CC BY
41
УДК 621.774.38
DOI: 10.14529/met180308
ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ СТЕКЛОСМАЗОК НА ПРОЦЕСС ПРЕССОВАНИЯ ТРУБ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ МАРКИ СТАЛИ 08Х18Н10Т
Кузнецов В.И.1, Выдрин А.В.1, Король А.В.1'2, Пашнина Е.Ю.1, Жуков А.С.3, Зубков А.М.3
10АО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности» (ОАО «РосНИТИ»), г. Челябинск, Россия,
2 Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия,
3 АО «Волжский трубный завод», г. Волжский, Россия
Представлены результаты исследования влияния размера частиц стеклосмазок и вязкости их расплавов на процесс прессования.
При прессовании труб для снижения усилий применяют стеклосмазку в виде порошка, которая при температуре прессования образует на контактной поверхности деформируемого металла с прессовым инструментом расплав, приводящий к снижению коэффициента трения и уменьшению усилий прессования. Во время прессования условия трения на контактных поверхностях не одинаковы, поэтому на практике применяют различные стеклосмазки для иглы, контактирующей с внутренней поверхностью гильзы, контейнера и матрицы, контактирующих с наружной поверхностью гильзы.
Вязкость и плавкость являются важными показателями стеклосмазок, которые характеризуют скорость размягчения стекла и образование расплава с определенной толщиной и прочностью. Поэтому одним из основных требований к стеклосмазке является ее гранулометрический состав, а к получаемому расплаву - вязкость. Оба показателя определяют эффективность образуемого смазочного слоя, способного снизить усилия прессования и обеспечить хорошее качество поверхности получаемых труб.
В связи с этим были проведены исследования влияния гранулометрического состава и вязкости стеклосмазок на усилия прессования труб из нержавеющей марки стали 08Х18Н10Т. Испытания проводили в условиях ТПЦ-2 АО «ВТЗ» при прессовании труб из стали 08Х18Н10Т на прессе усилием 2000 т.
Во время проведения испытаний опытных составов стеклосмазок были зафиксированы значения температур гильз на столе стеклосмазки и диаграммы усилий, по которым определяли максимальное усилие в период заполнения очага деформации при прессовании (пиковое усилие), а также усредненное усилие, возникающее в установившейся стадии процесса прессования.
Анализ полученных данных позволил сделать вывод о влиянии свойств стеклосмазки на пиковое и усредненное усилие прессования в различных температурных интервалах.
Ключевые слова: прессование, стеклосмазки, усилия прессования.
При прессовании труб для снижения усилий применяют стеклосмазку в виде порошка, которая при температуре прессования образует на контактной поверхности деформируемого металла с прессовым инструментом расплав, приводящий к снижению коэффициента трения и уменьшению усилий прессования [1-12]. Во время прессования условия трения на контактных поверхностях не одинаковы, поэтому на практике применяют различные стеклосмазки для иглы, контактирующей с внутренней поверхностью гильзы, контейнера и матрицы, контактирующих с наружной поверхностью гильзы.
Вязкость и плавкость являются важными
показателями стеклосмазок [5-7, 9, 10], которые характеризуют скорость размягчения стекла и образование расплава с определенной толщиной и прочностью. Поэтому одним из основных требований к стеклосмазке является ее гранулометрический состав, а к получаемому расплаву - вязкость. Оба показателя определяют эффективность образуемого смазочного слоя, способного снизить усилия прессования и обеспечить хорошее качество поверхности получаемых труб.
