Оценка эффективности способов волочения с кручением при изготовлении углеродистой проволоки с УМЗ-структурой

В.А. Харитонов1, М.Ю. Усанов1
1ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», пр. Ленина, 38, 455000, Магнитогорск, Россия
Аннотация
Рассмотрены способы, позволяющие получать проволоку с ульрамелкозернистой структурой волочением с применением деформации кручения. Показано, что волочением во вращающихся монолитных волоках удается изменить коэффициент трения, что приводит к снижению усилия волочения и перераспределению напряжений в проволоке. Однако, этого недостаточно для измельчения структуры. Поэтому был предложен способ радиально-сдвиговой протяжки, который создает в очаге деформации мощную сдвиговую деформацию, что приводит к повышению накопленной степени деформации. Деформация осуществляется с помощью кассеты радиально-сдвиговой протяжки, которая устанавливается за мыльницей на место волокодержателя, что позволяет ее устанавливать в действующее волочильное оборудование. В статье приведены результаты моделирования в программном комплексе Deform 3d при совмещении по маршруту радиально-сдвиговой протяжки и протяжки через монолитные волоки. Показано, что кручение эффективно увеличивает накопленную степень деформации, особенно если кручение осуществлять реверсивно. При этом, при протяжке через радиально-сдвиговую кассету в проволоке повышается накопленная степень деформации, а при протяжке через монолитную волоку – получаем проволоку с высокой точностью размеров. Кроме того, был проведен лабораторный эксперимент. Проволока из стали марки Ст3 была протянута с диаметра 6,69 мм на диаметр 6,00 за один проход через кассету радиально-сдвиговой протяжки, при этом средний предел прочности составил 718 МПа, а средний предел текучести 701 МПа. Кручение при волочении через кассету радиально-сдвиговой протяжки дает прирост предела прочности на 83 МПа, а предела текучести на 121 МПа за один проход по сравнению с монолитной волокой.
Получена: 01 февраля 2016   Исправлена: 26 марта 2016   Принята: 29 марта 2016
Просмотры: 88   Загрузки: 28
Ссылки
1.
M.A. Polyakova, A.E. Gulin, O.A. Nikitenko, D.V. Konstantinov, M.S. Zherebtsov. Steel №5, 2014. p. 93-96. (in Russian) [М.А. Полякова, А.Е. Гулин, О.А. Никитенко, Д.В. Константинов, М.С. Жеребцов. Сталь №5, 2014. С. 93-96]
2.
F. Utyashev. Modern methods of intensive plastic deformation. Textbook. Study guide. Ufa, UGATU. (2008) 313 p. (in Russian) [Ф.З. Утяшев. Современные методы интенсивной пластической деформации. Учебное пособие. Уфа, УГАТУ. 2008. 313 с]
3.
F. Utyashev. Forging and stamping. Material working by pressure. 2011. №5. p.33-39. (in Russian) [Ф.З. Утяшев. Кузнечно-штамповое производство. Обработка металлов давлением. 2011. №5. С.33-39.]
4.
V.A. Kharitonov, M.Yu. Usanov. Processing of solid and laminate materials № 1 (42) July 2015 p. 50-61. (in Russian) [В.А. Харитонов, М.Ю. Обработка сплошных и слоистых материалов № 1 (42) июль 2015. С. 50-61.]
5.
Patent USSR № 372002, 01.03.1973. (in Russian) [А.с. СССР № 372002, 01.03.1973].
6.
Patent USSR № 539630, 25.12.1976. (in Russian) [А.с. СССР № 539630, 25.12.1976].
7.
Patent USSR № 663462, 25.05.1979. (in Russian) [А.с. СССР № 663462, 25.05.1979].
8.
Patent USSR № 1243860, 15.07.1986. (in Russian) [А.с. СССР № 1243860, 15.07.1986].
9.
Patent USSR № 2043799, 20.09.1995. (in Russian) [А.с. СССР 2043799, 20.09.1995].
10.
Y. Loginov. Forging and stamping. Material working by pressure. 2014 №6. p.39-41. (in Russian) [Ю.Н. Логинов. Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением 2014 №6. С.39-41.]
