Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия:

С. М. Головизнин, заведующий кафедрой металлургии и стандартизации, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: smgoloviznin@magtu.ru
В. А. Харитонов, профессор кафедры технологий обработки материалов, профессор, канд. техн. наук

Представлено исследование влияния скорости волочения проволоки в монолитной конической волоке на неоднородность напряженно-деформированного состояния и режимы волочения. Показано, что неравномерность напряжений и деформаций при волочении в монолитных круглых волоках можно разделить на два вида: статическую и динамическую. При волочении круглой проволоки в монолитной конической волоке наблюдается неравномерное напряженно-деформированное состояние в очаге деформации, приводящее к возникновению в центре проволоки микротрещин. Степень разрушения оценивается значением Δ-фактора, определяющего форму очага деформации. С повышением скорости волочения в очаге деформации, благодаря возникающим ускорениям и увеличению напряжения дополнительно возникает скоростная или динамическая неоднородность деформации, что вызывает значительный рост показателя Δ и рабочего полуугла волоки, названного динамическим. Получены аналитические выражения для расчета динамического угла волоки и его скоростной части. Проведен анализ, получены зависимости изменения показателя Δ и полуугла волоки от скорости волочения. Построена графическая зависимость изменения безопасной зоны, исключающей разрушение проволоки, от значения динамического угла волоки и степени единичной деформации при различных скоростях волочения. Показано, что безопасная зона уменьшается пропорционально росту скорости волочения. Предложены решения, обеспечивающие получение приемлемого значения Δ-фактора при высокоскоростном волочении. Для этого необходимо маршруты волочения проволоки проектировать с применением максимально возможных единичных обжатий, а значения рабочих полууглов волоки, обеспечивающих статическую неравномерность, уменьшить на величину скоростной (динамической) прибавки. Волочение проволоки при этом нужно вести при минимальных напряжениях растяжения.

1. Харитонов В. А., Головизнин С. М. Проектирование режимов высокоскоростного волочения проволоки на основе моделирования: монография. — Магнитогорск : Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2011. — 117 c.
2. Wright R. N. Wire Technology: Process Engineering and Metallurgy. Butterworth-Heinemann, 2011. — 320 p.
3. Enghag P. Steel wire technology. 2th ed. — Örebro: Applied materials technology, Materialteknik HB, 2002. — 311 p.
4. Dieter G. E. Handbook of workability and process design / Materials Park OH : ASM International, 2003. — 414 p.
5. Per E., Rune L., Kjell P. An investigation into the forces and friction in wire drawing // Wire Industry. 2001. Vol. 809, Iss. 69. P. 272, 273, 275–277.
6. Lee S.-K., Lee S.-B., Kim B.-M. Process design of multi-stage wet wire drawing for improving the drawing speed for 0.72wt% C steel wire // Journal of Materials Processing Technology. 2010. Vol. 210, Iss. 5. С. 776–783.
7. Hwang J.-K. Effect of drawing speed on microstructure distribution and drawability in twinning-induced plasticity steel during wire drawing // Journal of Iron and Steel Research International. 2020. Vol. 27, Iss. 5. P. 577–587.
8. Suliga M. Effect of the drawing speed on the delaminations in the torsion test of high-carbon steel wires // Archives of Metallurgy and Materials. 2019. Vol. 64, Iss. 2. P. 671–675.
9. Бобарикин Ю. Л., Мартьянов Ю. В. Исследование влияния скорости грубого волочения стальной высокоуглеродистой проволоки на распределение напряжений и деформаций по сечению проволоки //
Литье и металлургия. 2019. № 1. С. 73–77.
10. Suliga M. The effect of drawing speed on the ageing of high-carbon steel wire // Archives of Metallurgy and Materials. 2018. Vol. 63, Iss. 4. P. 1931–1935.
11. Radionova L. V., Shirokov V. V., Faizov S. R., Zhludov M. A. Studies of influence of process parameters on the strain rate at high-speed wire drawing // Materials Science Forum. 2019. Vol. 946. P. 832–838.
12. Bloniar R., Majta J., Trujillo C., Cerreta E., Muszka K. The mechanisms for strengthening under dynamic loading for low carbon and microalloyed steel // International Journal of Impact Engineering. 2018. Vol. 114.
P. 53–62.
13. Бобарикин Ю. Л., Мартьянов Ю. В., Радькин Я. И., Цырганович И. А. Влияние скорости волочения на механические свойства и микротвердость тонкой проволоки // Черные металлы. 2021. № 11. С. 26–30.
DOI: 10.17580/chm.2021.11.04.
14. Харитонов В. А., Головизнин С. М. Оценка скоростной неоднородности деформации при волочении в монолитной волоке // Производство проката. 2010. № 3. С. 14–17.
15. Cristescu N. Dynamic plasticity. — Singapore, Hackensack NJ : World Scientific, 2007. — 468 c.
16. Dannemann K. A., Chalivendra V. B., Song B. Dynamic Behavior of Materials // Experimental Mechanics. 2012. Vol. 52, Iss. 2. P. 117, 118.
17. Производство высокопрочной стальной арматуры для железобетонных шпал нового поколения / Cост. Чукин М. В. [и др.]. — М. : Металлургиздат, 2014. — 276 c.
18. Харитонов В. А., Галлямов Д. Э. Производство пружинной проволоки. — Магнитогорск : Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2013. — 151 c.