Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия¹ ; Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН, Москва, Россия²

М. М. Скрипаленко, доцент¹, старший научный сотрудник², канд. техн. наук, эл. почта: mms@misis.ru
Б. А. Романцев, профессор¹, старший научный сотрудник², докт. техн. наук, эл. почта: boralr@yandex.ru

Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия

М. Н. Скрипаленко, эксперт научного проекта, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: tfsmn@yandex.ru

А. В. Данилин, старший преподаватель, эл. почта: danilinav@misis.ru

ООО «Кванторформ», Москва, Россия
И. С. Алимов, инженер технической поддержки, эл. почта: igor.alimov@qform3d.ru

Проведено конечно-элементное компьютерное моделирование процессов горячей прокатки полосы по различным схемам: первая — симметричная, вторая — с асимметрией диаметров валков, третья — со скоростной асимметрией. По результатам моделирования, выполненного в вычислительной среде QForm, разработана методика, позволяющая определять положение и длину зоны прилипания в процессе прокатки. Данная методика основана на анализе изменения параметров напряженно-деформированного состояния материала по длине геометрического очага деформации. Методика предполагает поиск области внутри геометрического очага деформации, в которой производные от выбранных параметров напряженно-деформированного состояния по длине геометрического очага деформации максимально приближены к нулю. В качестве критериев для оценки выбраны следующие параметры: накопленная деформация, интенсивность деформации, скорость деформации и критерий разрушения по модели Ойена. Использование разработанной методики позволило выявить ряд отличий и сходств по форме и длине зоны прилипания для смоделированных схем. При симметричной схеме прокатки зона прилипания занимает до 74 % от длины геометрического очага деформации и имеет форму, симметричную относительно оси прокатки. При прокатке с асимметрией диаметров валков форма зоны прилипания и ее положение меняются. В частности, зона приобретает несимметричный вид и наклоняется вперед по направлению прокатки, образуя угол, который при асимметрии диаметров валков достигает 2 град., а при асимметрии скоростей — 30 град. При этом наибольшая протяженность зоны прилипания в обоих случаях практически такая же, как и при симметричной прокатке. По результатам исследований установлено, что наибольшая длина зоны прилипания формируется при использовании критерия разрушения Ойена, а наименьшая — при использовании скорости деформации.

