ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия:
А. А. Богатов, докт. техн. наук, профессор

Д. Ш. Нухов, канд. техн. наук, эл. почта: d.s.nukhov@urfu.ru

А. О. Толкушкин, инженер-исследователь

Северский трубный завод, Полевской, Россия:
О. А. Панасенко, начальник лаборатории

На некоторых марках сталей и сплавов, вследствие неблагоприятного напряженно-деформированного состояния при прошивке, образуется большое число плен на внутренней поверхности гильзы. В дальнейшем такие трубы требуют ремонта, что повышает трудоемкость их производства. При анализе процесса прошивки применяют понятие критического обжатия δк перед носиком оправки. Критическое обжатие можно найти путем прокатки конических образцов, определив, в каком сечении образуется вскрытие внутренней полости. Пластичность стали, достаточную для получения гильзы без плен, определяют по результатам испытания образцов цилиндрической формы на скручивание. Если число оборотов до разрушения будет больше некоторого критического, соответствующего вскрытию полости, то прошивка будет проходить без образования плен на внутренней поверхности гильзы. Более стабильные результаты оценки пластичности стали получают при скручивании образцов с выточкой радиусом R и диаметром в наименьшем сечении d. Рациональное отношение R/d, которое позволяет не только локализовать деформацию, но и более точно определять степень деформации до начала разрушения, составило 1,25. В связи с тем, что при винтовой прока тке имеет место знакопеременная деформация, в работе предложен способ физического моделирования процесса разрушения металла при прошивке путем знакопеременного кручения образцов с выточкой R/d = 1,25. Изменение амплитудочастотных характеристик знакопеременного нагружения позволяет деформировать образец в условиях, адекватных реальному технологическому процессу прошивки заготовки на стане винтовой прокатки, причем амплитуда ε_и и число этапов знакопеременного кручения n определяются в результате компьютерного моделирования процесса прошивки заготовки.

1. Исследование выполнено в рамках базовой части Государственного задания № 11.9538.2017/8.9.
2. Поддержано программой 211 Правительства Российской Федерации (соглашение № 02.A03.21.0006).
3. Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ MK-3011.2017.8.

1. Шевакин Ю. Ф., Глейберг А. З. Производство труб. — М. : Металлургия, 1968. — 440 с.
2. Данилов Ф. А., Глейберг А. З., Балакин В. Г. Горячая прокатка и прессование труб. — М. : Металлургия, 1972. — 576 с.
3. Богатов А. А., Павлов Д. А., Нухов Д. Ш. Винтовая прокатка непрерывнолитых заготовок из конструкционных марок стали. — Екатеринбург : Изд-во Уральск. ун-та, 2017. — 164 с.
4. Chitkara N. R., Aleem A. Axi-symmetric tube extrusion/piercing using die-mandrel combinations: some experiments and a generalised upper bound analysis // International Journal of Mechanical Sciences. 2001. No. 43, Is. 7. P. 1685–1709.
5. Jouna M., Leeb J., Choc J. Quantitative study on Mannesmann effect in roll piercing of hollow shaft // Procedia Engineering. 2014. No. 81. P. 197–202.
6. Меркулов Д. В., Топоров В. А., Чепурин М. В. Особенности режимов прошивки непрерывнолитых заготовок на станах винтовой прокатки // Черные металлы. 2013. № 1. С. 18–24.
7. Galkin S. P., Romantsev B. A., Kharitonov E. A. Putting into practice innovative potential in the universal radial shear rolling process // CIS Iron and Steel Review. 2014. No. 1. P. 35–39.
8. Кирвалидзе Н. С., Коробочкин И. Ю. Упрощенный метод испытания металла на прошиваемость // Заводская лаборатория. 1958. № 7. С. 850–854.
9. Кирвалидзе Н. С., Дергач А. Я., Самойленко В. Д. Улучшение условий нагрева трубных заготовок // Металлург. 1963. № 1. С. 27–28.
10. Богатов А. А., Нухов Д. Ш., Топоров В. А. Компьютерное моделирование процесса прошивки заготовок при винтовой прокатке // Металлург. 2017. № 2. С. 13–17.
11. Панов Е. И., Богатов А. А. Исследование структуры и свойств заэвтектических силуминовых сплавов // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении: материалы 6-й международной молодежной научно-практической конференции «Инновационные технологии в металлургии и машиностроении. Уральская научно-педагогическая школа имени профессора А. Ф. Головина». — Екатеринбург : Изд-во Уральск. ун-та. 2012. С. 213–221.
12. Chen H., Li F., Li J. Experimental study on pure titanium during the positive-torsion and positive-negative-torsion // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 674. P. 552–568.
13. А.с. 930064 (СССР). Способ исследования деформируемости материала / УПИ им. С. М. Кирова; Авт. изобр. А. А. Богатов, В. А. Криницин. Заявл. 05.12.1980 28 ; Опубл. 23.05.1982 ; Бюлл. № 19.