CC BY
65
layered materials. Edition № 35: interuniversity collection of scientific works / Under edition M.V. Chikin. Magnitogorsk: SEE of HPE «Magnitogorsk state technical university of G.I. Nosov», 2008. P. 185-192.
10. TI 101-n-r^10-374-2010. Hot rolling of strips on a camp "2000" JSC MMK.
11. Nanodimentional structural part formation in high carbon steel by thermal and deformation processing / M.V. Chukin, A.G. Korchunov, G.S. Gun, M.A. Polyakova, N.V. Koptseva // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical Universiti. 2013. № 5 (45). P. 33-35.
12. Metallurgy qualimetry theory design and development / G.S. Gun, G.Sh. Rubin, M.V. Chukin, I.G. Gun, I.U. Mezin, A.G. Korchunov // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical Universiti. 2013. № 5 (45). P. 67-69.
13. Gun G.S., Chukin M.V., Rubin G.Sh. Quality management in Metalware production // Metallurgical processes and equipment. International scientific-technical and production journal. December 2013. No. 4(34). Pp. 106-112
14. Protypology - the new development stage of metalware production standardization / G.Sh. Rubin, M.A. Polyakova, M.V. Chukin, G.S. Gun / / Steel. 2013. No. 10. Pp. 84-87.
УДК 621.778
МЕТОДИКА РАСЧЕТА РЕЖИМОВ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ РАДИАЛЬНО-СДВИГОВОЙ ПРОТЯЖКЕ
Харитонов В.А., Усанов М.Ю.
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный техническийуниверситет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия
Радиально-сдвиговая протяжка (РСПр) - способ получения проволоки радиально-сдвиговой деформацией, который осуществляется приложением к проволоке (катанке) переднего тянущего усилия без ее скручивания [1]. Радиально-сдвиговая протяжка представляет собой кассету с 3-мя неприводными роликами, расположенными под углом 120° друг к другу, с углами подачи Р > 16°. Каждый ролик имеет рабочий конус и калибрующий поясок.
Известно, что при волочении проволоки в монолитных волоках из среднеуглеродистой стали, имеющей межпластинчатую феррито-цементитную структуру (сорбит), межпластинчатое расстояние пропорционально отношению диаметров проволоки до (—0) и после (—) волочения. Это соотношение выражается в следующем виде [2]:
— = —, (1) —0 — 0
где — о - межпластинчатое расстояние на начальном диаметре проволоки; — - межпластинчатое расстояние на конечном диаметре проволоки.
Соотношение (1) дает экспоненциальную зависимость между — и интегральной деформацией удлинения е:
1 1 -
— = — ехр2. (2)
— — о
Истинная величина деформации при радиально-сдвиговой прокатке определяется согласно [3] по изменению угла между образующей поверхности проволоки и плоскостью поперечного сечения. При этом логарифмическая деформация скручивания представляет собой
логарифм отношения этого исходного углового размера (90°) к конечному: ек = 1п(90°/у) , где
у — угол подъема винтовой линии. А величина накопленной деформации определяется по формуле [4]:
^ ,4^ , (90^ е = 2ln| 1 + ln —
d J W у
(3)
При РСПр, кроме линейной деформации вытяжки, дополнительное измельчение происходит за счет скручивания структуры металла. Зная угол подъема винтовой линии (у), исходное межпластинчатое расстояние ^0), начальный и конечный диаметры проволоки (й), из (2) и (3) можно определить межпластинчатое расстояние на готовом диаметре (5)
S =
л/Ш7
У
30
S0 • d
(4)
В процессе моделирования в программном комплексе Deform 3d [5], было установлено, что управлять углом подъема винтовой линии в процессе радиально-сдвиговой протяжки за один проход можно, изменяя величину вытяжки (рис. 1) и угол конической части роликов (рис. 2).
Рис. 1. Зависимость угла подъема винтовой линии от угла конической части ролика
1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35
Величина вытяжки
Рис. 2. Зависимость угла подъема винтовой линии от величины вытяжки
Из рис. 1 и 2 видно, что угол подъема винтовой линии увеличивается (т.е. скручивание больше) с уменьшением конической части ролика и увеличением величины вытяжки.
В программном комплексе Deform 3d смоделировали протяжку заготовки из стали марки 80 по следующему маршруту: 16,00—>14,25—>12,85—> 11,73—>10,80—>10,00 мм. Расчеты приведены для роликовой кассеты с диметром роликов 32 мм, толщиной роликов 24 мм, повернутых на угол подачи 24 град, углом конической части 4 град и цилиндрической частью длиной 5 мм. После каждой протяжки замерялся угол скручивания (рис. 3).
