cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ "МИСИС"10.17073/0021-3438-2016-2-58-63cvmet-343Research ArticleОбработка металлов давлениемPressure Treatment of MetalsСИЛОВЫЕ УСЛОВИЯ ПРЕССОВАНИЯ ЛЕГКОСПЛАВНЫХ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ СО СПИРАЛЬНЫМ ОРЕБРЕНИЕМForce conditions for light-alloy spiral-finned drill pipe extrusionАфанасьевА. Е.AfanasyevA. E.

кафедра обработки металлов давлением

аспирант 

443086, г. Самара, Московское шоссе, 34

the Department of processing of metals pressure (PMP)

Postgraduate

443086, Russia, Samara, Moskovskoe shosse, 34

alexander.afanasiev@alcoa.comКаргинВ. Р.KarginV. R.

кафедра обработки металлов давлением

докт. техн. наук, профессор 

the Department of processing of metals pressure (PMP)

Dr. Sci. (Tech), Prof.

443086, Russia, Samara, Moskovskoe shosse, 34

Tel.: +7 (927) 602-38-86

vrkargin@mail.ruКаргинБ. В.KarginB. V.

кафедра обработки металлов давлением

канд. техн. наук, доцент 

the Department of processing of metals pressure (PMP)

Cand. Sci. (Tech.), Associate Prof., 

443086, Russia, Samara, Moskovskoe shosse, 34

 

kargin163@gmail.comСамарский государственный аэрокосмический университет (СГАУ) им. акад. С.П. Королева (национальный исследовательский университет)РоссияSamara State Aerospace University (SSAU)Russian Federation201604062016025863Copyright © Афанасьев А.Е., Каргин В.Р., Каргин Б.В., 20162016Афанасьев А.Е., Каргин В.Р., Каргин Б.В.Afanasyev A.E., Kargin V.R., Kargin B.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/343

На основе методики И.Л. Перлина, основанной на балансе активных и реактивных сил, предложено уравнение для расчета усилия прессования бурильных труб со спиральным оребрением. Поперечное сечение спиральной трубы представлено в виде гладкой трубы с винтовым расположением волокон металла и внешних спиральных ребер. В формулу добавлена составляющая, учитывающая энергию, затрачиваемую на винтовое движение металла. Показано, что усилие прессования, полученное по модернизированной формуле, на 28 % больше, чем для равновеликой по площади гладкой трубы. Выявлено, что увеличение угла подъема спирали ребер приводит к росту усилия по сравнению с таковым для продольно-оребренных труб. 

Following I.L. Perlin’s technique based on active and reactive forces balance, the formula was suggested to calculate extrusion force for spiral-finned drill pipes. The spiral pipe cross section was regarded as a smooth tube with a screw arrangement of metal fibers and external spiral fins. A component introducing energy spent for the screw motion of metal was added to the formula. It was shown that the extrusion force obtained by the modified formula is 28 % higher than the same for a smooth pipe of equal area. It was discovered that the increase of fin helix angle leads to the increase of force compared to that of longitudinally finned pipes. 

