НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

Н. А. Чиченев, профессор кафедры инжиниринга технологического оборудования, докт. техн. наук, эл. почта: chich38@mail.ru
А. О. Карфидов, зав. кафедрой инжиниринга технологического оборудования, эл. почта: a.korf@mail.ru
О. Н. Чиченева, доцент кафедры автоматизированного проектирования и дизайна, канд. техн. наук, эл. почта: chich38@mail.ru

Выксунский филиал НИТУ «МИСиС», Выкса, Россия:

Т. Ю. Горовая, зам. директора филиала по учебно-методической работе, эл. почта: gorovaia.ti@vfmisis.ru

Одной из важных проблем при проектировании и эксплуатации стана электропластической деформации является надежность и равномерность подвода мощного электрического тока в очаг деформации. Высокая плотность электрического тока и неравномерность его распределения приводит к различному проявлению эффекта электропластичности по ширине ленты, неравномерному температурному полю и, как следствие, к снижению качества готовой продукции. Для оценки различных схем токоподвода предложена дискретная модель, в которой рабочие валки и прокатываемая лента представлены в виде комбинаций сосредоточенных сопротивлений. Модель использована при рассмотрении четырех основных схем подвода электрического тока к валкам стана электропластической деформации лент: прямого одностороннего, диагонального одностороннего, прямого двухстороннего, диагонального двухстороннего. Для всех схем получены формулы для вычисления электрических токов, протекающих в центре ленты и по ее краям. Зависимости, полученные с помощью разработанной модели, показывают, что наибольшая неравномерность распределения электрического тока по ширине прокатываемой ленты имеет место при прямом одностороннем токоподводе. В то же время его несомненным преимуществом по сравнению с другими вариантами является более простое конструктивное исполнение. Диагональный односторонний и оба варианта двухстороннего токоподвода (по данной модели) дают одинаковые результаты. Основным недостатком этих вариантов является необходимость подвода электрического тока с обеих сторон прокатного стана. Независимо от выбранного варианта токоподвода, необходимо до минимума уменьшить отношение электрических сопротивлений материалов валка и деформируемого материала. В частности, этого можно достичь путем увеличения диаметра рабочего валка, а также выбором материала валка с высокой электропроводностью. Модель подвода электрического тока к рабочим валкам и рекомендации для снижения неравномерности распределения тока по ширине ленты использованы при проектировании станов электропластической деформации.

