Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия

В. Ф. Даненко, доцент, заместитель заведующего кафедрой технологии материалов, канд. техн. наук, эл. почта: omd@vstu.ru
Л. М. Гуревич, доцент, заведующий кафедрой материаловедения и композиционных материалов, докт. техн. наук

Методом конечно-элементного моделирования исследовано влияние единичных обжатий на напряженно-деформированное состояние и равномерность деформации слоев металла в поперечном сечении деформационной зоны при волочении патентированной проволоки из стали 70 в монолитных волоках по маршрутам 3,0→2,0 мм (общее обжатие 55,5 %). Маршруты волочения составляли с учетом принятых в заводской практике единичных обжатий 10–25 %. Установлено значимое повышение жесткости схемы напряженного состояния, оцениваемой показателем напряженного состояния, объемов металла центральных слоев конусной зоны при волочении со средним обжатием 15 % (маршрут 1), по сравнению с волочением с обжатием 23,7 % (маршрут 2), что объясняется высоким уровнем растягивающих напряжений на оси конусной зоны. Показано увеличение интенсивности степени продольной деформации периферийных слоев на выходе конусной зоны, что связано с нарушением монотонного характера течения металла при переходе от конусной к калибрующей зоне волоки. При этом для маршрута 2, в отличие от маршрута 1, различие значений интенсивности степени продольной деформации центральных и периферийных слоев минимально, что способствует получению более равномерных свойств по сечению и снижению величины остаточных напряжений после волочения с увеличением единичного обжатия. Показано, что уменьшение единичных обжатий на последнем переходе от 23,7 до 10,0 % при одном и том же общем обжатии привело к повышению растягивающих продольных остаточных напряжений на поверхности проволоки в 1,6 раза, что связано с ростом сдвиговых деформаций при увеличении числа переходов.

1. Харитонов В. А., Усанов М. Ю. Развитие теории волочения в монолитных волоках в Магнитогорской научной школе // Черные металлы. 2023. № 5. C. 36–40.
2. Поздеев А. А., Няшин Ю. И., Трусов П. В. Остаточные напряжения: теория и приложения. — М. : Металлургия, 1982. — 112 с.
3. Перлин И. Л., Ерманок М. З. Теория волочения. — М. : Металлургия, 1971. — 448 с.
4. Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. — Екатеринбург : Изд-во УГТУ – УПИ, 2001. — 836 с.
5. Харитонов В. А., Сметнева Н. Ю. Совершенствование режимов волочения и ресурсосбережение при производстве углеродистой проволоки // Сталь. 2020. № 3. С. 49–54.
6. Enghag P. Steel wire technology. 4^th ed. — Sweden : Orebro university, 2009. — 352 p.
7. Zhao L., Chan K., Feng S., Lu X. et al. Atomistic understanding of deformation-induced heterogeneities in wire drawing and their effects on the tensile ductility of metallic glass wires // Journal of Alloys and Compounds.
2019. Vol. 803. P. 193–204.
8. Радионова Л. В. Разработка технологии производства высокопрочной проволоки с повышенными пластическими свойствами из углеродистых сталей: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Магнитогорск, 2001. — 24 c.
9. Бэкофен В. Процессы деформации / Пер. с англ. — М. : Металлургия, 1977. — 288 c.
10. Столяров А. Ю. Харитонов В. А., Гофман Н. Г. Разработка рациональных маршрутов волочения проволоки для металлокорда // Сталь. 2006. № 7. С. 66–68.
11. Шахпазов Х. С., Недовизий И. Н., Ориничев В. И. и др. Производство метизов. — М. : Металлургия, 1977. — 392 с. 

12. Потемкин К. Д. Термическая обработка и волочение высокопрочной проволоки. — М. : Металлургиздат, 1963. — 120 с.
13. Фетисов В. П. Эффективность волочения высокопрочной проволоки с повышенной долей сжимающих напряжений в схеме деформации // Литье и металлургия. 2019. № 2. С. 45–47.
14. А.с. 799852 СССР. Способ изготовления высокопрочной проволоки / С. А. Терских, В. В. Стукалов, А. Н. Семавина, И. И. Крымчанский, В. Г. Гаврилюк ; заявл. 17.04.1978 ; опубл. 30.01.1981, Бюл. № 4.
15. Даненко В. Ф., Гуревич Л. М., Новиков Р. Е. Роль масштабного фактора в формировании деформированного состояния деформационной зоны при волочении стальной проволоки // Черные металлы. 2019. № 2. C. 48–55.
16. Радионова Л. В., Лисовский Р. А., Брык А. В., Лезин В. Д. Энергетическая теория обработки металлов давлением как основа метода расчета ресурсосберегающих маршрутов волочения проволоки // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2020. Т. 20. № 1. С. 68–79.
17. Радионова Л. В., Громов Д. В., Лисовский Р. А. и др. Расчетное и экспериментальное определение энергосиловых параметров при волочении проволоки в монолитных волоках // Вестник ЮУрГУ. Серия
«Металлургия». 2022. Т. 22. № 4. С. 81–93.
18. Muskalski Z. Selected problems from the high-carbon steel wire drawing theory and technology // Archives of Metallurgy and Materials. 2014. Vol. 59. Р. 527–535.
19. Даненко В. Ф., Гуревич Л. М., Канышев В. А. К вопросу о формировании напряженного состояния объемов металла в очаге деформации при волочении стальной проволоки в монолитных волоках // Известия ВолгГТУ. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении». 2018. № 9 (219). C. 96–102.
20. Богатов А. А., Мижирицкий О. И., Смирнов С. В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. — М. : Металлургия, 1984. — 144 с.
21. Hwang J. K., Yi I. C., Son I. H., Yoo J. Y. et al. Microstructural evolution and deformation behavior of twinning-induced plasticity (TWIP) steel during wire drawing // Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 644. Р. 41–52.
22. Гурьянов Г. Н., Яременко В. Н. Оценка неравномерности деформации проволочной заготовки в поперечном сечении // Известия вузов. Черная металлургия. 2012. № 10. С. 17–21.