Формування напружень по висоті профілю стрічкового типу при його протягуванні через роликовий пристрій
DOI:
https://doi.org/10.15407/steelcast2026.03.021Ключові слова:
профілі стрічкового типу, волочіння, роликова волока, згино-розтягувальний пристрій, знакозмінне деформування, напружено-деформований станАнотація
Процес волочіння в роликових волоках є ефективним методом виробництва високоточних профілів стрічкового типу дрібних перерізів, поєднуючи переваги прокатки і волочіння. Основним інструментом є роликова волока з непривідними робочими роликами. Порівняно зі звичайною холодною прокаткою та плющенням, цей процесс має вищу технологічну гнучкість і не вимагає великих капіталовкладень. Переваги над традиційним волочінням в монолітних волоках — нижчі енергетичні витрати, більша допустима деформація за прохід і краща однорідність властивостей продукції. Головним недоліком є наявність тягового зусилля, що разом зі зниженням пластичності металу може спричинити руйнування прокату, обмежуючи сортамент профілів та сумарне обтиснення за один перехід. Пластичність металу можна підвищити термічним або механічним способом. Термічний спосіб енергоємний, тоді як механічний включає знакозмінне деформування профілів, що можна реалізувати за допомогою обладнання для рихтування або окалинозламувачів. Для розв’язання проблеми запропоновано поєднати волочіння в роликовій волоці зі знакозмінним деформуванням в роликовому згино-розтягувальному пристрої. Для вибору параметрів знакозмінної деформації застосовано математичне моделювання процесу з урахуванням впливу на розподіл напружень у профілі. Аналітичні дослідження на прикладі сталі марки Ст.08 показали, що залишкові напруження формуються через неоднорідність розподілу пластичних деформацій по висоті профілю. Після розвантаження на верхній поверхні утворюються стискаючі залишкові напруження, а на нижній — розтягувальні; в середині профілю напруження близькі до нуля, у інших частинах мають протилежні знаки. Отримані результати дозволяють визначати основні підходи до проєктування технологічних параметрів процесу знакозмінної деформації профілів стрічкового типу в згино-розтягувальному пристрої, що забезпечить їх виробництво з високою якістю. Проведені дослідження свідчать про можливість вирішити проблему забезпечення машинобудівних і приладобудівних підприємств точними профілями широкого розмірного сортаменту.
Посилання
Wright, R. N. (2016). Wire Technology: Process Engineering and Metallurgy (2nd ed.). Butterworth-Heinemann.
Kazeminezhad, M., & Taheri, K. A. (2005). A theoretical and experimental investigation on wire flat rolling process using deformation pattern. Materials & Design, 26(2), 99-103. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2004.06.010
Langer, J., & Kleiner, M. (2022). Handbook of Metal Forming. Cham.
Razdobreev, V. G., Kluychnikov, K. Yu., Leschenko, A. I., Palamar, D. G., & Vorobei, S. О. (2023). Production Efficiency of Ribbon-Type Sections by the Drawing Method in Doubled-Roll Roller Dies. Science and Innovation, 19(6), 40-50. https://doi.org/10.15407/scine19.06.040
Lambiase, F., & Di Ilio, A. (2012). Experimental and Finite Element Investigation of Roll Drawing Process. Journal of Materials Engineering and Performance, 21(2), 161-166. https://doi.org/10.1007/s11665-011-9932-1
Roberts, W. L. (2017). Cold Rolling of Steel. CRC Press.
Ripoll, M. R., Weygand, S. M., & Riedel, H. (2010). Reduction of tensile residual stress during the drawing process of tungsten wires. Materials science and engineering: A, 527(13-14), 3064-3072. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.01.079
Lin, H-S., Hsu, Yu-Ch., & Keh, Ch-Ch. (2008). Inhomogeneous deformation and residual stress in skin-pass axisymmetric drawing. Journal of Materials Processing Technology, 201(1-3), 128-132. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.11.126
Schajer, G. S. (2013). Practical Residual Stress Measurement Methods. Wiley.
Lu, J. (1996). Handbook of Measurement of Residual Stresses. Society for Experimental Mechanics. Prentice Hall.
Sciammarella, C. A., & Sciammarella, F. M. (2012). Experimental Mechanics of Solids: Theory, Techniques, and Applications. Wiley.
Kobayashi, A. S. (1993). Handbook on Experimental Mechanics. Mechanics of Solids Series, Society for Experimental Mechanics, 2nd Edition. VCH Publishers.
Noyan, I. C., & Cohen, J. B. (1987). Residual Stress: Measurement by Diffraction and Interpretation. Verlag.
Totten, G. E., Howes, M., & Inoue, T. (2002). Handbook of Residual Stress and Deformation of Steel. ASM International.
Sharpe, W. N. (2008). Handbook of Experimental Solid Mechanics. Springer.
Schwenzfeier, W., Philip, M., & Harrer, O. (2002). Simulation in der Metallurgie [Simulation in Metallurgy]. Metalurgija, 41(3), 143-147. https://hrcak.srce.hr/file/189878 [in German].
Mihu, A.-M., Sas-Boca, I.-M., Marian, I., Mihu, I. S., Ianc, D. S., Nistor, L., & Ilutiu-Varvara, D.-A. (2016). Finite Element Analysis of Drawing Wire in Cassette Roller Die (Part 2). Procedia Technology, 22, 34-39. https://doi.org/10.1016/j.protcy.2016.01.006
Gao, H., Liu, J., & Wang, Z. (2020). Numerical investigation on cross-sectional shape evolution in wire flat rolling. Materials Research Express, 7(3), Art. 036524.
