ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВИНТОВОЙ РАСКАТКИ ТРУБ В ЧЕТЫРЕХВАЛКОВОМ СТАНЕ

Разработана и изготовлена, в том числе с помощью аддитивных технологий, модель четырехвалкового стана винтовой прокатки. Рабочие валки установлены: основные – по чашевидной, вспомогательные – по грибовидной схемам с углом раскатки ±7° при нерегулируемом угле подачи 15°. Основные и вспомогательные валки имеют длину бочки 70 мм. Диаметр основных валков в пережиме 50 мм, вспомогательных 36 мм. На выходном участке в сечении выхода трубы из валков их диаметры практически одинаковые и составляют 72 мм. Каждый из четырех валков приводится в движение индивидуальным приводом с мотор-редуктором мощностью 100 Вт и частотой вращения 60 об/мин по грибовидной схеме и 83 об/мин по чашевидной. Это позволяет минимизировать расхождение окружных скоростей по очагу деформации при разных диаметрах валков. На разработанной модели четырехвалкового стана проведена раскатка гильз из пластилина диаметром 25 мм с толщиной стенки 7,5; 5,5 и 3,5 мм. Соотношение диаметра к толщине стенки трубы составляло 3, 5 и 8. Раскатка труб осуществлялась на плавающих оправках диаметром 9, 13 и 17 мм. После прокатки проведены измерения диаметра и толщины стенки труб в пяти равноудаленных друг от друга поперечных сечениях. В каждом поперечном сечении диаметр измерялся в пяти, а толщина стенки в десяти точках. Конечно-элементным методом осуществлено моделирование процесса раскатки указанных труб в программе QForm. Оценка адекватности модели проводилась путем сравнения размеров труб и их точности после раскатки и по результатам компьютерного моделирования. При раскатке в четырехвалковом стане разностенность значительно уменьшается.

1. Романцев Б.А., Гамин Ю.В., Гончарук А.В., Алещенко А.С. Инновационное оборудование для производства экономичных полых заготовок деталей машиностроения малого диаметра // Металлург. 2017. № 3. С. 53 – 57.

2. Никулин А.Н. Винтовая прокатка. Напряжения и деформации. − М.: Металлургиздат, 2015. − 380 с.

3. Пат. 2635685 РФ. Романцев Б.А., Скрипаленко М.М., Чан Ба Хюи // Способ прошивки в стане винтовой прокатки; заявл. 02.12.2016; опубл. 15.11.2017. Бюл. № 32.

4. Chiluveru S. Computational Modeling of Crack Initiation in Crossroll Piercing: PhD thesis. Massachusetts Institute of Technology, Massachusetts, 2007. – 89 p.

5. Bartnicki J., Pater Z. Numerical simulation of three-rolls crosswedge rolling of hollowed shaft // Journal of Materials Processing Technology. May 2005. Vols. 164 – 165. P. 1154 − 1159.

6. Романенко В.П., Степанов П.П., Гончарук А.В. и др. Перспективная технология производства полых вагонных осей из полой заготовки // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2016. № 2. С. 27 − 34.

7. Бретшнайдер Э., Мюллер Г., Фрикке Ю. Планетарный стан с коническими валками // Черные металлы. 1973. № 22. С. 29 − 35.

8. Man-sooJoun, Jangho Lee, Jae-min Cho etc. Quantitative study on Mannesmann effect in roll piercing of hollow shaft // Procedia Engineering. 2014. No. 81. P. 197 – 202.

9. Vaidyanathan P.V., Blazynski T.Z. Deformation and its rate as two concepts of design of tools for the secondary tube-piercing operation // Proceedings of the 13th Int. Machine Tool Design and Research Conf. – Palgrave, London, 1973. P. 509 – 514.

10. Jiang Y., Tang H. Method for improving transverse wall thickness precision of seamless steel tube based on tube rotation // Journal of Iron and Steel Research International. 2015. Vol. 22. No. 10. P. 924 − 930.

11. Pater Z., Bartnicki J., Kazanecki J. 3d finite elements method (fem) analysis of basic process parameters in rotary piercing mill // Metalurgija. 2012. Vol. 51. No. 4. P. 501 − 504.

12. Buchely M., Maranon A., Silberschmidt V. Material model for modeling clay at high strain rates // International Journal of Impact Engineering. 2016. Vol. 90. P. 1 − 11.

13. Berazategui D.A., Cavaliere M.A., Montelatici L., Dvorkin E.N. On the modelling of complex 3D bulk metal forming processes via the pseudo-concentrations technique. Application to the simulation of the Mannesmann piercing process // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2006. Vol. 65. No. 7. P. 1113 − 1144.

14. Романцев Б.А., Скрипаленко М.М., Скрипаленко М.Н. и др. Компьютерное моделирование прошивки заготовок в четырехвалковом стане винтовой прошивки // Металлург. 2017. № 9. С. 19 − 24.

15. Ammerling W.-J., Surmund J. The KOCKS Rotation Mill (KRM): The Ideal Planetary Cross Rolling Process for Copper Tube Production. Germany presented 29.10.2007 at the “DANIELI ECT™ Forum” in Buttrio, Italy.

16. Fu-jie Wang, Yuan-hua Shuang, Jiab-hua Hu etc. Explorative study of tandem skew rolling process for producing seamless steel tubes // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214. No. 8. P. 1597 – 1604.

17. Романенко В.П., Золотарев А.А. Моделирование технологического процесса формовки заготовок для железнодорожного колеса методом конечных элементов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. № 5. С. 63 − 66.

18. Романенко В.П., Фомин А.В., Никулин А.Н. Влияние предварительной деформации литой заготовки на служебные свойства колесной стали // Металлург. 2013. № 4. С. 63 − 68.

19. Akopyan T.K., Aleshchenko A.S., Belov N.A. Effect of radial-shear rolling on the formation of structure and mechanical properties of Al-Ni and Al-Ca aluminum-matrix composite alloys of eutectic type // Physics of metals and metallography. 2018. Vol. 119. No. 3. P. 241 − 250.

20. Gorbatyuk S.M. Screw-rolling mill design based on kinematic analysis // Steel in Translation. 2000. Vol. 30. No. 9. Р. 52 − 55.