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

Д. А. Павлов, доцент кафедры обработки металлов давлением1, канд. техн. наук, эл. почта: d.a.pavlov@urfu.ru

На большинстве современных трубопрокатных агрегатов для производства труб применяют способ винтовой прошивки заготовок для получения гильз, который получил широкое распространение в результате высокой скорости процесса прокатки, а также возможности получения гильз с требуемыми качеством поверхности и точностью размеров. Актуальной задачей является совершенствование процесса винтовой прокатки. Представлены результаты исследования процесса винтовой прошивки заготовок стали марки 30ХГСА с использованием программы QForm. Исследовано осевое усилие, действующее на оправки с носиком и без него при прошивке гильз одного и того же размера. Изучен износ указанных типов оправок под действием нормальных и касательных напряжений. Также рассмотрено распределение температурных полей на поверхности оправок в конечной стадии процесса прошивки. Установлено, что в процессе прошивки на оправку без носика действует меньшее осевое усилие, чем на оправку с носиком. Также было установлено, что оправка с носиком подвергается большему износу, чем оправка без носика.

Работа выполнена в ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» в рамках соглашения с Министерством науки и высшего образования № 075-03-2023-006 от 16.01.2023 (номер темы FEUZ-2023-0015).

1. Данилов Ф. А., Глейберг А. З., Балакин В. Г. Горячая прокатка и прессование труб. — М., 1972. — 576 с.
2. Романцев Б. А., Гончарук А. В., Алещенко А. С. Винтовая прошивка в трубном производстве. — М. : МИСИС, 2017. — 262 с.
3. Романцев Б. А., Гончарук A. B., Вавилкин Н. М., Самусев С. В. Трубное производство. – 2-е изд., испр. и доп. — М. : Изд. дом МИСИС, 2011. — 970 с.
4. Осадчий В. Я. Производство и качество стальных труб : учебное пособие для вузов. — М. : Изд. МГУПИ, 2012. — 370 с.
5. Тетерин П. К. Теория поперечной и винтовой прокатки. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1983. — 270 с.
6. Доценко Г. Е., Остроброд С. Б., Новоселова Т. В. и др. Увеличение стойкости оправок прошивного стана путем совершенствования технологии наплавки и термической обработки // Актуальные направления научных исследований: перспективы развития : материалы XIII Международной научно-практической конференции. Чебоксары, 23 окт. 2020 г. — Чебоксары : Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс», 2020. С. 121–124.
7. Романцев Б. А., Матыко O. К., Гончарук А. В. и др. Повышение износостойкости оправок прошивного стана // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. № 11. С. 16–20.
8. Кутепов В. А. Практика использования оправок прошивного стана с внутренним водяным охлаждением // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении : материалы Международной молодежной научно-практической конференции «Инновационные технологии в металлургии и машиностроении», посвященной памяти чл.-корр. РАН, почетного доктора УрФУ В. Л. Колмогорова. Екатеринбург, 26–30 ноября 2013 г. — Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2014. С. 427–435.
9. Lakiza V. A., Romancev B. A., Aleshchenko A. S., Nazarov K. I. Study of mandrel wear during billet piercing on the MISiS-130D screw rolling mill // Metallurgist. 2024. Vol. 67. P. 1745–1751.
10. Алещенко А. С., Лакиза В. А., Романцев В. А., Король А. В. Исследование стойкости оправок при прошивке заготовок из стали 20Х13 на стане винтовой прокатки МИСИС-130Д // Черные металлы. 2023. № 12. С. 70–75.
11. Quang N., Aleshchenko A. S. FEM-based comparison of mandrel wear resulting from elongationof pipes manufactured from various materials on a two-roll screw rolling mill // Materials Science Forum. 2022. Vol. 1049. P. 96–101.
12. Quang N., Aleshchenko A. S. Research on the mandrel wear of a screw rolling piercing mill by the finite element method // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 910. P. 381–387.
13. Goncharuk A. V., Gamin Yu. V., Sharafanenko I. K., Aleshchenko A. S. Piercing of a billet in a mill with guide disks // Russian Metallurgy (Metally). 2020. Vol. 2020. No. 13. P. 1637–1642.
14. Panasenko O. A., Khalezov A.O., Nukhov D. Sh. Investigating effectiveness of changing calibration of input cone of rolls and lines of a piercing mill with tapered rolls using computer modeling // Izvestiya Ferrous Metallurgy. 2024. Vol. 67. No. 1. P. 106–111.
15. Topa A., Kim D. K., Kim Y. 3D numerical simulation of seamless pipe piercing process by fluidstructure interaction method // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 203. 06016.
16. Pater Z., Kazanecki J. Complex numerical analysis of the tube forming process using diescher mill // Arch. Metall. Mater. 2013. Vol. 58. P. 717–724.
17. Pater Z., Wójcik Ł., Walczuk P. Comparative analysis of tube piercing processes in the tworoll and three-roll mills // Adv. Sci. Technol. Res. J. 2019. Vol. 13. P. 37–45.