В табличном редакторе Microsoft Excel 2007, проведена аппроксимация данных зависимости угла подъема винтовой линии от суммарной величины вытяжки. При этом получена
Суммарная величина вытяжки
Рис. 3. Аппроксимация зависимости угла подъема винтовой линии от суммарной величины вытяжки
Линия тренда описывается уравнением:
у = 21,427х2 - 97,95х + 163,74, (5)
где у - угол подъема винтовой линии; х - величина вытяжки.
Анализ полученных данных, показывает, что при волочении в монолитной волоке заготовки из стали марки 80 с межпластинчатым расстоянием 200 мкм по маршруту 16,00—>14,25—>12,85—>11,73—>10,80—>10,00 мм, получим на готовом размере межпластинчатое расстояние 125 мкм. Накопленная степень деформации составит 0,94.
Если обработать ту же заготовку радиально-сдвиговой протяжкой, то на готовом размере получим межпластинчатое расстояние 96 мкм, накопленная степень деформации составит 1,46.
Линия тренда (5), полученная по графику на рис. 3, позволяет определить величину подъема винтовой линии до вытяжек 2,5. Данная кривая будет постоянная для определенной конструкции волоки радиально-сдвиговой протяжки. Таким образом, можно решать как прямую задачу, так и обратную.
Например, если известен начальный диаметр и величина межпластинчатого расстояния проволоки, то можно определить, какой размер зерна получится на готовом размере проволоки. Или, точно зная диаметр и необходимый размер межпластинчатого расстояния на готовой проволоке, можно определить требования к исходной заготовке.
По полученным данным, видно, что наиболее целесообразно применять радиально-сдвиговую протяжку в первых двух проходах перед волочением.
Список литературы
1. Совершенствование режимов деформации и инструмента при волочении круглой проволоки / В.А. Харитонов, А.Ю. Манякин, М.В. Чукин, Ю.А. Дремин, М.А. Тикеев, М.Ю. Усанов: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. 174 с.
2. Битков В.В. Технология и машины для производства проволоки. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 343 с.
3. Патент РФ №2038175 МПК B21B1/02, B21B19/00, опубл. БИ 27.06.1995.
4. Иванов М.Б., Пенкин А.В. и др. Теплая поперечно-винтовая прокатка в валках конической формы как метод интенсивной пластической деформации // Деформация и разрушение материалов. 2010. № 9. С. 13-18.
5. Харитонов В.А., Усанов М.Ю. Моделирование формирования структуры высокоуглеродистой проволоки в процессе радиально-сдвиговой протяжки // Обработка сплошных и слоистых материалов: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф. М.В. Чукина. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. Вып. 38. С. 66-74.
References
1. Improvement of deformation modes and the tool in case of a round wire drawing / V.A. Haritonov, A.Yu. Manyakin, M.V. Chukin, Yu.A. Dremin, M.A. Tikeev, M.Yu. Usanov: monograph. Magnitogorsk: Publishing house of Magnitogorsk state technical university named after G.I. Nosov, 2011. 174 p.
2. Bitkov V.V. Technology and machinery for wire production. Yekaterinburg: Ural department of the RAS, 2004. 343 p.
3. Patent of RF №2038175 MPK B21B1/02, B21B19/00, it is published BI 27.06.1995.
4. Ivanov M.B., Penin A.V. and etc. Warm cross rolling in rolls of the conical shape as a method of intensive plastic deformation // Deformation and rupture of materials. 2010. № 9. P. 1318.
5. Haritonov V.A., Usanov M.Yu. Modeling of structure formation of a high-carbon wire in the process of radial and shift broach // Processing of continuous and laminate materials: interuni-versity collection of scientific works / under edit. prof. M.V. Chukin. Magnitogorsk: Publishing house of Magnitogorsk state technical university named after G.I. Nosov, 2012. Edit. 38. P. 66-74.
УДК 621.7
НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПРОКАТА
Богатов А.А., Салихянов Д.Р.
ФГАОУВПО «Уральский федералъныйуниверситет имени первого ПрезидентаРоссии Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург, Россия
Введение
В настоящее время условия эксплуатации изделий металлургического производства предъявляют все более жесткие требования к эксплуатационным характеристикам. Практика показывает, что в монометаллических изделиях (изделиях из одного материала) не удается объединить необходимые служебные характеристики, такие как: высокая прочность, коррозионная стойкость, износостойкость, высокая электропроводность и т.д. Одним из наиболее эффективных решений является применение композиционных и биметаллических материалов. Применение их взамен традиционных монометаллических материалов позволяет до-