В работе [11] приведены результаты исследования влияния степени измельчения стеклопорошков, наносимых на наружную и внутреннюю поверхность гильзы, на условия
Таблица 1
Гранулометрический состав стеклосмазок Ф-1
Гранулометрический состав, % по массе
Образец Остаток Остаток Остаток Остаток Остаток Остаток Остаток
стеклосмазки Ф-1 на сите на сите на сите на сите на сите на сите на сите Поддон
1,0 мм 0,63 мм 0,5 мм 0,315 мм 0,25 мм 0,2 мм 0,1 мм
Ф-1 (соответствующий НД) - 32,0 31,0 21,3 8,2 5,2 1,1 1,2
Опытный состав 48,9 46,8 4,3
1,00-0,55 мм
Опытный состав 61,3 33,8 4,9
0,55-0,25 мм
Опытный состав 3,8 74,7 21,5
0,25-0,10 мм
прессования. Рекомендации авторов к размеру частиц стеклопорошков носят общий характер, а сами авторы считают, что для выбора наиболее рациональных смазок необходимо большее количество испытаний.
В работе [12] приведены результаты исследования совместного влияния угла рабочего конуса матрицы и вязкости стеклосмазки, используемой для изготовления шайб, в диапазоне значений от 50 до 1175 Пуаз (от 5 до 117,5 Па с) при температуре деформации 1180 °С. Однако авторы рекомендуют стекло-смазки с более высокой вязкостью для смазывания матриц. Также в этой работе отмечено, что стеклосмазки должны быть с определенными значениями вязкости в зависимости от контактного взаимодействия деформируемого металла с инструментом.
Иследование разного гранулометрического состава и вязкости стеклосмазок на различной контактной поверхности взаимодействия металла с инструментом проводились для стали 20 [13]. Помимо свойств стеклосмазок в данной работе показано существенное влияние температуры деформирующего металла на процесс прессования.
В связи с этим были проведены исследования влияния гранулометрического состава и вязкости стеклосмазок на усилия прессования труб из нержавеющей марки стали 08Х18Н10Т. Испытания проводили в условиях ТПЦ-2 АО «ВТЗ» при прессовании труб из стали 08Х18Н10Т на прессе усилием 2000 т.
Исследование влияния гранулометрического состава стеклосмазки
Перед проведением эксперимента были изготовлены три опытных состава стеклопо-
рошка, химический состав которого на заводе обозначен маркой Ф-1, с размерами частиц из диапазонов 1,00-0,55 мм; 0,55-0,25 мм и 0,25-0,10 мм.
В табл. 1 представлены результаты ситового анализа образцов, отобранных от опытных составов, а также от партии стеклопо-рошка Ф-1, соответствующей нормативной документации завода.
Опытно-промышленные испытания включали в себя следующие этапы:
I. Прессование с использованием опытных составов Ф-1 для нанесения на внутреннюю поверхность гильзы.
II. Прессование с использованием опытных составов Ф-1 для изготовления стекло-шайб, применяемых для смазывания матрицы.
ВС- ..
г
К. ; Я
Рис. 1. Внешний вид труб, полученных с применением стеклошайбы из опытного состава Ф-1 0,55-0,25 мм
Обнаружено, что при проведении прессования со стеклошайбами из опытного состава Ф-1 0,55-0,25 мм образуется большое количество расплава, что является причиной образования «рябизны» на наружной поверхности труб (рис. 1). В связи с этим испытания со
стеклошайбой из Ф-1 с меньшим размером частиц не проводили.
Во время проведения испытаний опытных составов стеклосмазок были зафиксированы значения температур гильз на столе стекло-смазки и диаграммы усилий, по которым определяли максимальное усилие в период заполнения очага деформации при прессовании (пиковое усилие), а также усредненное усилие, возникающее в установившейся стадии процесса прессования.
Для определения характера и величины рассеянности полученных значений усилий прессования были построены гистограммы статистического распределения наблюдаемых значений усилий [14, 15]. При построении гистограмм для каждого этапа испытаний все интервалы изменения усилий разбивали на частичные интервалы длиной п по формуле
п —
Р - Р
тах тш k
(1)
где Ртах - максимальное усилие в исследуемом интервале изменения усилия;
Рт^ - минимальное усилие в исследуемом интервале изменения усилия;
к - количество частичных интервалов.
Количество частичных интервалов определяли по выражению Брукса и Каррузера
[14]:
£ — 5 • ^, (2)
где N - количество испытаний.
