blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-4-241-247blackmet-649Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЗОНЫ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ В НАЧАЛЕ ГОРЯЧЕЙ КОВКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИINFLUENCE OF THERMAL STRESSES ON THE FORMATION OF THE PLASTIC FLOW ZONE IN THE BEGINNING OF HOT FORGING OF CYLINDRICAL WORKPIECEБазайкинВ. И.BazaikinV. I.

д.т.н., профессор кафедры высшей математики

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of advanced mathematics

ТемлянцевМ. В.TemlayntsevM. V.

д.т.н., профессор, проректор по научной работе и инновациям

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Vice President for Research and innovations

ucheb.otdel@sibsiu.ruБазайкинаО. Л.BazaikinaO. L.

к.т.н., доцент кафедры высшей математики

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of advanced mathematics

Сибирский государственный индустриальный университет 654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42РоссияSiberian State Industrial University 42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, RussiaRussian Federation201510062015584241247Copyright © Базайкин В.И., Темлянцев М.В., Базайкина О.Л., 20152015Базайкин В.И., Темлянцев М.В., Базайкина О.Л.Bazaikin V.I., Temlayntsev M.V., Bazaikina O.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/649

Поставлена и решена задача моделирования зоны пластического течения в начальной стадии горячей протяжки цилиндрической заготовки в кузнечном прессе с комбинированными бойками. Получено поле интенсивности напряжений для тензора суммарных упругих напряжений (нагрузки и термических). По напряжениям нагрузки решена задача плоской деформации для заготовки круглого сечения, к которому приложены три сосредоточенных погонных усилия. Зона пластического течения определяется значением предела текучести материала как ограничением интенсивности упругих напряжений. Показано, что растягивающие окружные термические напряжения вовлекают в зону пластического течения приповерхностный слой заготовки, что облегчает процесс ковки. Рассмотрен численный пример формирования напряжений нагрузки и термических напряжений при протяжке после биллетировки 7-т слитка из стали марки 40ХН с радиусом среднего сечения R = 0,35 м; его нижняя (880 °С) граница допустимых ковочных температур достигается через 20 мин после выноса из печи с температурой 1180 °С. Представлены графики распределения компонент тензоров напряжений нагрузки и термических напряжений, а также соответствующих интенсивностей напряжений по сечению заготовки.

The article presents the solution of the problem of plastic flowmodeling in the initial stage of hot drawing of a cylindrical workpiece in a forging press with combined strikers. The intensity stress fi eld for the tensor of total elastic stresses (load and thermal ones) has been received. The stress load has solved the problem of plane deformation for a workpiece of a circular cross section to which three lumped linear efforts were attached. The zone of a plastic fl ow was determined by the value of the yield strength of the material as a limitation of the elastic stress intensity. It has been shown that the tensile thermal stresses involve a near-surface layer of the workpiece into a zone of a plastic fl ow; that facilitates the process of forging. The numerical example of the formation of stress loads and thermal stresses during drawing after roughing-up of 7-ton ingot of 40KhN steel with the radius of average cross-section R = 0.35 m; its bottom (880 °C) boundary of the admissibleforging temperatures was reached in 20 minutes after removal from the furnace with a temperature of 1180 °С has been considered. The graphs of the component distribution of the tensor of stress loads and thermal stresses have been introduced, as well as the respective intensities of stresses in the cross-section of the workpiece.

