Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия

Д. А. Павлов, доцент кафедры «Обработка металлов давлением», канд. техн. наук, эл. почта: d.a.pavlov@urfu.ru

На современных трубных предприятиях для прошивки заготовок в полую гильзу в основном применяют прошивные станы винтовой прокатки, которые позволяют выполнять прошивку заготовок из различных сплавов с высокими скоростью, точностью размеров и качеством поверхности. В связи с этим важным направлением исследования является поиск калибровки рабочего инструмента, обеспечивающей снижение энергосиловых параметров процесса прошивки и повышенную износостойкость. Наиболее нагруженной частью оправки является рабочий конус. Форма этого участка определяет устойчивость процесса винтовой прошивки. Изучено влияние формы рабочего конуса оправки на энергосиловые параметры процесса прошивки, а также на износ оправки. Исследование выполнено с помощью программного пакета QForm, основанного на методе конечных элементов. Установлено, что при увеличении радиуса, описывающего рабочий конус, снижается усилие, действующее на оправку, а также ее износ вследствие уменьшения лобового сопротивления течению металла в очаге деформации. Однако при этом возрастает усилие, действующее на валок. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что для обеспечения наилучшего соотношения энергосиловых параметров и износа инструмента рабочий конус оправки прошивного стана должен иметь форму, занимающую промежуточное положение между сферической и конической.

Работа выполнена в ФГАОУ ВО «Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» в рамках соглашения с Министерством науки и высшего образования № 075-03-2023-006 от 16.01.2023 (номер темы FEUZ-2023-0015).

1. Данилов Ф. А., Глейберг А. 3., Балакин В. Г. Горячая прокатка и прессование труб. — М. : 1972. — 576 с.
2. Романцев Б. А., Гончарук А. В., Алещенко А. С. Винтовая прошивка в трубном производстве. — Москва : МИСиС, 2017. — 262 с.
3. Романцев Б. А., Гончарук A. B., Вавилкин Н. М., Самусев С. В. Трубное производство, — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Изд. дом МИСиС, 2011. — 970 с.
4. Потапов И. Н., Полухин П. И. Технология винтовой прокатки. — М. : Металлургия, 1990. — 344 с.
5. Nguyen Q., Aleshchenko A. S. Research on the mandrel wear of a screw rolling piercing mill by the finite element method // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 910. P. 381–387.
6. Лакиза В. А., Романцев Б. А., Алещенко А. С., Назаров К. И. Исследование износа оправок при прошивке заготовок на стане винтовой прокатки «МИСиС-130Д» // Металлург. 2023. № 11. С. 124–128.
7. Shatalov R. L., Zagoskin E. E., Medvedev V. A., Eldeeb I. S. Computer-aided and experimental study of temperature effect on the quality indicators of piercing mandrels whenrolling steel 50 vessels on a screw-rolling mill 30–80. Part 1 // Metallurgist. 2024. Vol. 2. P. 95–99.
8. Любе И. И., Трутнев Н. В., Тумашев С. В., Красиков А. В., Ульянов А. Г., Корсаков А. А., Космацкий Я. И. Повышение стойкости оправок прошивного стана при производстве бесшовных труб из нержавеющей стали мартенситного класса марки 13Cr на линии ТПА 159-426
ОАО «ВТЗ» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76, № 12. С. 1259–1264.
9. Алещенко А. С., Лакиза В. А., Романцев Б. А., Король А. В. Исследование стойкости оправок при прошивке заготовок из стали 20Х13 на стане винтовой прокатки МИСиС-130Д // Черные металлы. 2023. № 12. С. 70–74.
10. Gevorgyan G., Pachurin G., Mukhina M., Kozinov D. Heat treatment of mandrel steel for pipes’ piercing // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1926. Р. 1–5.
11. Goncharuk A. V., Gamin Yu. V., Sharafanenko I. K., Aleshchenko A. S. Piercing of a billet in a mill with guide disks // Russian Metallurgy (Metally). 2020. Vol. 2020. No. 13. Р. 1637–1642.
12. Павлов Д. А. Исследование влияния формы оправки прошивного стана на осевое усилие и ее износ // Черные металлы. 2025. № 3. С. 50–54.

13. Павлов Д. А. Исследование влияния угла раскатки на энергосиловые и скоростные параметры винтовой прошивки с использованием компьютерного моделирования // Черные металлы. 2023. № 9. С. 15–18.
14. Романцев Б. А., Скрипаленко М. М, Скрипаленко М. Н., Чан Б. Х. Моделирование прошивки заготовок в трехвалковом стане винтовой прокатки на полой оправке // Металлург. 2018. № 7. С. 9–11.
15. Derazkola H. A., Gil E. G., Murillo-Marrodan A. Analysis of super Cr13 stainless-steel internal fracture growtheffects during skew mill piercing process // Results in engineering. 2024. Vol. 21. 101682.
16. Derazkola H. A., Gil E. G., Murillo-Marrodan A. Effects of tool-workpiece friction condition on energy consumptionduring piercing phase of seamless tube production // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 926. Р. 602–611.
17. Тетерин П. К. Теория поперечной и винтовой прокатки. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1983. — 270 с.
18. Фомичев А. И. Обработка металлов давлением. Вып. III. — Металлургиздат, 1954. — 232 с.