По внешнему виду большая часть полученных гистограмм статистического распределения частот усилий (пикового и установившегося) не имели ярко выраженного купола, соответствующего нормальному распределению. Чаще всего гистограммы имели распределения близкие к экспоненциальному, асимметричному нормальному, многомодальному и равномерному. Несоответствие типа гистограмм нормальному распределению го-
ворит о высоком уровне рассеянности данных и свидетельствует о наличии неучтенных факторов и нестабильности процесса. Данным неучтенным фактором, как показал анализ, была температура гильз.
Для подтверждения влияния температурного фактора на исследуемые значения усилий при прессовании был проведен корреляционный анализ [15, 16]. Коэффициент корреляции определяли по формуле
гтр =
1 n __
—У тр, - т • р
(3)
где N - количество наблюдений;
Т, - температура гильзы, °С;
Т - среднее арифметическое значение температуры гильзы, °С;
Р, - пиковое усилие прессования, т;
Р - среднее арифметическое значение пикового усилия прессования, т;
8Т и £р - средние квадратичные отклонения по температуре гильз и пиковому усилию прессования, рассчитанные по формулам:
S т —
—
n
—Ут2 -т2 ;
N,=1 '
n
1У р 2 - р2 . Nt1
(4)
(5)
Для оценки корреляции между значениями температуры и усилиями рассчитывали экспериментальный критерий Стьюдента:
^р1р = \гтр
\yfN-2 Ц
1 - г
тр
(6)
При соблюдении условия t > tva (^ а -
табличное значение критерия Стьюдента) корреляция между температурой гильзы и усилием прессования считается значимой.
В табл. 2 представлены рассчитанные значения коэффициента корреляции и значе-
Значения критерия Стьюдента и коэффициента корреляции
Таблица 2
Этап эксперимента I. Ф-1 на внутреннюю поверхность гильзы (игла) II. Ф-1 на наружную поверхность гильзы (матрица)
Пиковое усилие Установившееся усилие Пиковое усилие Установившееся усилие
Критерий Стьюдента t 4,2122 6,9908 0,7337 3,1373
Критерий Стьюдента tva 2,030 2,024 2,0518 2,048
Коэффициент корреляции гтр -0,58 -0,75 -0,14 -0,51
ния коэффициента Стьюдента для каждого этапа экспериментальных исследований.
Из табл. 2 видно, что температурный фактор по шкале Чеддока оказывает значимое влияние. Поэтому для корректной оценки влияния свойств стеклосмазки на усилия была сделана выборка данных по температурным интервалам. Количество частичных температурных интервалов принимали таким, чтобы обеспечить попадание наибольшего значения усилий в каждый интервал.
Длину частичных интервалов рассчитывали по формуле
n =
Т - Т ■
max min k
(7)
где Ттах - максимальная температура гильзы в данном этапе исследований;
Тт;п - минимальная температура гильзы в данном этапе исследований;
к - количество частичных интервалов.
Значения усилий были распределены по соответствию их к определенному температурному интервалу. В каждом температурном интервале было рассчитано среднее значение усилия для каждого опытного состава стекло-смазки.
По полученным данным были построены диаграммы зависимости среднего значения усилия (пикового и установившегося) от свойств применяемой стеклосмазки.
На рис. 2 представлены диаграммы зависимости среднего значения усилия (пикового и установившегося) от размера частиц Ф-1, наносимого на внутреннюю поверхность гильзы.
В температурном интервале 1153,51167,7 °С нет прямой зависимости пиковых и установившихся усилий от размера частиц Ф-1, но наименьшее пиковое усилие получено с опытным составом Ф-1 0,25-0,10 мм.
Наименьшее установившееся усилие получено с опытным составом Ф-1 1,00-0,55 мм.