ковкакомбинированные бойкистальцилиндрическая стальная заготовканапряжения нагрузкитемпературные напряженияначало пластического теченияграфики напряженийобласть течения в сечении заготовкиforgingcombined anvil blockssteelcylindrical steel procurementthe tensor of elastic stressesloadings stressestemperature stressesthe beginning of a plastic fl owgraphs of stressesflow domain in cross-section of the billetReferencesBanaszek G., Steffanik A. Theoretical end laboratory modeling of the metallurgical defects during forming of a forging. Journal of Materials Processing Technology. 2006, no. 177, pр. 238–242.Banaszek G., Steffanik A. Theoretical end laboratory modeling of the metallurgical defects during forming of a forging. Journal of Materials Processing Technology. 2006, no. 177, pр. 238–242.Kun Chen, Yitao Yang, Guangjie Shao, Kejia Liu. Strain function analysis method for void closure in the forging process of the largesized steel ingot. Computational Materials Science. 2012, no. 51, pp. 72–77.Kun Chen, Yitao Yang, Guangjie Shao, Kejia Liu. Strain function analysis method for void closure in the forging process of the largesized steel ingot. Computational Materials Science. 2012, no. 51, pp. 72–77.Aliev I.S., Zhbankov Ya.G., Tagan L.V. Modelling of forging drawing in combined strikers of an asymmetric form. Visnik NTUU «KPI». Seriya Mashinobuduvannya. 2013, no. 3 (69), pp. 77–83. (In Russ.).Aliev I.S., Zhbankov Ya.G., Tagan L.V. Modelling of forging drawing in combined strikers of an asymmetric form. Visnik NTUU «KPI». Seriya Mashinobuduvannya. 2013, no. 3 (69), pp. 77–83. (In Russ.).Bazaikin V.I., Temlyantsev M.V., Bobrov B.Yu. Stresses of the beginning of drawing of a cylindrical workpiece at hot forging in combined strikers. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya – Ferrous Metallurgy. 2015, no. 2, pp. . (In Russ.).Bazaikin V.I., Temlyantsev M.V., Bobrov B.Yu. Stresses of the beginning of drawing of a cylindrical workpiece at hot forging in combined strikers. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya – Ferrous Metallurgy. 2015, no. 2, pp. . (In Russ.).Demidov S.P. Teoriya uprugosti [Theory of elasticity]. Moscow: Vysshaya shkola, 1979. 432 p. (In Russ.).Demidov S.P. Teoriya uprugosti [Theory of elasticity]. Moscow: Vysshaya shkola, 1979. 432 p. (In Russ.).Koshlyakov N.S., Gliner E.B., Smirnov M.M. Uravneniya v chastnykh proizvodnykh matematicheskoi fi ziki: uchebnoe posobie [Equations in partial derivatives of mathematical physics: tutorial]. Moscow: Vysshaya shkola, 1970. 707 p. (In Russ.).Koshlyakov N.S., Gliner E.B., Smirnov M.M. Uravneniya v chastnykh proizvodnykh matematicheskoi fi ziki: uchebnoe posobie [Equations in partial derivatives of mathematical physics: tutorial]. Moscow: Vysshaya shkola, 1970. 707 p. (In Russ.).Marochnik stalei i splavov: monografi ya [Grade guide of steels and alloys: monograph]. Zubchenko A.S. ed. Moscow: Mashinostroenie, 2003. 784 p. (In Russ.).Marochnik stalei i splavov: monografi ya [Grade guide of steels and alloys: monograph]. Zubchenko A.S. ed. Moscow: Mashinostroenie, 2003. 784 p. (In Russ.).Teplofi zicheskie i mekhanicheskie svoistva stalei [Thermophysical and mechanical properties of steels]. Available at: http://sak.ru>reference/material/steel/steel1–2.html (Accessed: 10.08.2014). (In Russ.).Teplofi zicheskie i mekhanicheskie svoistva stalei [Thermophysical and mechanical properties of steels]. Available at: http://sak.ru>reference/material/steel/steel1–2.html (Accessed: 10.08.2014). (In Russ.).Zavisimost’ modulya uprugosti tverdogo tela ot temperatury [Dependence of elastic modulus of solids on temperature]. Available at: http://www.effects.ru/science/78/index.htm (Accessed: 17.09.2014). (In Russ.).Zavisimost’ modulya uprugosti tverdogo tela ot temperatury [Dependence of elastic modulus of solids on temperature]. Available at: http://www.effects.ru/science/78/index.htm (Accessed: 17.09.2014). (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.