Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия

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

Изучена проблема формирования неблагоприятного напряженно-деформированного состояния в процессе горячей винтовой двухвалковой прокатки прутков малого диаметра, являющейся основным этапом производства длинномерных изделий. Предложено инновационное решение, заключающееся в применении неприводных дисков, подобных по форме дискам Дишера, но используемых с принципиально иной целью – для создания благоприятных условий деформации и снижения растягивающих напряжений в центральной зоне очага деформации прутка, которые возникают вследствие специфики течения металла. Представлены результаты численного моделирования процесса прокатки в программном комплексе QForm, демонстрирующие эффективность предложенного подхода. Обоснована целесообразность использования подпружиненной конструкции дисков для повышения точности процесса и минимизации риска возникновения поверхностных дефектов, что является актуальной задачей в условиях сложного формоизменения при винтовой прокатке прутков.

1. Пат. USA 361.957. Производство бесшовных труб / Маннесман Р. ; 26.04.1887.
2. 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.
3. Галкин С. П., Гамин Ю. В., Кин Т. Ю., Костин С. А. Экспериментальное опробование радиально-сдвиговой прокатки для получения деформированного сплава системы Co – Cr – Mo // Черные металлы. 2023. № 9. С. 47–53.
4. Романцев Б. А., Гончарук А. В., Алещенко А. С. Винтовая прошивка в трубном производстве: учеб. пособие. – Москва : Изд. дом НИТУ «МИСиС», 2017. – 262 с.
5. Суздальцев Е. А., Яшин В. В. Анализ разрушения заготовки при горячей прокатке с применением модели разрушения Кокрофта – Латама (Cocroft–Latham) // Вестник молодых ученых и специалистов Самарского университета. 2023. № 1(22). C. 79–84.
6. Романцев Б. А. Полые профилированные заготовки повышенной точности. Технология и конструкция машин : дис. … докт. техн. наук. – Москва, 1993. – 411 с.
7. Новиков М. В. Исследование формоизменения для совершенствования режимов деформации и расширения сортаментных возможностей станов винтовой прокатки без направляющего инструмента : дис. … канд. техн. наук. – Москва, МЭИ, 2007. – 158 с.
8. Скрипаленко М. М., Романцев Б. А., Галкин С. П. Прогнозирование разрушения металла при винтовой прокатке в двухвалковом стане // Металлург. 2017. № 11. C. 11–18.
9. Lu L., Jia Z. Shear stresses and velocity analysis of piercing process in Diescher’s mill using Finite Element Method // Advances in engineering Research. 2017. Vol. 113. Р. 753–757.
10. Никулин А. Н. Винтовая прокатка. Напряжения и деформации. – Москва : Металлургиздат, 2015. – 380 с.
11. Erman E. The effect of processing parameters on the propensity for central fracturing in piercing // Journal of Applied Metalworking. 1987. Vol. 4. № 4. P. 331–341.
12. Потапов И. Н., Полухин П. И. Технология винтовой прокатки. – М. : Металлургия, 1990. – 344 с.
13. Zinyagin A. G., Borisenko N. R., Muntin A. V., Kruychkova M. O. Features of finite element modeling for hot rolling process of clad sheets and strips // CIS Iron and Steel Review. 2023. Vol. 26. P. 51– 57.
14. Man-soo Joun, Jangho Lee, Jae-min Cho et al. Quantitative study on Mannesmann effect in roll piercing of hollow shaft // Procedia Engineering. 2014. №. 81. P. 197–202.
15. Максимов В. М., Хлыбов О. С. Моделирование процессов прошивки в стане винтовой прокатки с использованием QForm // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2016. № 12. С. 17–22.
16. 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.
17. Pater Z., Kazanecki J., Bartnicki J. Three dimensional thermo-mechanical simulation of the tube forming process in Diescher’s mill // Journal of Materials Processing Technology. 2006. Vol. 177, Iss. 1-3. P. 167–170.
18. Komori K. Simulation of Mannesmann piercing process by the threedimensional rigid-plastic finite-element method // International Journal of Mechanical Sciences. 2005. Vol. 47, Iss. 12. P. 1838–1853.