а)
б)
1780
1760
1740
1720
•1700
S 1680
1660
1640
1620
Уровень усилий с существующей
стеюгосмазкон
1718,1
- 3,0%
_ 1
1666,1 И, 8%
Щ 1636,7
1,00-0,55 мм
0,55-0,25 0,25-0,10
мм
мм
Рис. 2. Диаграммы зависимости среднего значения пикового и установившегося усилий от размера частиц стеклосмазки Ф-1 в температурных интервалах: а) 1153,5-1167,7 °С; б) 1167,7-1181,9 °С
В температурном интервале 1167,71181,9 °С, наоборот, наблюдается прямая зависимость пикового и установившегося усилий от размера частиц Ф-1. При этом и пиковое, и установившееся усилия принимают наименьшее значение с опытным составом Ф-1 0,25-0,10 мм.
На рис. 3 представлены диаграммы зависимости среднего значения усилия (пикового и установившегося) от размера частиц Ф-1, используемого для изготовления шайб.
Температура гильзы в данном эксперименте оказала незначительное влияние на пиковое усилие, поэтому среднее значение пикового усилия рассчитывалось во всем температурном диапазоне.
Заметное снижение пикового и установившегося усилий наблюдается при использовании опытного состава Ф-1 0,55-0,25 мм для всего температурного диапазона.
Однако на наружной поверхности труб, полученных при использовании шайб из
опытного состава Ф-1 0,55-0,25 мм, как отмечено выше, присутствует рябизна, появление которой связано с избытком расплава стекло-смазки из-за высокой скорости его расплавления. Также при проведении испытаний с шайбой из Ф-1 0,55-0,25 мм наблюдался износ матрицы.
Влияние вязкости стеклосмазки
Перед проведением эксперимента были изготовлены пять опытных составов стекло-смазок с различной вязкостью их расплавов в интервале рабочих температур прессования 1100-1200 °С: Состав 1 (275-80 Пас); Состав 2 (335-100 Па с); Состав 3 (430120 Пас); Состав 4 (700-200 Пас); Состав 5 (1190-237 Пас).
На рис. 4 представлены зависимости динамической вязкости расплавов от температуры, полученные с помощью высокотемпературного ротационного вискозиметра VIS 403.
Рис. 3. Диаграммы зависимости среднего значения пикового и установившегося усилий
от размера частиц стеклосмазки Ф-1
Рис. 4. Зависимости вязкости расплавов стеклосмазок от температуры Значения критерия Стьюдента и коэффициента корреляции
Таблица 3
Этап эксперимента I. Составы на внутреннюю поверхность гильзы (игла) II. Составы на наружную поверхность гильзы (матрица)
Пиковое усилие Установившееся усилие Пиковое усилие Установившееся усилие
Критерий Стьюдента t 1,3994 5,1962 2,2355 4,5629
Критерий Стьюдента tv а 2,0122 2,013 2,0122 2,0122
Коэффициент корреляции rTP -0,20 -0,60 -0,31 -0,55
Опытно-промышленные испытания включали в себя следующие этапы:
I. Прессование с составами 1, 2, 3, 4 для нанесения на внутреннюю поверхность гильзы.
II. Прессование с составами 1, 2, 3, 5 для нанесения на наружную поверхность гильзы (шайба).
Для определения характера и величины рассеянности полученных значений усилий прессования, как и в предыдущем эксперименте, по формулам (1) и (2) рассчитывали длину и количество частичных интервалов и строили гистограммы статистического распределения наблюдаемых значений усилий.
Для подтверждения влияния температурного фактора на исследуемые значения усилий при прессовании также был проведен корреляционный анализ и рассчитаны значе-
ния коэффициентов корреляции и критерия Стьюдента (табл. 3).
На рис. 5 представлены диаграммы зависимости среднего значения усилия (пикового и установившегося) от применяемого состава, наносимого на внутреннюю поверхность гильз. Температура гильзы оказала незначительное влияние на пиковое усилие, поэтому представлена диаграмма по пиковому усилию для всего температурного интервала.
На рис. 6 представлены графики зависимости усилий от вязкости расплавов применяемых составов.
Минимум пиковых усилий расположен в области значений вязкости 170-250 Пас. В области значений 125-140 Пас наблюдаются минимальные значения установившихся усилий. С увеличением вязкости можно отметить тенденцию к снижению установившихся усилий.
