Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:

Д. А. Павлов, доцент кафедры «Обработка металлов давлением», канд. техн. наук, эл. почта: d.a.pavlov@urfu.ru
М. В. Ерпалов, доцент кафедры «Обработка металлов давлением», канд. техн. наук

Выполнен обзор научных работ, посвященных исследованию процесса винтовой прокатки на двух- и трехвалковых прокатных станах. Рассмотрены основные подходы к изучению напряженного и деформированного состояния, а также микроструктуры металла заготовки в процессе винтовой прокатки. Описаны особенности радиально-сдвиговой прокатки. В рассмотренных работах на качественном уровне исследовано влияние технологических параметров на формоизменение заготовки. В настоящей работе при помощи компьютерного моделирования в программе QForm выполнено исследование влияния угла подачи на напряженно-деформированное состояние в заготовке при прокатке на трехвалковом стане. В ходе исследования угол подачи варьировали от 6 до 16 град. Параметры напряженного и деформированного состояния измеряли в 10 точках в сечении пережима валков. В работе дана количественная оценка изменения показателя напряженного состояния и степени деформации в зависимости от угла подачи. Проведен анализ влияния угла подачи на энергосиловые параметры прокатки. Дана количественная оценка распределения степени деформации и показателя напряженного состояния в заготовке, а также выполнен анализ силовых условий процесса радиально-сдвиговой прокатки.

Исследование выполнено в рамках базовой части государственного задания в области научной деятельности № 0836-2020-0020.

1. Потапов И. Н., Полухин П. И. Технология винтовой прокатки. 2-е изд., дополн. и перераб. — М. : Металлургия, 1990. — 344 с.
2. Потапов И. Н., Полухин П. И., Харитонов Е. А., Галкин С. П. Радиально-сдвиговая прокатка сортового металла // Теория и технология металло- и энергосберегающих процессов обработки металлов давлением. — М. : Металлургия, 1986. С. 72–78.
3. Фомичев И. А. Косая прокатка. — М. : Металлургиздат, 1963. — 262 с.
4. Тетерин П. К. Теория поперечной и винтовой прокатки. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1983. — 270 с.
5. Осадчий В. Я., Гетия И. Г., Мухин Ю. А. Особенности процесса прокатки на прошивном стане с грибовидными валками // Известия вузов. Черная металлургия. 1974. № 11. С. 8–12.
6. Данченко В. Н., Коликов А. П., Романцев Б. А. Технология трубного производства. — М. : Интермет Инжиниринг, 2002. — 640 с.
7. Будников А. С., Харитонов Е. А., Исхаков Р. В. Исследование безоправочной винтовой прокатки бесшовных труб с повышенным обжатием по диаметру // Сталь. 2020. № 9. С. 26–28.
8. Галкин С. П., Харитонов Е. А., Романенко В. П. Развитие винтовой прокатки для производства трубных заготовок // Сталь. 2009. Т. 8. С. 54–57.
9. Романцев Б. А., Гончарук А. В., Алещенко А. С. Винтовая прошивка в трубном производстве. — М. : МИСиС, 2017. — 262 с.
10. Никулин А. Н., Стрелецкий В. В. Деформационное воздействие винтовой прокатки на непрерывнолитой металл // Металлург. 2005. № 3. С. 97–101.
11. Галкин С. П., Гамин Ю. В., Алещенко А. С., Романцев Б. А. Современное развитие элементов теории, технологии и мини-станов радиально-сдвиговой прокатки // Черные металлы. 2021. № 12. С. 51–58.
12. Akopyan T. K., Belov N. A., Aleshchenko A. S. et al. Formation oft he gradient microstructure of a new Al alloy based on the Al–Zn–Mg–Fe–Ni system processed by radial-shear rolling. Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 746. P. 134–144.
13. Скрипаленко М. М., Галкин С. П., Хе Чже Сун и др. Прогнозирование разрушения металла при винтовой прокатке в двухвалковом стане // Металлург. 2017. № 11. С. 11–18.
14. Скрипаленко М. М., Чан Ба Хюи, Романцев Б. А. и др. Исследование особенностей напряженно-деформированного состояния заготовок при разных схемах винтовой прокатки с помощью компьютерного моделирования // Сталь. 2019. № 2. С. 35–39.
15. Ерпалов М. В., Нухов Д. Ш., Богатов А. А. Теоретическое исследование изменения формы утяжины на заднем конце заготовки при прошивке // Известия вузов. Черная металлургия. 2013. № 2. С. 16–18.

16. Скрипаленко М. М., Галкин С. П., Хе Чже Сун и др. Прогнозирование вероятного разрушения при радиально-сдвиговой прокатке непрерывнолитых медных заготовок на основе компьютерного моделиро-вания // Металлург. 2018. № 9. С. 7–12.
17. Qiu P., Xiao H., Li M. Effect of Non-uniform Temperature Field on Piece Rolled by Three-roll Cross Wedge Rolling // Applied Mechanics and Materials. 2009. Vol. 16–19. P. 456–461.
18. Никулин А. Н. Винтовая прокатка. Напряжения и деформации. — М. : Металлургиздат, 2015. — 380 с.
19. Богатов А. А., Панов Е. И. Влияние напряженно-деформированного состояния при винтовой прокатке на структуру и пластичность металла и сплавов // Металлург. 2013. № 5. С. 75–81.
20. Zhao Y., Mao J. Effects of Feed Angle on Mannesmann Piercing in Drill Steel Production // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 915–916. P. 996–999.
21. Харитонов Е. А., Романенко В. П., Будников А. С. Моделирование процесса раскатки труб на трехвалковом раскатном стане винтовой прокатки // Сталь. 2014. № 10. С. 44–47.
22. Харитонов Е. А., Романенко В. П., Будников А. С. Разработка методики расчета деформационных параметров при раскатке гильз в трехвалковом стане винтовой прокатки // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. № 3. С. 167–172.
23. Панов Е. И., Восканьянц А. А., Иванов А. В. и др. Трехмерное конечно-элементное моделирование процесса поперечно-винтовой прокатки сплошной заготовки // Технология легких сплавов. 2001. № 5–6. C. 54–59.
24. Pater Z., Lukasz W., Walczuk P. Comparative Analysis of Tube Piercing Processes in the Two-Roll and Three-Roll Mills // Advances in Science and Technology Research Journal. 2019. Vol. 13, Iss. 1. P. 37–45.
25. Pater Z., Bartnicki J., Kazanecki J. 3D Finite Elements Method (FEM) Analysis of Basic Process Parameters in Rotary Piercing Mill // Metalurgija. 2012. Vol. 51, Iss. 4. P. 501–504.
26. Меркулов Д. В. Опережение и отставание при винтовой прокатке // Металлы. 2008. № 2. С. 38–43.
27. Li S. Z., Meng W. H., Hu L. W., Ding B. Research on the tendency of inner crack during 3-roll skew rolling process of round billets // Advanced Materials Research. 2011. Vol. 145. P. 238–242.
28. Галкин С. П., Стебунов С. А., Алещенко А. С. и др. Моделирование и экспериментальная оценка условий кольцевого разрушения при горячей радиально-сдвиговой прокатке // Металлург. 2020. № 3. С. 55–61.
29. Богатов А. А., Павлов Д. А. Исследование деформированного состояния металла при обжатии заготовки в трехвалковом стане винтовой прокатки // Металлург. 2017. № 4. С. 66–70.
30. Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. — Екатеринбург : Издательство УГТУ-УПИ, 2001. — 836 с.