Тульский государственный университет, Тула, Россия

В. Д. Кухарь, профессор, докт. техн. наук, проф.
С. С. Яковлев, ассистент, эл. почта: yakovlev-ss-science@yandex.ru
А. А. Шишкина, аспирант
С. Д. Шеховцов, магистрант

Статья посвящена исследованию процесса продольного гофрирования стальных тонкостенных цилиндрических заготовок методом локальной раздачи, который представляет собой перспективную альтернативу традиционным способам получения сложнопрофильных изделий, таких как накатывание роликами, аддитивные технологии, импульсная обработка. Актуальность исследования обусловлена широким применением гофрированных трубчатых изделий в современном машиностроении и необходимостью разработки высокопроизводительных методов их изготовления. Целью работы является исследование влияния геометрических параметров процесса (толщины стенки заготовки и амплитуды гофр) на повреждаемость материала и вероятность образования поверхностных дефектов при продольном гофрировании тонкостенных стальных цилиндрических заготовок методом локальной раздачи с использованием численного моделирования. Для достижения поставленной цели было выполнено компьютерное моделирование с использованием программного комплекса QForm, реализующего метод конечных элементов. Оценка качества формообразования проводилась по двум критериям: повреждаемость материала определялась по критерию Колмогорова, характеризующему накопленную деформацию и риск разрушения заготовки, а вероятность образования поверхностных дефектов оценивалась по критерию Gartfield. Варьируемыми параметрами являлись: толщина стенки заготовки и амплитуда гофр при постоянном количестве гофр, материал заготовки – сталь 10. Сделаны выводы о влиянии рассматриваемых факторов на распределение и численные значения повреждаемости и вероятности образования дефектов. Результаты исследования свидетельствуют о том, что во всех рассмотренных случаях процесс штамповки протекает без достижения критического уровня накопленной повреждаемости, что подтверждает технологическую реализуемость метода продольного гофрирования раздачей для тонкостенных стальных заготовок.

1. Пат. № 2259899 C2 РФ. Способ формования элемента бурильной колонны (варианты) и элемент бурильной колонны (варианты) / Шпрингер Й.; заявитель Шпрингер Й.; заявл. 09.10.2001: опубл. 10.09.2005
2. Пат. № 2205715 C2 РФ. Устройство для гофрирования труб / Лыткин И. Н., Шляхин А. Н., Грунин Н. Н., Лыткин Н. И.; заявители Лыткин И. Н., Шляхин А. Н., Грунин Н. Н., Лыткин Н. И.; заявл. 15.06.2001: опубл. 10.06.2003
3. Галиновский А. Л., Голубев Е. С., Коберник Н. В. и др. Аддитивные технологии в производстве изделий аэрокосмической техники: учебное пособие для вузов, 2-е изд. – М.: Издательство «Юрайт», 2024. – 145 с.
4. Пат. № 2521167 C1 РФ. Способ изготовления крутоизогнутых тонкостенных труб заданного профиля / С. А. Смертин, М. И. Земцов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Вятский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ВятГУ»); заявл. 21.12.2012: опубл. 27.06.2014
5. Яковлев С. С., Шишкина А. А. Исследование процесса гофрирования цилиндрической оболочки пластическим деформированием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2025. № 3. С. 348–352.
6. Яковлев С. С. Исследование средних напряжений при гофрировании трубчатой заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2025. № 9. С. 324–327.

7. Пасынков А. А., Яковлев С. С., Гасанов А. И. Исследование повреждаемости и полей Гартфилда в стальном полуфабрикате при рифлении внутренней поверхности // Черные металлы. 2022. № 10. С. 83–86.
8. Недошивин С. В. Оценка средних напряжений и повреждаемости материала при штамповке металлического изделия / С. В. Недошивин, И. К. Цепляев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2025. № 5. С. 178–182.
9. Ali W. J., Balod A. O. Theoretical determination of forming limit diagram for steel, brass and aluminium alloy sheets. Al-Rafidain Engineering. 2007. 15 (1). P. 40–55.
10. Allenov M. G., Belokurov O. A. Evaluation of the friction factor influence on the results of crosswedge rolling simulation in qform software / M. G. Allenov, // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299. P. 494-500.
11. Ахмеров Д. А., Звонарев Д. Ю., Мотяков С. Ю., Ульянов А. Г. Комплексное исследование процесса калибрования концов труб с применением QForm // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2023. Т. 23, № 3. С. 50–58.
12. Жаров М. В., Преображенский Е. В. Оценка достоверности результатов математического моделирования пластического течения металла с использованием различных прикладных программных продуктов // Прикладная механика и техническая физика. 2025. № 4 (392). С. 206–218.
13. Nguyen Van Canh, Pham Van Kien, Nguyen Duc Trung. Application of CAD/CAM/CAE in modelling of Die for Hot Forging of Stainless Steel Valve // International Journal of Scientific Engineering and Science. 2023. Vol. 7, No. 4. P. 29–34.