Рис. 5. Диаграммы зависимости среднего значения пикового и установившегося усилий от вязкости применяемого состава стеклосмазки
12ВД
119«
и 1180
1170
1160
1150
1140
1
я ^
1Г
11 \ ч
-*-1159,1- 1172,0 "•-1172,0- 1184,7
1
100
200 300
Вягкогть, Ил [
400
500
Рис. 6. График зависимости усилий (пиковых и установившихся) от вязкости применяемого состава стеклосмазки
На рис. 7 представлены диаграммы зависимости среднего значения усилия (пикового и установившегося) от применяемого состава для шайбы. На рис. 8 графики зависимости усилий от вязкости расплавов исследуемых составов.
В обоих температурных интервалах зави-
симость пикового усилия от вязкости стеклосмазки имеет схожий характер, и минимум пикового усилия приходится на область значений вязкости 115-130 Пас.
Зависимости установившихся усилий от вязкости не показали явных результатов по определению оптимальных областей вязко-
Г 1650
О) с
Рис. 7. Диаграммы зависимости среднего значения пикового и установившегося усилий от вязкости применяемого состава в температурных интервалах: а) 1149,0-1166,9 °С; б) 1166,9-1184,7 °С
Рис. 8. График зависимости усилий (пиковых и установившихся) от вязкости применяемого стеклосмазочного материала
сти, но можно отметить, что в области значений вязкости 120-150 Пас получены минимальные пиковые усилия в обоих температурных интервалах.
Выводы
1. При исследовании влияния размера частиц стеклосмазки Ф-1, используемого для нанесения на внутреннюю поверхность гильз,
не наблюдается прямой зависимости пиковых и установившихся усилий от размера частиц Ф-1 в температурном интервале 1153,5-1167,7 °С, но наименьшее пиковое усилие получено с составом 0,25-0,10 мм. Наименьшее установившееся усилие получено с составом 1,000,55 мм. В температурном интервале 1167,71181,9 °С, наоборот, наблюдается прямая зависимость пикового и установившегося усилий от размера частиц Ф-1. При этом и пиковое, и установившееся усилия принимают наименьшее значение с составом 0,25-0,10 мм.
2. При исследовании влияния размера частиц Ф-1, используемых для изготовления шайб, наблюдается заметное снижение пикового и установившегося усилий при использовании состава 0,55-0,25 мм для всего температурного диапазона. Однако на наружной поверхности труб, полученных при использовании стеклошайб из Ф-1 0,55-0,25 мм, присутствует рябизна, появление которой связано с избытком расплава стеклосмазки из-за высокой скорости его расплавления. Также при проведении испытаний с шайбой из Ф-1 0,55-0,25 мм наблюдался повышенный износ матрицы.
3. Исследование влияния вязкости стек-лосмазки, наносимой на внутреннюю поверхность гильзы показало, что минимум пиковых усилий расположен в области значений вязкости 170-250 Па с. С увеличением вязкости можно отметить тенденцию к снижению установившихся усилий.
4. При применении шайб из стеклосма-зок с различной вязкостью в обоих температурных интервалах зависимость пикового усилия от вязкости стеклосмазки имеет схожий характер, и минимум пикового усилия приходится на область значений вязкости 115-130 Па с. Зависимости установившихся усилий от вязкости не показали явных результатов по определению оптимальных областей вязкости, но можно отметить, что в области значений вязкости 120-150 Па с получены минимальные пиковые усилия в обоих температурных интервалах.
5. В результате исследования выявлено, что усилия прессования более эффективно снижаются при изменении вязкости стекло-смазки, чем при изменении размера частиц стеклосмазок. При этом подбор вязкости материала для стеклошайбы оказывает более существенное влияние на усилия прессования, чем для нанесения на внутреннюю поверхность гильзы.
Литература
1. Романцев, Б.А. Обработка металлов давлением: учебник /Б.А. Романцев, А.В. Гон-чарук, Н.М. Вавилкин. - М.: Издат. Дом МИСИС, 2008. - 960 с.
