячей обработке. Обнаружено, что она падает при температурах, соответствующих диапазону максимальной длительности пластического состояния для большинства исследованных титановых сплавов за исключением ВТ-15 и ПТ-7M. Основными результатами исследования следует считать экспериментально определенные кривые зависимости крутящего момента от угла поворота образца при изменении сопротивления деформации металла, что позволило уточнить температурный интервал максимальной пластичности при обработке давлением для сплавов ВТ1-0, ПТ-7М, ВТ-14, ВТ-15, ТС-5 и ТС-6.

1. Danchenko V. N., Frolov Ia. V., Dekhtyarev V. S., Golovchenko A. P., Belikov Yu. M. et al. Development of Pipe Cold Pilger Rolling Mode Computation Method with Account of Metal Properties Change // Metallurgical and Mining Industry. 2011. Vol. 3. No. 3. P. 110–113.
2. Andreiev A., Golovko O., Frolov Ia., Nurnberger F., Wolf La et al. Testing of pipe sections // Materials Testing. 2015. Vol. 57, No. 7–8. P. 643–648.
3. Zhang W., Dinga H., Zhao J. et al. Hot deformation behavior and processing maps of Ti – 6Al – 4V alloy with starting fully lamellar structure // Journal of Materials Research. 2018. Vol. 33, Iss. 22. P. 3677–3688.
4. Tang H., Yang M., Meng W., Lan P., Wang Ch. Hot deformation behaviour and microstructure of a high-alloy gear steel // Materials Science and Technology. 2018. Vol. 34. P. 1228–1238.
5. Губкин С. И. Пластическая деформация металлов : в 3 т. — М. : Металлургиздат, 1961.
6. Илларионов А. Г., Попов А. А. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов. — Екатеринбург : Изд-во Уральского университета, 2014. — 137 с.
7. Pernis R., Bidulská J., Kvačkaj T., Pokorný I. Application of the torsion test in calculating the extrusion force // Archives of Metallurgy and Materials. 2011. Vol. 56. P. 81–85.
8. Pintãoa C. A. F., Correac D., Grandinib C. Torsion modulus as a tool to evaluate the role of thermo-mechanical treatment and composition of dental Ti-Zr alloys // Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8, Iss. 5. P. 4631–4661. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.08.007.
9. Pintão C., Correa D., Grandini C. Torsion modulus using the technique of mechanical spectroscopy in biomaterials // Journal of Mechanical Science and Technology. 2017. Vol. 31, Iss. 5. P. 2203–2211.
10. Колмогоров В. Л. Пластичность и разрушение. — М. : Металлургия, 1977. — 336 с.
11. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. — М. : Мир, 1969. — 863 с.
12. ОСТ 1.90013–81. Сплавы титановые. Марки. — Введ. 01.07.1981.
13. ТУ 1-5-127–73. Заготовка трубная из титановых спла вов. — Введ. 01.01.1974.
14. ГОСТ 19807–91. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки. — Введ. 01.07.1992.
15. Медведев М. И. Деформируемость металлов при горячем прессовании труб : дис. … канд. техн. наук. — Днепропетровск, 1974. — 205.
16. Yang L. H., Wu L. Z. Determination of hardening coefficient of large strain constitutive model based on torsion tests // Advanced materials research. 2011. Vol. 197-198. P. 1528–1531.
17. Шломчак Г. Г. Реологическая концепция в теории прокатки металлов // Теория и практика металлургии. 2005. № 3. С. 39–43.
18. Spittel T., Spittel M. Ferrous Alloys. Vol. 2. — New York : Springer, 2009. — 800 p.
19. Bouchard P. O., Laurent T., Tollier L. Numerical modeling of self-pierce riveting — From riveting process modeling down to structural analysis // Journal of Materials Processing Technology. 2008. Vol. 202, Iss. 1-3. P. 290–300.
20. Chenot J. L., Oñate E. Modelling of Metal Forming Processes / Proceedings of the Euromech 233 Colloquium, Sophia Antipolis, France, August 29–31, 1988.
21. Xin Hou, Zhanqiang Liu, Bing Wang et al. Stress-Strain Curves and Modified Material Constitutive Model for Ti – 6Al – 4V over the Wide Ranges of Strain Rate and Temperature // Materials. 2018. Vol. 11, Iss. 6. P. 938.
22. Bogatov A. A., Panov E. I. Effect of Stress-strain State during Helical Rolling on Metal and Alloy Structure and Ductility // Metallurgist. 2013. Vol. 57, Iss. 5-6. P. 434–441.
23. Грыц А., Дыя Х., Байор Т., Каламож М. Анализ распределения деформации и напряжений в процессе прокатки прутков из сплава магния AZ31 на трехвалковом винтовом стане // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении : материалы VII Междунар. молодежной науч.-практ. конф. «Инновационные технологии в металлургии и машиностроении», посвященной памяти чл.-корр. РАН, почетного доктора УрФУ В. Л. Колмогорова (г. Екатеринбург, 26–30 ноября 2013 г.). — Екатеринбург : Изд-во Уральского университета, 2014. С. 338–341.
24. Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением : справ. изд. / пер. с нем. — М. : Металлургия, 1982. — 360 с.
25. Медведев М. И., Гуляев Ю. Г., Чукмасов С. А. Совершенствование процесса прессования труб. — М. : Металлургия, 1986. — 151 с.
26. Golovko A. N., Rodman D., Nürnberger F., Schaper M., Frolov Ia., Beliaiev S. Investigation of the water-air cooling process of the thick- walled extruded profile made of alloy EN AW-6060 on the output table // Metallurgical and Mining Industry. 2012. Vol. 4, Iss. 2. P. 66–74.
27. Lütjering G., Williams J. C., Gysler A. Microstructure and Mechanical Properties of Titanium Alloys // Microstructure and Properties of Materials. 2000. Vol. 2. P. 1–77. DOI: 10.1142/9789812793959_0001.