Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия

А. С. Алещенко, заведующий кафедрой обработки металлов давлением (ОМД), доцент, канд. техн. наук, эл. почта: aleschenko.as@misis.ru
Д. А. Числов, аспирант кафедры ОМД, эл. почта: dan.chislov@yandex.ru
В. В. Фролов, аспирант кафедры ОМД, эл. почта: vyachfrol0ff@yandex.ru
М. А. Кадач, заведующий лабораторией ОМД, эл. почта: kadach.mv@misis.ru

Выксункский филиал НИТУ МИСИС, Выкса, Россия
А. В. Король, доцент кафедры технологии и оборудования обработки металлов давлением, канд. техн. наук, эл. почта: korol_av@omk.ru

При обработке металлов давлением с целью снижения коэффициента трения широко применяют смазки. Они образуют промежуточный слой между деформируемым телом и инструментом, полностью или частично изолирующий их друг от друга. Вследствие высоких удельных давлений смазка не всегда полностью изолирует трущиеся поверхности, позволяя контактировать поверхностям инструмента и заготовки, что приводит к ускоренному износу и повышенному тепловыделению. Это может вызвать повреждения инструмента и заготовки, снизить точность обработки и сократить срок службы оборудования. Приведен способ определения влияния смазки на условия трения для процессов непрерывной горячей раскатки бесшовных труб в многоклетьевых прокатных станах. Представлен вариант реализации установки на базе лабораторного стана ДУО-210, позволившей методом физического моделирования исследовать трения в условиях, максимально приближенных к реальному производственному процессу. Приведены результаты испытаний процесса раскатки гильз на подвижной оправке в двухвалковом стане с использованием различных технологических смазок, а также результаты опыта без использования смазочных материалов. Проведение исследования с использованием технологических смазок на основе графита показало разницу в усилиях удержания оправки во время раскатки гильзы в зависимости от применяемого состава. При этом применение смазки значительно снизило усилие удержания оправки и длительность раскатки.
Работа выполнена в рамках комплексного проекта по теме «Разработка и внедрение комплексных технологий производства бесшовных труб из сталей нового поколения с управляемой коррозионной стойкостью при осложненных условиях эксплуатации для топливно-энергетического комплекса Российской Федерации» в рамках соглашения № 075-11-2023-011 от 10.02.2023 по Постановлению Правительства РФ № 218 от 09.04.2010.

1. Браун Э. Д. и др. Современная трибология: Итоги и перспективы. — Москва : Изд-во ЛКИ, 2008. — 480 с.
2. Baines K. Lead as a model material to simulate mandrel rolling of hot steel tube // Journal of Materials Processing Technology. 2001. Vol. 118, Iss. 1-3. P. 422–428.
3. Владимиров А. В., Орлов Г. А. Исследование влияния коэффициента трения на усилия, действующие на короткую оправку, при продольной прокатке // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2022. Т. 9. № 1. С. 50–52.
4. Кузнецов В. И. и др. Смазочно-дезоксидирующие материалы и оборудование для их подачи в линиях ТПА с непрерывными станами // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2021. Т. 21. № 2. С. 42–50.
5. Шамилов А. Р., Король А. В., Гончарук А. В. Способы увеличения эксплуатационных характеристик оправок прошивного стана // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2022. Т. 22. № 3. С. 76–83.
6. Wei Z., Wu C. A new analytical model to predict the profile and stress distribution of tube in three-roll continuous retained mandrel rolling // Journal of Materials Processing Technology. 2022. Vol. 302. 117491.
7. Грудев А. П. Трение и смазки при обработке металлов давлением. — М. : Металлургия, 1982. — 311 с.
8. Олейви А. К., Широков В. В., Выдрин А. В. Определение диапазона изменения параметров напряженно-деформированного состояния металла при непрерывной прокатке труб // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2019. Т. 19. № 1. С. 74–79.
9. Хебда М., Чичинадзе А. В. Справочник по триботехнике в 3-х томах. Том 1. — М. : Машиностроение, 1989. — 600 с.
10. Чичинадзе А. В. и др. Основы трибологии (трение, износ, смазка). — М. : Машиностроение, 2001. — 664 с.
11. Mnif R. et al. Investigations of high temperature wear mechanisms for tool steel under open-sliding contact // Journal of Materials Engineering and Performance. 2014. Vol. 23. P. 2864–2870.
12. Панасенко С. А. и др. Технологические смазки для прокатки бесшовных труб — назначение, составы, применение // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2013. № 6. С. 55–60.
13. Фадеев А. Ф. Экспрессный метод оценки эффективности технологических смазок для горячего деформирования металлов // Трение и износ. 1992. Т. 13. № 3. С. 520–523.
14. Красиков А. В. Теоретические основы новой технологии прокатки товарных труб специального назначения из коррозионностойких марок стали на агрегатах с непрерывными станами с контролируемо-
перемещаемой оправкой: дис. … докт. техн. наук. — Челябинск, 2023. — 383 с.
15. Каргин Б. С., Кухарь В. В., Каргин С. Б. Инновационные технологии изготовления, испытания и опыт внедрения технологических смазок для обработки металлов давлением : учебное пособие. — Мариуполь :
Приазовский государственный технический университет, 2016. — 312 с.
16. Brown S. et al. Bulk vs nanoscale WS2: finite size effects and solid-state lubrication // Nano letters. 2007. Vol. 7, Iss. 8. P. 2365–2369.
17. Dobrucki W., Sobkowiak P. Laboratory investigation of the continuous seamless-tube rolling process (mandrel mill process) using models // Journal of Mechanical Working Technology. 1989. Vol. 19, Iss. 3. P. 285–294.
18. Rapoport L. et al. Hollow nanoparticles of WS2 as potential solid-state lubricants // Nature. 1997. Vol. 387, Iss. 6635. P. 791–793.
19. Savan A. et al. Modern solid lubrication: recent developments and applications of MoS2 // Lubrication Science. 2000. Vol. 12, Iss. 2. P. 185–203.
20. Watanabe S., Noshiro J., Miyake S. Tribological characteristics of WS2/MoS2 solid lubricating multilayer films // Surface and Coatings Technology. 2004. Vol. 183, Iss. 2-3. P. 347–351.
21. Zhao Z. et al. Friction coefficient between rolling tube and mandrel of full floating mandrel mill // Journal of Iron and Steel Research, International. 2009. Vol. 16, Iss. 2. P. 45–49.