2. Шевакин, Ю.Ф. Повышение эффективности производства труб из цветных металлов / Ю.Ф. Шевакин, A.M. Рытиков. - М.: Металлургия, 1968. - 241 с.
3. Чертавских, А.К. Трения и технологическая смазка при обработке металлов давлением / А.К. Чертавских, В.К. Белосевич. -М.: Металлургия, 1968. - 364 с.
4. Грудев, А.П. Трение и смазки при обработке металлов давлением: справ. / А.П. Гру-дев, Ю.В. Зильберг, В.Т. Тилик. - М.: Металлургия, 1982. - 312 с.
5. Манегин, Ю.В. Стеклосмазки и защитные и покрытия для горячей обработки металлов /Ю.В. Манегин, И.В. Анисимова. - М.: Металлургия, 1978. - 223 с.
6. Горячее прессование труб и профилей / Ю.В. Манегин, А.Е. Притоманов, Т. Шпит-тель, А. Кнаушнер. - М.: Металлургия. -1980. - 272 с.
7. Дробич, О.Н. Эффективные технологические смазки для горячего прессования труб / О.Н. Дробич, Т.Л. Карасик, М.Д. Щега-лова // Развитие технологий производства труб и трубных изделий: сб. ВНИТИ. - 1988. -С. 42-47.
8. Рахманов, С.Р. Моделирование очага деформации при прессовании бесшовных труб с учётом технологической смазки / С.Р. Рахманов, О.Г. Гоман// Металлургическая и горнорудная промышленность. 2011. - Вып. 1. -С. 52-56.
9. Вейник, А.И. Техническая термодинамика и основы теплопередачи / А.И. Вейник. -М.: Металлургия, 1965. - 354 с
10. Беспалова, Н.А. Влияние дозировки и состава смазок на качество прессованных труб из труднодсформируемых сплавов / Н.А. Беспалова // Сталь. - 2011. - Вып. 9. -С. 39-41.
11. Прозоров, Л.В. Прессование стали и тугоплавких сплавов / Л.В. Прозоров. - М.: Машиностроение, 1969. - 244 с.
12. Балакин, В.Ф. Некоторые вопросы теории и практики применения стеклосмазок в процессе горячего прессования нержавеющей стали.: автореф. дис. ... канд. техн. наук / В.Ф. Балакин. - Днепропетровск, 1969. - 25 с.
13. Исследование влияния гранулометриче-
ского состава стеклосмазок на процесс прессования труб из стали марки 20 / В.И. Кузнецов, А.В. Выдрин, А.В. Король и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». - 2017. - Т. 17, № 4. - С. 74-82. DOI: 10.14529/met170408
14. Шторм, Р. Теория вероятностей. Математическая статистика. Статистический контроль качества / Р. Шторм. - М.: Мир, 1970. - 368 с.
15. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. - 9-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2003. - 479 с.
16. Крайнов, В.И. Оборудование, методика, результаты пластометрических исследований: учеб. пособие / В.И. Крайнова. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1995. - 98 с.
Кузнецов Владимир Иванович, начальник отдела разработки новой продукции, сопутствующих технологий и материалов, заведующий лабораторией разработки и испытаний прокатного инструмента, смазок и покрытий, ОАО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности» (ОАО «РосНИТИ»), г. Челябинск; kuznetcovvi@rosniti.ru.
Выдрин Александр Владимирович, д-р техн. наук, заместитель генерального директора по научной работе, ОАО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности» (ОАО «РосНИТИ»), г. Челябинск; vydrinav@rosniti.ru.
Король Алексей Валентинович, канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории разработки и испытаний прокатного инструмента, смазок и покрытий, ОАО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности» (ОАО «РосНИТИ»); доцент, ЮжноУральского государственного университет, г. Челябинск; korol@rosniti.ru.
Пашнина Елена Юрьевна, научный сотрудник лаборатории разработки и испытаний прокатного инструмента, смазок и покрытий, ОАО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности» (ОАО «РосНИТИ»), г. Челябинск; pashnina@rosniti.ru.
