Южно-Уральский государственный университет (НИУ), Челябинск, Россия¹ ; АО «Русский научно-исследовательский институт трубной промышленности» (АО «РусНИТИ»), Челябинск, Россия²:

А. В. Выдрин, профессор кафедры «Машины и технологии обработки материалов давлением¹, главный научный сотрудник²

АО «Русский научно-исследовательский институт трубной промышленности» (АО «РусНИТИ»), Челябинск, Россия.

Д. Ю. Звонарев, заведующий лабораторией моделирования технологических процессов, канд. техн. наук
М. А. Павлова, старший инженер лаборатории моделирования технологических процессов, эл. почта: pavlova@rosniti.ru

АО «Волжский трубный завод», Волжский, Россия:
А. С. Жуков, директор по качеству

Основным фактором, определяющим возможное появление дефектов сплошности горячепрессованных труб, является физическая природа материала, подвергаемого деформации, а именно его пластичность. Легирование металла способствует снижению его пластичности и повышению величины сопротивления пластической деформации, что, с одной стороны, повышает уровень напряжений в процессе горячей деформации, а с другой — снижает пороговую величину напряжений, соответствующую началу разрушения металла. Появление средств компьютерного моделирования, в частности программных продуктов, основанных на методе конечных элементов, позволило выполнить аналитическое исследование особенностей напряженно-деформированного состояния металла при горячем прессовании стальных труб. Особое внимание при моделировании уделено условиям деформации поверхностных слоев металла, так как характерными дефектами поверхности горячепрессованных труб являются трещины и разрывы. Выявлены зависимости напряженно-деформированного состояния от технологических параметров процесса прессования, а именно — определены характер изменения напряженно-деформированного состояния поверхностных слоев прессуемой заготовки по длине очага деформации, влияние температуры, коэффициента вытяжки и коэффициента трения на изменение напряженно-деформированного состояния, выполнена оценка степени использования ресурса пластичности с использованием критерия разрушения Колмогорова. На основе полученных результатов проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по изучению механизмов формирования дефектов поверхности горячепрессованных труб, определены технологические параметры и параметры технологического инструмента, способствующие устранению дефектов поверхности.

1. Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. Изд. второе. — Екатеринбург : изд-во УГТУ – УПИ, 2001. — 836 с.
2. Волкова А. В. Рынок стальных труб // Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики. URL: https://dcenter.hse.ru/data/2021/09/13/1469015714/%D0%A0%D1%8B%D0%BD%D0%BE%D0%BA_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1-2021.pdf (дата обращения : 07.04.2022).
3. Колмогоров В. Л. Напряжения, деформации, разрушение. — М. : Металлургия, 1970. — 229 с.
4. Богатов А. А. Механические свойства и модели разрушения металлов. — Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ – УПИ, 2002. — 329 с.
5. Hambli R., Reszka M. Fracture criteria identification using an inverse technique method and blanking experiment // International Journal of Mechanical Sciences. 2002. Vol. 44. Р. 1349–1361.
6. Behrens A., Just H. Vertification of the damade model of effective stresses in cold and warm forging operations by experimental testing and FE simulations // Journal of Materials Processing Technology. 2002. Vol. 125, 126. Р. 295–301.
7. Выдрин А. В., Жуков А. С., Тумашев А. С., Звонарев Д. Ю., Павлова М. А. Влияние профиля матрицы на характер напряженно-деформированного состояния при прессовании труб // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2021. Т. 21, № 3. С. 49–55.
8. Жолобов В. В., Зверев Г. И. Прессование металлов. — М. : Металлургия, 1971. — 456 с.
9. Гуляев Г. И., Притоманов А. Е., Дробич О. П., Верховод В. К. Прессование стальных труб и профилей. — М. : Металлургия, 1973. — 192 с.
10. Лашко Н. Ф., Заславская Л. В., Козлова М. Н., Морозова Г. И., Сорокина К. П., Яковлева Е. Ф. Физико-химический фазовый анализ сталей и сплавов. 2-е. изд. — М. : Металлургия, 1978. — 336 с.
11. Wang L. et al. Effect of δ-ferrite on the low-cycle fatigue behavior of the 0Cr17Ni10Mn5Mo2 steel // Materialia. 2020. Vol. 12. P. 100711.
12. Баричко Б. В., Космацкий Я. И., Рущиц С. В. и др. Исследование свойств центробежнолитой трубной заготовки из стали 08Х18Н10Т // Металлург. 2013. № 4. С. 59–62.
13. Рудской А. И., Колбасников Н. Г., Зотов О. Г., Рингинен Д. А. и др. Исследование структуры и свойств TRIP-сталей на комплексе GLEEBLE-3800 // Черные металлы. 2010. № 2. С. 8–14.
14. Кузнецов В. И., Выдрин А. В., Король А. В., Пашнина Е. Ю. и др. Влияние свойств стеклосмазок на процесс прессования труб из нержавеющей марки стали 08Х18Н10Т // Вестник ЮУрГУ. 2018. Т. 18, № 3. С. 67–76.
15. Константинов И. Л., Седельников С. Б., Довженко Н. Н. Технология прессования: учеб. — Красноярск : Сиб. Федер. Ун-т, 2017. — 236 с.
16. Michalczyk J., Wiewiórowska S., Muskalski Z. Development and Modelling of a novel process of manufacturing cylindrical products with a variable longitudinal-section stub pipe // Archives of Metallurgy and Materials. 2019. Vol. 64. P. 1187–1193.
17. Осадчий В. Я., Вавилин А. С., Зимовец В. Г., Коликов А. П. Технология и оборудование трубного производства. — М. : Интермет-инжиниринг, 2007. — 560 с.