11.
Y. Loginov. Interactive IV International scientific-practical conference «Innovations in materials science and metallurgy». Ekaterinburg. (2015). p. 234-238. (in Russian) [Ю.Н. Логинов. IV Международная интерактивная научно-практическая конференция “Инновации в материаловедении и металлургии”. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2015. — С. 234-238.]
12.
V.A. Kharitonov, M.Yu. Usanov. Modeling and development of metal forming processes: Intern. Collection of Scient. Articls. Ed. V.M. Salganik. Magnitogorsk: MSTU named after G.I. Nosov, 2012, pp. 82-88. (in Russian) [ В.А. Харитонов, М.Ю. Усанов. Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: междунар. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Салганика. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. Вып. 21. С. 82-88.]
13.
V.A. Kharitonov, M.Yu. Usanov. Processing of solid and laminate materials № 2 (43) November 2015 p. 38-43. (in Russian) [В.А. Харитонов, М.Ю. Усанов. Обработка сплошных и слоистых материалов №2 (43) ноябрь 2015, с. 38-43.]
14.
A. Raab, M. Chukin. Actual problems of physical metallurgy of steels and alloys: materials XXI Ural metallurgists school. Magnitogorsk: Publishing house of Nosov Magnitogorsk state technical university 2012. p. 20-21. (in Russian) [А.Г. Рааб, М.В. Чукин. Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: материалы XXI Уральской школы металловедов-термистов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2012. С.20-21.]
15.
Patent RF №2347632, 27.02.2009. (in Russian) [Патент РФ №2347632, 27.02.2009].
16.
I.N. Potapov, P.I. Polukhin, E.A. Kharitonov, S.P. Galkin. Theory and technology of metals: and energy-efficient metal forming processes. Moscow. MISiS. 1986. p. 72-78. (in Russian) [И.Н. Потапов, П.И. Полухин, Е.А. Харитонов, С.П. Галкин. Теория и технология металло- и энергосберегающих процессов обработки металлов давлением. Сб. научн. трудов МИСиС, М., Металлургия, 1986, С.72-78.]
17.
S.P. Galkin, B.A. Romancev. Engineering practice. №9, 2014. p.58-61 (in Russian) [С.П. Галкин, Б.А. Романцев. Инженерная практика №9, 2014. С.58-61.]
18.
M.Yu. Usanov. Modeling and development of metal forming processes: Intern. Collection of Scient.Articls. Ed. V.M. Salganik. Magnitogorsk: MSTU named after G.I. Nosov, 2012, p. 80-85. (in Russian) [М.Ю. Усанов. Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: междунар. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Салганика. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова, 2012. С. 80-85.]
19.
V.A. Kharitonov, M.Yu. Usanov. Physicochemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials: Intern. Collection of Scient. Articls. Ed. V.M. Samsonov, N.Y. Sdobnyakova. Tver: Tver. State. University Press, 2012, vol. 4, p. 309-313. (in Russian) [В.А. Харитонов, М.Ю. Усанов. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. / под общ. ред. В.М.Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2012. Вып. 4. С. 309-313.]
20.
V.A. Kharitonov, M.Yu. Usanov. Vestnik of MSTU named after G.I. Nosov. 2013. №3. p. 69–73. (in Russian) [В.А. Харитонов, М.Ю. Усанов. Вестник МГТУ №3, 2013 С. 69-73.]
21.
A. K. Belan. Issledovanie i razrabotka tehnologii izgotovleniya nizkouglerodistoi armaturnoi provoloki prokatkoi v mnogovalkovih kalibrah: Dissertacija na soiskanie stepeni kandidata tehnicheskih nauk. Magnitogorsk. (1981). 173 p. (in Russian) [А. К. Белан. Исследование и разработка технологии изготовления низкоуглеродистой арматурной проволоки прокаткой в многовалковых калибрах: дисс. канд. техн. наук. Магнитогорск. 1981. 173 с]
22.
Patent RF №2502573, 27.12.2013. (in Russian) [Патент РФ №2502573, 27.12.2013