ПОВЫШЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОВОЛОКИ ОТ ДЕЙСТВИЯ ПРОТИВОНАТЯЖЕНИЯ ПРИ НЕПОСТОЯННОМ КОЭФФИЦИЕНТЕ ТРЕНИЯ

При волочении проволоки нестабильность параметров деформации вызывает переменное осевое напряжение. Условия контактного трения изменяются в наиболее короткий отрезок времени и зависят от многих факторов: однородности по длине протягиваемой заготовки физико-механических свойств обрабатываемого материала, качества технологической смазки, стабильности силы натяжения заготовки на входе очага деформации и интенсивности охлаждения волок, вытяжных барабанов, шайб, направляющих роликов и т.п. Для оценки влияния коэффициента трения на стабильность силы (напряжения) волочения использована относительная величина первой производной по коэффициенту трения уравнения для напряжения волочения. Эта величина определена как отношение значений производной и исходного предела текучести материала проволоки, что позволяет выполнять сравнение производных при разных значениях исходного предела текучести материала проволоки. Производная рассчитана для уравнения, определяющего осевое напряжение с учетом действия противонатяжения, изменения предела текучести вдоль длины очага пластической деформации и уменьшения радиального напряжения в  калибрующем пояске от прироста осевого напряжения в рабочем конусе волоки. Построены зависимости от напряжения противонатяжения и коэффициента трения для относительной величины первой производной при разных моделях упрочнения и параметрах деформации. Величина производной уменьшается при росте напряжения противонатяжения, что указывает на целесообразность волочения с противонатяжением с целью стабилизации силы волочения и снижения усталостного износа рабочей поверхности волоки. Показана зависимость исследуемой величины производной от принятой формулы для ее расчета. Рассмотрен процесс волочения, когда величина коэффициента трения постоянная в калибрующем пояске и переменная в рабочем конусе волоки. Для этого процесса также определена относительная величина первой производной по коэффициенту трения уравнения для осевого напряжения. Калибрующий поясок выполняет стабилизирующее действие на напряжение (силу) волочения, если величина коэффициента трения в нем постоянная. Нестабильность напряжения волочения от отклонения номинальной величины коэффициента трения зависит от значений других параметров деформации. Например, величина производной увеличивается с уменьшением угла волочения. Установленный характер влияния параметров деформации на стабильность напряжения волочения при переменной величине коэффициента трения не противоречит результатам исследования М.В. Бровмана, а также согласуется с известными данными, полученными на основе расчета осевого напряжения при номинальной коэффициенте трения и отклонении его в сторону увеличения и уменьшения. Повышение стабильности напряжения (силы) волочения положительно влияет на качество проволоки, эксплуатационную стойкость узлов и элементов волочильного стана, например, из-за снижения усталостного износа рабочих поверхностей волок, барабанов, обводных и рихтующих роликов. Волочение с противонатяжением и применение специальных конструкций волочильного инструмента стабилизируют напряженное состояние в очаге деформации проволоки.

1. Колмогоров Г.Л. Гидродинамическая смазка при обработке металлов давлением. – М.: Металлургия, 1986. – 168 с.

2. Radionova L., Radionov A. The current situation and perspectives the development of wire-drawing steel wire // Russian Internet Journal of Industrial. 2013. No. 1. P. 3 – 9.

3. Gur’yanov G.N. Hydrodynamic Friction in the Drawing of Thin Wire // Steel in Translation. 2015. Vol. 45. No. 2. P. 145 – 152.

4. Мор У., Павельски О., Расп В. Оценка технологических смазок для волочения прутков и катанки // Черные металлы. 1987. № 10. С. 16 – 22.

5. Гурьянов Г.Н., Железков О.С. Оценка влияния контактного трения на прирост осевого напряжения в рабочем конусе и калибрующем пояске волоки при волочении стальной проволоки // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. № 1. С. 32 – 35.

6. Бровман М.Я. Анализ точности формул для расчета энергосиловых параметров процесса волочения // Производство проката. 2013. № 9. С. 32 – 34.

7. Бэкофен В. Процессы деформации / Пер. с англ. В.С. Берковского, Ф.И. Рузанова. – М.: Металлургия, 1977. – 288 с.

8. Гурьянов Г.Н. Нестабильность напряженного состояния при волочении проволоки как причина усталостного износа рабочей поверхности волоки // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2015. № 7. С. 2 – 10.

9. Лысяный И.К., Щёголев Г.А., Лысяная А.Э., Коровина Г.Н. Волоки для волочения проволоки в режиме гидродинамического трения // Метизное производство. Бюл. ин-та «Черметинформация». 1982. Вып. 3. С. 13.

10. А.с. 712158 РФ. Картак Б.Р., Колмогоров В.Л., Бреньков А.В. и др. Устройство для волочения проволоки с регулируемым давлением смазки // Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1980. № 4.

11. А.с. 1183224 РФ. Гурьянов Г.Н., Колмогоров В.Л. Белалов Х.Н. и др. Устройство для волочения изделий в режиме гидродинамического трения // Бюл. изобр. 1985. № 37.

12. Zelin M. Microstructure evolution in pearlitic steels during wire drawing // Acta Materialia. 2002. Vol. 50. Р. 4431 – 4447.

13. Pilarczyk J.W., Markovsky J. Fem Analysis of effect of die angle on strain and stress state in process of drawing steel for prestressed concrete // Metallurgija. 2005. Vol. 44. No. 3. P. 227 – 230.

14. Rubio E.M., Camacho A.M., Sevilla L., Sebastian M.A. Calculation of the forward tension in drawing processes // Journal of Materials Processing Technology. 2005. No. 162-163. P. 551 – 557.

15. Sy-Wei Lo, Yuung-Hwa Lu. Wire drawing dies with prescribed variations of strain rate // Journal of materials processing technology. 2002. No. 123. P. 212 – 218.

16. Chen Wen-lin, Yao L.U., Peng Li-jing, Liu Qiao-qiu, Yi-hua W.U. Research on Multi-stage Compound Forming Process of Deep Drawing // Journal of Netshape Forming Engineering. 2011. No. 1. P. 23 – 26.

17. Кучеряев Б.В., Николаев Р.А., Жукова Е.А. Расчет энергосиловых параметров процесса волочения прутков // Производство проката. 2006. № 6. С. 30 – 33.

18. Гурьянов Г.Н. Расчет прироста осевого напряжения в калибрующем пояске волоки при волочении круглого сплошного профиля // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 5. С. 58 – 60.

19. Yang S.W. Numerical Simulation of Deep Drawing Process of Drawing Cylinder Based on Dynaform // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 816-817. P. 294 – 297.

20. Kolmogorov G.L., Chernov T.V., Aver’yanova E.M., Snigireva M.V. Optimal drawplate geometry // Steel in Translation. 2013. Vol. 43. No. 7. P. 432, 433.

21. Wright R.N. Wire Technology Process Engineering and Metallurgy. 2011. – 320 p.

22. Hosford W.F., Caddell R.M. Metal Forming. Mechanics and Metallurgy. – Cambridge University Press. 2007. – 312 p.

23. Wright R.N. Workability in Extrusion and Wire Drawing, in Workability Testing Techniques, G.E. Dieter еd. ASM International, Materials Park, Ohio, 1984. P. 255.