Жуков Александр Сергеевич, директор по качеству, АО «Волжский трубный завод», г. Волжский; ZhukovAS@vtz.ru.
Зубков Андрей Михайлович, ведущий инженер ЦЗЛ, АО «Волжский трубный завод», г. Волжский; ZubkovAM@vtz.ru.
Поступила в редакцию 20 июля 2018 г.
DOI: 10.14529/met180308
EFFECT OF THE PROPERTIES OF GLASS-LUBRICANTS ON THE PROCESS OF PRESSING PIPES FROM STAINLESS STEEL 08Cr18Ni10Ti
V.I. Kuznetcov1, kuznetcovvi@rosniti.ru, A.V. Vydrin1, vydrinAV@rosniti.ru, A.V. Korol'12, korol@rosniti.ru, E.Yu. Pashnina1, pashnina@rosniti.ru, A.S. Zhukov3, ZhukovAS@vtz.ru, A.M. Zubkov3, ZubkovAM@vtz.ru
1 JSC "Russian Research Institute for the Tube and Pipe Industries" (JSC "RosNITI"), Chelyabinsk, Russian Federation,
2 South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation,
3 JSC "Volzhsky Pipe Plant", Volzhsky, Russian Federation
The article presents the results of the investigation of the influence of the particle size of the glass greases and the viscosity of their melts on the pressing process.
When pressing the pipes to reduce stress, glassmaking is used in the form of a powder, which at the pressing temperature forms a melt on the contact surface of the deformable metal with a press tool, resulting in a reduction in the coefficient of friction and reduction of the pressing forces. During pressing, the frictional conditions on the contact surfaces are not the same, therefore, different glass lubricants are used in practice for the needle contacting the inner surface of the liner, the container and the matrix in contact with the outer surface of the sleeve.
Viscosity and fusibility are important indicators of glass greases, which characterize the rate of softening of the glass and the formation of a melt with a certain thickness and strength. Therefore, one of the main requirements for glazing is its granulometric composition, and the resulting melt is a viscosity. Both indicators determine the efficiency of the resulting lubricating layer, which can reduce the pressing forces and ensure a good surface quality of the pipes produced.
In this connection, the influence of the particle size distribution and the viscosity of the glass grease on the pressing forces of stainless steel pipes 08Cr18Ni10Ti were studied. Tests were carried out in conditions TPTS-2 of JSC "VTZ" when pressing pipes made of steel 08Cr18Ni10Ti on a press with a force of 2000 tons.
During the tests of the experimental compositions of the glass blanks, the temperatures of the liners on the glass-lubricating table were recorded and the force diagrams were used to determine the maximum force during the filling of the deformation center during pressing (peak force), as well as the average force that occurs during the steady-state stage of the pressing process.
The analysis of the obtained data made it possible to draw a conclusion about the effect of the properties of the glass lubricant on the peak and average pressing force in different temperature intervals.
Keywords: extrusion, glass, pressing force.
References
1. Romantsev B.A., Goncharuk A.V., Vavilkin N.M. Obrabotka metallov davleniyem [Plastic Metal Working]. Moskow, Izdat. Dom MISIS Publ., 2008. 960 p.
2. Shevakin Yu.F., Rytikov A.M. Povysheniye effektivnosti proizvodstva trub iz tsvetnykh metallov [Increase of Efficiency of Production of Pipes from Non-Ferrous Metals]. Moskow, Metallurgiya Publ., 1968.241 p.
3. Chertavskikh A.K., Belosevich V.K. Treniye i tekhnologicheskaya smazka pri obrabotke metallov davleniyem [Friction and Technological Lubrication in The Processing of Plastic Metal Working]. Moskow, Metallurgiya Publ., 1968. 364 p.
4. Grudev A.P., Zil'berg Yu.V., Tilik V.T. Treniye i smazki pri obrabotke metallov davleniyem [Friction and Lubrication in The Processing of Plastic Metal Working]. Moskow, Metallurgiya Publ., 1982.312 p.
