Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия¹ ; Институт физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия²:

Ю. Н. Логинов, профессор¹, ведущий научный сотрудник отдела конструкционных и функциональных сплавов и интерметаллидов лаборатории конструкционных и функциональных материалов², докт. техн. наук, эл. почта: j.n.loginov@urfu.ru

ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод», Каменск-Уральский, Россия:
И. В. Снегирев, технолог, эл. почта: igor_snegirev@mail.ru

Рассмотрены особенности заполнения гравюры инструмента при получении полос с рельефной поверхностью, при котором противоположная сторона листовой заготовки остается плоской. Листы такого вида часто используют для дизайна интерьеров и экстерьеров. Неполное заполнение гравюры приводит к искажению требуемой формы изделий. Для решения задачи моделирования применен метод конечных элементов, заданы реальные механические свойства алюминиевого сплава АМг3, часто применяемого для изготовления рельефных листов. Заданы соответствующие начальные и граничные условия. Получено распределение степени деформации при вдавливании пластического слоя в гравюру инструмента при перемещении инструмента на 1 и 2 мм. Образование зон пластического формоизменения, локализованных в районе углов гравюры, может доводить степень деформации до величины 1,5, что приводит к соответствующему повышению прочностных свойств металла. Приведено распределение компонент вектора перемещений. Отмечено, что горизонтальная компонента имеет локальный максимум, расположенный напротив перехода горизонтальной поверхности инструмента в наклонную часть. Оценено вертикальное напряжение, которое необходимо создать на этой стадии процесса. Выявлено, что для заполнения гравюры на 1 мм (высота рельефа) нужно создать напряжение на уровне 200 МПа, а для заполнения гравюры на 2 мм — 400 МПа. В обосновании этого явления заключается в том числе и практическая ценность работы. Выполненное конечно-элементное моделирование заполнения рельефа инструмента металлом показало, что в этом случае реализуется неоднородная картина напряженно-деформированного состояния.

1. Ji Y. H., Park J. J. Development of severe plastic deformation by various asymmetric rolling processes // Materials Science and Engineering: A. 2009. Vol. 499. P. 14–17.
2. Wronski M., Wierzbamowski K., Wronski S., Bacroix B., Lipinski P. Experimental and finite element analysis of asymmetric rolling of 6061 aluminium alloy using two-scale elasto-plastic constitutive relation // Archives of Metallurgy and Materials. 2017. Vol. 62. P. 1991–1999.
3. Shatalov R. L., Maksimov E. A. Analysis of asymmetric rolling efficiency for improving rolled strip accuracy // Metallurgist. 2016. Vol. 60, Iss. 7-8. P. 730–735.
4. Sidor J., Petrov R. H., Kestens L. A. I. Deformation, recrystallization and plastic anisotropy of asymmetrically rolled aluminum sheets // Materials Science and Engineering: A. 2010. Vol. 528, Iss. 1. P. 413–424.
5. Песин А. М., Пустовойтов Д. О., Бирюкова О. Д., Кожемякина А. Е. Асимметричная прокатка листов и лент: история и перспективы развития // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2020. Т. 20, № 3. С. 81–96.
6. Выдрин А. В., Чванова Е. Е. Усилие при существенно несимметричной прокатке листов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2008. № 24 (124). С. 51–54.
7. Muñoz J. A., Avalos M., Schell N., Brokmeier H. G., Bolmaro R. E. Comparison of a low carbon steel processed by cold rolling (CR) and asymmetrical rolling (ASR): Heterogeneity in strain path, texture, microstructure and mechanical properties // Journal of Manufacturing Processes. 2021. Vol. 64. P. 557–575.
8. Shore D., Kestens L., Sidor J., Houtte P., Bael A. Process parameter influence on texture heterogeneity in asymmetric rolling of aluminium sheet alloys // International Journal of Materials Forming. 2018. Vol. 11. P. 297–309.
9. Xianwei Ren, Yuanchun Huang, Yu Liu, Xieyi Zhang et al. Through-thickness shear texture of the twin-roll cast AA6016 sheet after asymmetric rolling and its recrystallization behavior // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 10. P. 1323–1338.
10. Найзабеков А. Б., Лежнев С. Н., Панин Е. А., Мазур И. П. Технология знакопеременной прокатки в рельефных валках толстолистовых заготовок цветных металлов // Металлург. 2017. № 5. С. 63–69.

11. Naizabekov A., Lezhnev S., Panin E., Koinov T., Mazur I. Research and development of technology for rolli ng of high-quality plates of non-ferrous metals and alloys in relief rolls // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2016. Vol. 51, Iss. 4. P. 363–370.
12. ГОСТ 18970–84. Обработка металлов давлением. Операция ковки и штамповки. Термины и определения. — Введ. 30.06.1985.
13. Логинов Ю. Н. Силовые условия осадки заготовки в щелевом штампе // Известия вузов. Черная металлургия. 1991. № 10. С. 25–28.
14. Логинов Ю. Н., Фомин А. А. Кинематические условия выдавливания пластического слоя в многорядном щелевом штампе // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2013. № 4. С. 14–17.
15. Ilin K., Baranov G. Research on the influence of the strip tension on contact stress and cold rolling force with a strain-hardening // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 966, Iss. 1. 012026.
16. Василев Я. Д. Теоретическое исследование влияния натяжения на энергетическую эффективность процесса холодной полосовой прокатки // Известия вузов. Черная металлургия. 2012. № 6. С. 3–5.
17. Кохан Л. С., Алдунин А. В. Силовые условия перехода к однозонному процессу отставания при холодной прокатке полос // Технология металлов. 2020. № 2. С. 45–53.
18. Логинов Ю. Н., Постыляков А. Ю., Инатович Ю. В. Влияние параметров прокатки электротехнической меди на износ калибров // Металлы. 2020. № 3. С. 109–115.