легкосплавная бурильная трубаспиральное оребрениеусилие прессованияlight-alloy drill pipespiral finningextrusion forceReferencesФайн Г.М., Макаров Е.М. Состояние и перспективы производства и применения труб нефтепромыслового сортамента из алюминиевых сплавов // Территория нефтегаз. 2007. No. 5. С. 66—70. Fayn G.M., Makarov E.M. Sostoyanie i perspektivy proizvodstva i primeneniya trub neftepromyslovogo sortamenta iz alyuminievykh splavov [Condition and prospects of production and application of pipes of an oil-field range from aluminum alloys]. Territoriya neftegaz. 2007. No. 5. P. 66—70.Файн Г.М., Макаров Е.М. Состояние и перспективы производства и применения труб нефтепромыслового сортамента из алюминиевых сплавов // Территория нефтегаз. 2007. No. 5. С. 66—70. Fayn G.M., Makarov E.M. Sostoyanie i perspektivy proizvodstva i primeneniya trub neftepromyslovogo sortamenta iz alyuminievykh splavov [Condition and prospects of production and application of pipes of an oil-field range from aluminum alloys]. Territoriya neftegaz. 2007. No. 5. P. 66—70.Scribner A.W. Metal extrusion: Pat. 3107787 (USA). 1963.Scribner A.W. Metal extrusion: Pat. 3107787 (USA). 1963.Шевченко А.А., Черкасов Н.К., Коваль А.Т. Конструирование матриц для прессования труб с винтовым истечением металла // Кузн.-штамп. пр-во. 1976. No. 2. С. 6—8. Shevchenko A.A., Cherkasov N.K., Koval A.T. Konstruirovanie matrits dlya pressovaniya trub s vintovym istecheniem metalla [Designing of matrixes for pressing of pipes with the screw expiration of metal]. Kuznechnoshtampovochnoe proizvodstvo. 1976. No. 2. P. 6—8.Шевченко А.А., Черкасов Н.К., Коваль А.Т. Конструирование матриц для прессования труб с винтовым истечением металла // Кузн.-штамп. пр-во. 1976. No. 2. С. 6—8. Shevchenko A.A., Cherkasov N.K., Koval A.T. Konstruirovanie matrits dlya pressovaniya trub s vintovym istecheniem metalla [Designing of matrixes for pressing of pipes with the screw expiration of metal]. Kuznechnoshtampovochnoe proizvodstvo. 1976. No. 2. P. 6—8.Шухат О.М. Прессование винтовых и кольцевых профилей и труб // Кузн.-штамп. пр-во. 1977. No. 6. С. 25—27. Shukhat O.M. Pressovanie vintovykh i kol’tsevykh profilei i trub [Pressing of screw and ring profiles and pipes]. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. 1977. No. 6. P. 25—27.Шухат О.М. Прессование винтовых и кольцевых профилей и труб // Кузн.-штамп. пр-во. 1977. No. 6. С. 25—27. Shukhat O.M. Pressovanie vintovykh i kol’tsevykh profilei i trub [Pressing of screw and ring profiles and pipes]. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. 1977. No. 6. P. 25—27.Старостин Ю.С., Каргин В.Р. Исследование процесса прессования труб с винтообразными ребрами // Эффективность прессового производства и качество пресс-изделий. М.: ВИЛС, 1983. С. 82—85. Starostin Yu.S., Kargin V.R. Issledovanie protsessa press￾ovaniya trub s vintoobraznymi rebrami. In: Effektivnost’ pressovogo proizvodstva i kachestvo press-izdelii [Research of process of pressing of pipes with spiral edges. In: Efficiency of press production and quality of press products]. Moscow: VILS, 1983. P. 82—85.Старостин Ю.С., Каргин В.Р. Исследование процесса прессования труб с винтообразными ребрами // Эффективность прессового производства и качество пресс-изделий. М.: ВИЛС, 1983. С. 82—85. Starostin Yu.S., Kargin V.R. Issledovanie protsessa press￾ovaniya trub s vintoobraznymi rebrami. In: Effektivnost’ pressovogo proizvodstva i kachestvo press-izdelii [Research of process of pressing of pipes with spiral edges. In: Efficiency of press production and quality of press products]. Moscow: VILS, 1983. P. 82—85.Yang D.Y. Analytical and Experimental investigation into lubricated three — Dimensional Extrusion of general helical sections // CIPP Ann. 1986. Vol. 35. No. 1. P. 169—172.Yang D.Y. Analytical and Experimental investigation into lubricated three — Dimensional Extrusion of general helical sections // CIPP Ann. 1986. Vol. 35. No. 1. P. 169—172.Каргин В.Р. Конструирование инструмента для прессования труб со спиральным оребрением // Кузн.- штамп. пр-во. 1991. No. 2. С. 26—28. Kargin V.R. Konstruirovanie instrumenta dlya pressovaniya trub so spiral’nym orebreniem [Designing of the tool for pressing of pipes with spiral fins]. Kuznechnoshtampovochnoe proizvodstvo. 1991. No. 2. P. 26—28.Каргин В.Р. Конструирование инструмента для прессования труб со спиральным оребрением // Кузн.- штамп. пр-во. 1991. No. 2. С. 26—28. Kargin V.R. Konstruirovanie instrumenta dlya pressovaniya trub so spiral’nym orebreniem [Designing of the tool for pressing of pipes with spiral fins]. Kuznechnoshtampovochnoe proizvodstvo. 1991. No. 2. P. 26—28.