5. Manegin Yu.V., Anisimova I.V. Steklosmazki i zashchitnyye pokrytiya dlya goryachey obrabotki metallov [Glass Greases and Protective Coatings for Hot Metal Processing]. Moskow, Metallurgiya Publ., 1978. 223 p.
6. Manegin Yu.V., Pritomanov A.E., Shpittel' T., Knaushner A. Goryacheye pressovaniye trub i profiley [Hot Pressing of Pipes and Profiles]. Moskow, Metallurgiya Publ., 1980. 272 p.
7. Drobich O.N., Karasik T.L., Shchegalova M.D. [Effective Technological Lubricants for Hot Pressing of Pipes]. Razvitiye tekhnologiy proizvodstva trub i trubnykh izdeliy. VNITI Collection, 1988, pp. 42-47. (in Russ.)
8. Rakhmanov S.R., Goman O.G. [Simulation of a Deformation Focus in the Process of Pressing Seamless Pipes with Regard to Process Lubrication]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promysh-lennost', 2011, vol. 1, pp. 52-56. (in Russ.)
9. Veynik A.I. Tekhnicheskaya termodinamika i osnovy teploperedachi [Technical Thermodynamics and Basis of Heat Transfer]. Moskow, Metallurgiya Publ., 1965. 354 p.
10. Bespalova N.A. [Influence of Dosage and Composition of Lubricants on the Quality of Extruded Pipes from Hard-Alloyed Alloys]. Stal', 2011, vol. 9, pp. 39-41. (in Russ.)
11. Prozorov L.V. Pressovaniye stali i tugoplavkikh splavov [Pressing of Steel and Refractory Alloys]. Moskow, Mashinostroyeniye Publ., 1969. 244 p.
12. Balakin V.F. Nekotoryye voprosy teorii i praktiki primeneniya steklosmazok v protsesse goryachego pressovaniya nerzhaveyushchey stali.: avtoref. dis. kand. tekhn. nauk [Some Questions of the Theory and Practice of Using Glass in the Process of Hot Pressing of Stainless Steel. Abstract of Cand. Sci. Diss.]. Dnepropetrovsk, 1969. 25 p.
13. Kuznetcov V.I., Vydrin A.V., Korol' A.V., Pashnina E.Yu., Zhukov A.S., Zubkov A.M. Researching of the Influence of Granulometric Composition of GlassLubricants on the Process of Pressing Pipes of Steel 20. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2017, vol. 17, no. 4, pp. 74-82. (in Russ.) DOI: 10.14529/met170408
14. Shtorm R. Teoriya veroyatnostey. Matematicheskaya statistika. Statisticheskiy kontrol' kachestva [Theory of Probability. Math Statistics. Statistical Quality Control]. Moskow, Mir Publ., 1970. 368 p.
15. Gmurman V.E. Teoriya veroyatnostey i matematicheskaya statistika [Theory of Probability and Mathematical Statistics]. 9th ed. Moskow, Vysshaya shkola Publ., 2003. 479 p.
16. Kraynov V.I. Oborudovaniye, metodika, rezul'taty plastometricheskikh issledovaniy [Equipment, Methods, Results of Plastometric Studies]. Chelyabinsk, South Ural State University Publ., 1995. 98 p.
Received 20 July 2018
ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ
FOR CITATION
Влияние свойств стеклосмазок на процесс прессования труб из нержавеющей марки стали 08Х18Н10Т / В.И. Кузнецов, А.В. Выдрин, А.В. Король и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». - 2018. -Т. 18, № 3. - С. 67-78. DOI: 10.14529/теШ0308
Kuznetcov V.I., Vydrin A.V., Korol' A.V., Pashnina E.Yu., Zhukov A.S., Zubkov A.M. Effect of the Properties of Glass-Lubricants on the Process of Pressing Pipes from Stainless Steel 08Cr18Ni10Ti. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2018, vol. 18, no. 3, pp. 67-78. (in Russ.) DOI: 10.14529/met180308