1. Карпачев Д. Г., Доронькин Е. Д., Цукерман С. А., Таубкин М. Б., Князева А. И. Тугоплавкие и редкие металлы и сплавы : справочник. — М. : Металлургия, 1977. — 238 с.
2. Савицкий Е. М., Бурханов Г. С., Поварова К. Б., Йенн Г., Херц Г. и др. Тугоплавкие металлы и сплавы. — М. : Металлургия, 1986. — 352 с.
3. Челноков В. С., Блинков И. В., Аникин В. Н., Волхонский А. О. Применение и свойства тугоплавких металлов. — М. : Изд. дом «МИСиС», 2011. — 115 с.
4. Осинцев О. Е. Металловедение тугоплавких металлов и сплавов на их основе : учеб. пособие. — М. : Машиностроение, 2013. — 156 с.
5. Оспенникова О. Г., Подъячев В. Н., Столянков Ю. В. Тугоплавкие сплавы для новой техники // Труды ВИАМ. 2016. № 10. С. 55–64.
6. Павлов И. М., Гуревич Я. Б., Шелест А. Е. и др. Исследование некоторых условий горячей прокатки молиб дена в вакууме, атмосфере аргона и на воздухе // Цветные металлы. 1964. № 12. С. 236–265.
7. Крупин А. В., Соловьев В. Я. Пластическая деформация тугоплавких металлов. — М. : Металлургия, 1971. — 281 с.
8. Коликов А. П., Полухин П. И., Крупин А. В., Потапов И. Н. и др. Технология и оборудование для обработки тугоплавких металлов. — М. : Металлургия, 1982. — 328 с.
9. Горбатюк С. М. Исследование влияния параметров винтовой прокатки на качество поверхности прутков, получаемых из штабиков тугоплавких металлов // Цветные металлы. 2000. № 11–12. С. 108–110.
10. Шаповал А. Н., Горбатюк С. М., Шаповал А. А. Интенсивные процессы обработки давлением вольфрама и молибдена. — М. : Изд. дом «Руда и Металлы», 2006. — 356 с.
11. Спицын В. И., Троицкий О. А. Электропластическая деформация металлов. — М. : Наука, 1985. — 160 с.
12. Громов В. Е., Зуев Л. Б., Козлов Э. В., Целлермаер В. Я. Электростимулированная пластичность металлов и сплавов. — М. : Недра, 1996. — 289 с.
13. Троицкий О. А. Электропластический эффект в металлах // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 9. С. 65–76. DOI: 10.32339/0135-5910-2018-9-65-76.
14. Мельникова Н. В., Хон Ю. А. К теории электропластической деформации металлов // Физическая мезомеханика. 2000. Т. 3, № 5. С. 59–64.
15. Минько Д. В. Анализ перспектив применения электропластического эффекта в процессах обработки металлов давлением // Литье и металлургия. 2020. № 4. С. 125–130.
16. Albagachiev A. Yu., Keropyan A. M., Gerasimova A. A., Pashkov A. N. Mathematical models of temperature in electric discharge rolling of metals // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 21. P. 43–46. DOI: 10.17580/cisisr.2021.01.07.
17. Ruszkiewicz B. J., Grimm T., Ragai I., Mears L. et al. A review of electrically-assisted manufacturing with emphasis on modeling and understanding of the electroplastic effect // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2017. Vol. 139, No. 11. P. 110801.
18. Nguyen-Tran H., Oh H., Hong S., Han H. N. et al. A review of electrically-assisted manufacturing // Int. J. Precis. Eng. Manuf. Green Technol. 2015. Vol. 2, No. 4. P. 365–376.
19. Guan L., Tang G., Chu P. K. Recent advances and challenges in electroplastic manufacturing processing of metals // J. Mater. Res. 2010. Vol. 25, No. 7. P. 1215–1224.
20. Jones J. J., Mears L. Constant current density compression behavior of 304 stainless Steel and Ti – 6Al – 4V during electrically-assisted forming // ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2011. Paper No. MSEC2011-50287. P. 629–637.
21. Hong S., Jeong Y., Chowdhury M. N., Chun D. et al. Feasibility of electrically assisted progressive forging of aluminum 6061-T6 alloy // CIRP Ann. Manuf. Technol. 2015. Vol. 64, No. 1. P. 277–280.
22. Tang G., Zhang J., Yan Y., Zhou H., Fang W. The engineering application of the electroplastic effect in the cold-drawing of stainless steel wire // J. Mater. Process. Technol. 2003. Vol. 137, No. 1. P. 96–99.

23. Egea A. J. S., Rojas H. A. G., Celentano D. J., Peiro J. J. Mechanical and metallurgical changes on 308L wires drawn by electropulses // Mater. Des. 2016. Vol. 90. P. 1159–1169.
24. Xu D., Lu B., Cao T., Zhang H. et al. Enhan ce-ment of process capabilities in electrically-assisted double Si ded incremental forming // Mater. Des. 2016. Vol. 92. P. 268–280.
25. Valoppi B., Egea A. J. S., Zhang Z., Roja s H. A. G. et al. A hybrid mixed double-sided incremental forming method for forming Ti6Al4V alloy // CIRP Ann. Manuf. Technol. 2016. Vol. 65, No. 1. P. 309–312.
26. Xie H., Dong X., Peng F., Wang Q. et al. Inves tigation on the electrically-assisted stress relaxation of AZ31B magnesium alloy sheet // J. Mater. Process. Technol. 2016. Vol. 227. P. 88–95.
27. Liu R., Lu B., Xu D., Chen J. et al. Development of novel tools for electricity-assisted incremental sheet forming of titanium alloy // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2016. Vol. 85, No. 5. P. 1137–1144.
28. Касаткин А. С., Немцов М. В. Электротехника : учеб. для вузов. — М. : Высшая школа, 2003. — 542 с.
29. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электри ческие цепи. — М. : Гардарики, 2002. — 638 с.
30. Пасечник Н. В., Зарапин Ю. Л., Чиченев Н. А. Производство прецизионной ленты из труднодеформируемых материалов электропластической деформацией : учеб. пособие. — М. : Металлургия, 1997. — 250 с.
31. Физические величины. Справочник / под ред. С. И. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М. : Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.