1. Лякишев Н. П. и др. Энциклопедический словарь по металлургии : справочное издание. В 2 т. Т. 1: А-О. — М. : Интермет Инжиниринг, 2000. — 412 с.
2. Целиков А. И., Никитин Г. С., Рокотян С. Е. Теория продольной прокатки. Учебник для студентов машиностроительных и металлургических вузов. — М. : Металлургия, 1980. — 320 с.
3. Кожевникова И. А., Гарбер Э. А. Развитие теории тонколистовой прокатки для повышения эффективности работы широкополосных станов // Вестник Череповецкого государственного университета. 2009. № 4. С. 115–122.
4. Гарбер Э. А., Кожевникова И. А. Теория прокатки. — Череповец : Череповецкий государственный университет (ЧГУ) ; Москва : Теплотехник, 2013. — 306 с.
5. Koshmin A. N., Zinoviev A. V., Cherkasov S. O., Tsydenov K. A. Finite element simulation of hot cladding parameters for thin-sheet rolled products made of experimental Al–2%Cu–2%Mn alloy // Izvestiya. Non-Ferrous
Metallurgy. 2024. Vol. 3. P. 73–86.
6. Koshmin A., Zinoviev A., Cherkasov S., Mahmoud Alhaj Ali A., Tsydenov K., Churyumov A. Finite element modeling and experimental verification of a new aluminum al-2%cu-2%mn alloy hot cladding by flat rolling // Metals. 2024. Vol. 14, Iss. 8. 852.
7. Хаматов Д. Д., Пузанов М. П., Логинов Ю. Н. Исследование кинематики очага деформации при холодной прокатке кремнистой стали с различным натяжением / Труды науч.-практ. конф. с междунар. участием и элементами школы молодых ученых «Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР: ферросплавы». — Екатеринбург : ООО Издательство и типография «Альфа Принт», 2018. С. 445–447.
8. Песин А. М., Пустовойтов Д. О. Моделирование кинематики течения металла при асимметричной тонколистовой прокатке алюминиевого сплава 5083 // Заготовительные производства в машиностроении. 2016. № 4. С. 26–31.
9. Логинов Ю. Н., Пузанов М. П. Влияние формы нейтрального сечения в очаге деформации на расчетное давление при холодной прокатке // Сталь. 2016. № 11. С. 36–40.
10. Kozhevnikov A. V., Skripalenko M. M., Kozhevnikova I. A., Skripalenko M. N. Сomparative evaluation of the kinematic parameters at symmetric and asymmetric cold rolling of strip using computer simulation // CIS Iron and Steel Review. 2023. Vol. 25. P. 51–57.
11. Skripalenko M. M., Rogachev S. O., Skripalenko M. N., Andreev V. A., Karelin R. D., Yusupov V. S., Cheverikin V. V., Romantsev B. A., Danilin A. V. Estimation of deformation zone parameters and their influence on microstructure and properties formation of aluminum strip while cold rolling // Journal of Materials Engineering and Performance. 2025. DOI: 10.1007/s11665-025-12920-w
12. Pustovoytov D., Pesin A., Tandon P. Asymmetric (hot, warm, cold, cryo) rolling of light alloys: a review // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 6. 956. DOI: 10.3390/met11060956
13. Песин А. М., Пустовойтов Д. О., Губанов С. А., Новоселов А. Э. Математическое моделирование и сравнительный анализ деформированного состояния металла при асимметричной прокатке и равноканальном угловом прессовании // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 4. С. 175–181.
14. Корнилов Г. П., Песин А. М., Бочкарев А. А., Носов Л. В., Песин И. А. Экспериментальное исследование электроприводов прокатных станов при асимметричной прокатке полос и листов // Металлург. 2024. № 12. С. 44–49.
15. Бельский С. М. Совершенствование технологий формообразования полос и листов на основе развития теории симметричной и асимметричной горячей прокатки: дис. … докт. техн. наук. — Липецк, 2009. — 376 с.
16. Власов А. В., Стебунов С. А., Евсюков С. А., Биба Н. В., Шитиков А. А. Конечно-элементное моделирование технологических процессов ковки и объемной штамповки. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 383 с.
17. Oyane M. Criteria of ductile fracture strain // Bulletin of JSME. 1972. Vol. 15, Iss. 90. P. 1507–1513. DOI: 10.1299/jsme1958.15.1507
18. Li J., Song P., Yang S., Wang W. Fracture prediction of sheet metal incremental forming based on oyane criterion // Hunan Daxue Xuebao (Journal of Hunan University Natural Sciences). 2018. Vol. 45, Iss. 12. P. 46–52. DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2018.12.007
19. Wang G., Liu X., Huang S., Li H. et al. Research on the cracking at the corner of MS1180 square tube during cold roll forming based on the Oyane fracture criterion // Journal of Mechanical Science and Technology. 2025. Vol. 39, Iss. 8. P. 4435–4447. DOI: 10.1007/s12206-025-0617-3
20. Song W., Cai J., Zhu Z., Zhang B., Wang K., Yang Y., Fan Y. Study on the ductile fracture criterion of C19210 copper alloy for profiled strips // JOM. 2025. Vol. 77, Iss. 4. P. 2648–2655. DOI: 10.1007/s11837-024-07126-9
21. Chen Y., Qi H., Li Y., Hua L. Establishment of thermal ductile fracture criterion for As‐Cast 42CrMo steel and its application in hot ring rolling process // Advances in Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1. 9120018. DOI: 10.1155/2021/9120018
22. Скрипаленко М. М., Скрипаленко М. Н., Романцев Б. А., Юсупов В. С. Компьютерное моделирование для оценки положений нейтральной линии при продольной прокатке полос // Сталь. 2025. № 6. С. 16–22.