Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова. Магнитогорск, Россия

В. А. Харитонов, профессор кафедры технологий обработки материалов, профессор, канд. техн. наук, эл. почта: hva-46@yandex.ru
М. Ю. Витушкин, аспирант кафедры технологий обработки материалов, эл. почта: maksim98849@gmail.com

Филиал Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова в Белорецке, Республика Башкортостан, Россия
М. Ю. Усанов, заведующий кафедрой металлургии и стандартизации, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: barracuda_m@mail.ru

Повышение качества и объемов производства стальных канатов, широко применяемых во многих отраслях промышленного производства и являющихся продукцией глубокой переработки метизного передела черной металлургии, является актуальной задачей в современных экономических условиях. Основными показателями качества канатов являются значения механической и усталостной прочности, которые определяются соответствующим показателем повивочной проволоки. Формирование показателей прочности и усталости стальной высокоуглеродистой проволоки при ее волочении в монолитных волоках определяется деформационными режимами, реализуемыми в конкретных маршрутах волочения. Основными показателями последних являются степени суммарной и единичной (кратность волочения) деформации. Принято считать, что прочность готовой проволоки определяется суммарной степенью деформации и не зависит от единичной степени. Исследовано влияние единичной степени деформации на эффективность процесса волочения (затраты, устойчивость, время), неравномерность деформации и характер напряженного состояния проволоки. Однако влияние единичного обжатия на усталостную прочность проволоки исследовано недостаточно. Проведенные в данной работе экспериментальные исследования по волочению патентированной заготовки диаметром 3,8 мм по маршрутам со средними обжатиями 22, 25 и 29 % показало, что с увеличением значения единичного обжатия растут значения прочности (по линейной зависимости) и усталостной прочности (по экспоненте) и снижается число перегибов. Моделированием в программном комплексе DEFORM 3D установлено, что на различие механических и пластических свойств готовой проволоки большое влияние оказывает неравномерность накопленной степени деформации по сечению проволоки между ее центром и поверхностью, что приводит к образованию определенного градиента. Приведены расчеты значения градиента накопленной степени деформации при волочении в пяти-, шести- и семикратных маршрутах волочения. Даны рекомендации по методике расчета маршрутов волочения.

1. Беркман М. Б., Бовский Г. Н., Куйбида Г. Г., Леонтьев Ю. С. Подвесные канатные дороги. — М. : Машиностроение, 1984. — 264 c.
2. Белалов Х. Н., Клековкина Н. А., Никифоров Б. А. и др. Производство стальной проволоки : монография. — Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ», 2005. — 543 с.
3. Буданов И. А. Адаптация прогноза металлургии к новым условиям отраслевого производства // Сталь. 2023. № 8. С. 54–61.
4. Перлин И. Л. Теория волочения. — М. : Металлургиздат, 1957. — 426 с.
5. Битков В. В. Технологии и машины для производства проволоки. — Екатеринбург : УрО РАН, 2004. — 350 с.
6. Sign S. K., Gautham B. P., Goyal S., Gudadhe D. Optimization of multi-pass steel wiredrawing operation // Wire Journal International. 2009. Vol. 42, Iss. 9. P. 82–88.
7. Харитонов В. А., Столяров А. Ю. Влияние геометрических параметров очага деформации на разрушение проволоки при волочении // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2013. № 1. С. 33–39.
8. Бэкофен В. Процессы деформации : пер. с англ. — М. : Металлургия, 1977. — 288 с.
9. Харитонов В. А., Радионова Л. В. Проектирование ресурсосберегающих технологий производства высокопрочной углеродистой проволоки на основе моделирования : монография. — Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. — 171 с.

10. Харитонов В. А., Усанов М. Ю. Совершенствование деформационных режимов волочения проволоки из углеродистых марок стали в монолитных и роликовых волоках : монография. — Магнитогорск : Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2020. — 133 с.
11. Акивенсон М. Ю., Высочин В. Д., Самарин В. Д. Изменение предельной величины энергии пластической деформации и циклической прочности по этапам волочения // Стальные канаты. Вып. 9. — Киев : Техника, 1972. С. 253, 254.
12. Логинов Ю. Н., Грехов С. К. Влияние малых пластических деформаций на прочность в практике производства проволоки из стали 15Г // Сталь. 2022. № 7. С. 23–26.
13. ГОСТ 9453–75. Волоки — заготовки из твердых спеченных сплавов для волочения проволоки и прутков круглого сечения. — Введ. 01.01.1977.
14. Барышников М. П., Чукин М. В., Гун Г. С., Бойко А. Б. Анализ влияния неоднородности структуры на напряженно-деформированное состояние стальной проволоки в процессе волочения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 10. Ч. 1. С. 57–62.
15. Пресняков А. А. Локализация пластической деформации. — М. : Машиностроение, 1983. — 56 с.
16. Усанов М. Ю. Совершенствование технологии изготовления углеродистой проволоки на основе повышения эффективности деформационных режимов волочения : автореф.: дис. … канд. техн. наук. — Магнитогорск, 2018. — 16 с.
17. Харитонов В. А., Усанов М. Ю. Совершенствование методики расчета маршрутов волочения для высокоуглеродистых сталей // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2017. № 8. С. 92–95.
18. Усанов М. Ю., Харитонов В. А., Пыхов Л. Э., Сметнева Н. Ю. Методика совершенствования и проектирования маршрутов волочения проволоки // Сталь. 2018. № 6. С. 42–43.
19. Харитонов В. А., Сметнева Н. Ю., Усанов М. Ю., Пыхов Л. Э. Выбор рациональных режимов волочения термически обработанной стальной пружинной проволоки // Сталь. 2019. № 11. С. 42–47.
20. Бобарикин Ю. Л., Авсейков С. В., Веденеев А. В., Радькова И. Н. Деформационный критерий оптимизации маршрутов волочения тонкой высокоуглеродистой проволоки // Литье и метллургия. 2012. № 4 (68). С. 101–106.
21. Гуль Ю. П., Перчун Г. И. Влияние циклической деформации на свойства холоднодеформированной низкоуглеродистой стали // Известия вузов. Черная металлургия. 1990. № 3. С. 105.
22. Тяпков М. А., Метерский В. Я., Обухов Г. В., Проскурин В. П. Влияние механоциклической обработки на свойства проволоки общего назначения // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2005. № 2. С. 64–65.