Klyuchnikov, K. Yu., Razdobreev, V. G., Leshchenko, O. I., & Palamar, D. G. (2021). Do pytannya pro vyznachennya hranychnykh umov protsesu prokatky-volochinnya u zdvoyenykh rolykovykh volokakh [On the determination of boundary conditions for the roll-drawing process in twin-roll dies]. Fundamental and Applied Problems of Ferrous Metallurgy, (35), 134-148. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2021-35-134-148 [in Ukrainian].
Razdobreev, V. G., Kluychnikov, K. Yu., Leschchenko, A. I., & Palamar, D. G. (2023). Mathematical modeling of the process of producing strip-type profiles from a round billet. "Problems of Mathematical Modeling": Proceedings of the All-Ukrainian Scientific and Methodological Conference. (Kamianske, May 24-26, 2023). Kamianske, pp. 117-120 [in Ukrainian].
Razdobreev, V. G., Kluychnikov, K. Yu., Leschchenko, A. I., & Palamar, D. G. (2023). Study of the influence of the main technological parameters of the drawing process in double roller draws on the dynamic characteristics of the process. Foundry. Metallurgy. 2023: Proceeding of the XXІІ International Scientific and Practical Conference. (Kharkiv-Kyiv, October 10-12, 2023). Kharkiv-Kyiv, pp. 376-379. https://doi.org/10.15407/foundry-metallurgy-2023 [in Ukrainian].
Gribkov, E. P., Kovalenko, A. K., & Hurkovskaya, S. S. (2022). Research and simulation of the sheet leveling machine manufacturing capabilities. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 120(1-2), 743-759. https://doi.org/10.1007/s00170-022-08806-z
Ulibarri Hernández, U., Mendiguren, J., Sáenz de Argandoña, E., Galdos, L., Silvestre, E., & Gil, I. (2016). Friction characterisation in levelling processes. Advances in Materials and Processing Technologies, 2(4), 503-513. https://doi.org/10.1080/2374068X.2016.1247230
Liu, Zf., Luo, Yx., Yan, Xc. et al. (2015). Boundary determination of leveling capacity for plate roller leveler based on curvature integration method. Journal of Central South University, 22, 4608-4616. https://doi.org/10.1007/s11771-015-3011-y
Liu, Z., Luo, Y., Wang, Y., Warren Liao, T., & Deng, M. (2021). An analytical study of optimal roller intermeshes for the plate leveling process. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B: Journal of Engineering Manufacture, 235(1-2), 278-289. https://doi.org/10.1177%2F0954405420947959
Lomova, O. B. (2010). Rozrobka osnov resursozberihayuchoho protsesu sumisnoho bezfil'yernoho ta fil'yernoho volochinnya stalevoyi nyz'kovuhletsevoyi katanky: dys. ... kand. tekh. nauk [Development of the fundamentals of a resource-saving process for the combined die-less and die drawing of low-carbon steel wire rod]. Candidate of Technical Sciences dissertation, National Metallurgical Academy of Ukraine. NMAU [in Ukrainian].
Lomova, O. B. (2014). Zistavlennya pokaznykiv yakosti tekhnolohichnykh protsesiv bezfil'yernoho i fil'yernoho deformuvannya stalevoho drotu [Comparison of quality indicators for die-less and die-based steel wire deformation processes]. Theory and Practice of Metallurgy, (1-2), 71-74 [in Ukrainian].
Razdobreev, V. G., Prykhodko, I. Yu., Klyuchnikov, K. Yu., Palamar, D. G., & Leshchenko, O. I. (2023). Choice of the method of determining the energy-force parameters of the process of drawn of the stack through a bending-tensioning device. Fundamental and applied problems of ferrous metallurgy. Dnipropetrovsk: ISI of the National Academy of Sciences of Ukraine, (37), 358-373. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-358-373 [in Ukrainian].
Razdobreev, V. G., Kluychnikov, K. Yu., Leschchenko, A. I., Palamar, D. G., & Ivanov, A. P. (2025). Mathematical modeling of variable deformation of the strip. "Problems of Mathematical Modeling": Proceedings of the All-Ukrainian Scientific and Methodological Conference (Kamianske, May 27-28, 2025). Kamianske, pp. 117-120.
Razdobreev, V. G., Kluychnikov, K. Yu., Palamar, D. G., Leschchenko, A. I., & Ivanov, A. P. (2025). Modelyuvannya napruzhenoho stanu metalu pry znakozminnomu deformuvanni shtaby v zhyno-roztyahuval'nomu prystroyi [Modeling the stress state of a metal during alternating deformation of a staff in a bending-tensile device]."Modern problems of mechanics in special-purpose structures": collection of materials of the 1st international scientific and technical conference. (Dnipro, March 26-28, 2025). Dnipro, pp. 371-374 [in Ukrainian].
Razdobreev, V. G., Klyuchnikov, K. Yu., Leshchenko, O. I., & Palamar, D. G. (2025). Analitychni doslidzhennya napruzhenoho stanu metalu pry deformatsiyi shtaby u zhyno-roztyahuval'nomu prystroyi [Analytical studies of the metal stress state during deformation of the rod in a bending and tensile device]. "Casting. Metallurgy. 2025": Proceedings of the XXI International Scientific and Practical Conference. (Kharkiv-Kyiv, May 27-29, 2025). Kharkiv-Kyiv, pp. 448-452. https://doi.org/10.15407/foundry-metallurgy-2025 [in Ukrainian].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 В.Г. Раздобрєєв, К.Ю. Ключніков, О.І. Лещенко, Д.Г. Паламар, О.П. Іванов
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