Каргин В.Р. Способ прессования труб с наружным винтовым оребрением: Пат. 1690883 (РФ). 1991. Kargin V.R. A way of pressing of pipes with external screw fins: Pat. 1690883 (RF). 1991.Каргин В.Р. Способ прессования труб с наружным винтовым оребрением: Пат. 1690883 (РФ). 1991. Kargin V.R. A way of pressing of pipes with external screw fins: Pat. 1690883 (RF). 1991.Beygelzimer Y., Orlov D., Varyakhin V. А new severe plastic deformation method: twist extrusion // UI-traline grained materials II / Eds. Yt. Zhu et al. TMS. 2002. P. 297—304.Beygelzimer Y., Orlov D., Varyakhin V. А new severe plastic deformation method: twist extrusion // UI-traline grained materials II / Eds. Yt. Zhu et al. TMS. 2002. P. 297—304.Bauser M., Saner G., Siegert K. Extrusion Second Ed-ohio. USA, ASM International Material Park, 2006.Bauser M., Saner G., Siegert K. Extrusion Second Ed-ohio. USA, ASM International Material Park, 2006.Бережной В.А. Оценка практических возможностей винтовой экструзии // Технология легких сплавов. 2006. No. 4. С. 143—146. Berezhnaya V.A. Otsenka prakticheskikh vozmozhnostei vintovoi ekstruzii [Assessment of practical opportunities of screw extrusion]. Tekhnologiya legkikh splavov. 2006. No. 4. P. 143—146.Бережной В.А. Оценка практических возможностей винтовой экструзии // Технология легких сплавов. 2006. No. 4. С. 143—146. Berezhnaya V.A. Otsenka prakticheskikh vozmozhnostei vintovoi ekstruzii [Assessment of practical opportunities of screw extrusion]. Tekhnologiya legkikh splavov. 2006. No. 4. P. 143—146.Петров А.П., Еремеев Е.В., Беспалов А.В. Возможности конечно-элементного моделирования винтового прессования // Технология легких сплавов. 2007. No. 1. С. 38—41. Petrov A.P., Yeremeyev E.V., Bespalov A.V. Vozmozhnosti konechno-elementnogo modelirovaniya vintovogo pressovaniya [Possibilities of final and element modeling of screw pressing]. Tekhnologiya legkikh splavov. 2007. No. 1. P. 38—41.Петров А.П., Еремеев Е.В., Беспалов А.В. Возможности конечно-элементного моделирования винтового прессования // Технология легких сплавов. 2007. No. 1. С. 38—41. Petrov A.P., Yeremeyev E.V., Bespalov A.V. Vozmozhnosti konechno-elementnogo modelirovaniya vintovogo pressovaniya [Possibilities of final and element modeling of screw pressing]. Tekhnologiya legkikh splavov. 2007. No. 1. P. 38—41.Bahadori Sh., Ranjbar., Mousavi S.A., Akbari A. Examination of an aluminum alloy behavior under different routes of twist extrusion // Mater. Sci. Eng. A. 2011. Vol. 528. No. 21. P. 6527—6534.Bahadori Sh., Ranjbar., Mousavi S.A., Akbari A. Examination of an aluminum alloy behavior under different routes of twist extrusion // Mater. Sci. Eng. A. 2011. Vol. 528. No. 21. P. 6527—6534.Северденко В.Н, Мурас В.С, Суходрев Э.Ш. Горячее гидродинамическое выдавливание режущего инструмента. Минск: Наука и техника, 1974. Severdenko V.N., Muras V.S, Sukhodrev E.Sh. Goryachee gidrodinamicheskoe vydavlivanie rezhushchego instrumenta [Hot hydrodynamic expression of the cutting tool]. Minsk: Nauka i tekhnika, 1974.Северденко В.Н, Мурас В.С, Суходрев Э.Ш. Горячее гидродинамическое выдавливание режущего инструмента. Минск: Наука и техника, 1974. Severdenko V.N., Muras V.S, Sukhodrev E.Sh. Goryachee gidrodinamicheskoe vydavlivanie rezhushchego instrumenta [Hot hydrodynamic expression of the cutting tool]. Minsk: Nauka i tekhnika, 1974.Перлин И.Л, Райтбарг Л.Х. Теория прессования. М.: Металлургия, 1974. Perlin I.L, Raytbarg L.H’s. Teoriya pressovaniya [Theory of pressing]. Мoscow: Metallurgiya, 1974.Перлин И.Л, Райтбарг Л.Х. Теория прессования. М.: Металлургия, 1974. Perlin I.L, Raytbarg L.H’s. Teoriya pressovaniya [Theory of pressing]. Мoscow: Metallurgiya, 1974.Ерманок М.З. Прессование панелей из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1974. Ermanok M.Z. Pressovanie panelei iz alyuminievykh splavov [Pressing of panels from aluminum alloys]. Мoscow: Metallurgiya, 1974.Ерманок М.З. Прессование панелей из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1974. Ermanok M.Z. Pressovanie panelei iz alyuminievykh splavov [Pressing of panels from aluminum alloys]. Мoscow: Metallurgiya, 1974.Ерманок М.З., Каган Л.С., Головинов М.Ф. Прессование труб из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1992. Ermanok M.Z., Kagan L.S., Golovinov M.F. Pressovanie trub iz alyuminievykh splavov [Pressing of pipes from aluminum alloys]. Мoscow: Metallurgiya, 1992.Ерманок М.З., Каган Л.С., Головинов М.Ф. Прессование труб из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1992. Ermanok M.Z., Kagan L.S., Golovinov M.F. Pressovanie trub iz alyuminievykh splavov [Pressing of pipes from aluminum alloys]. Мoscow: Metallurgiya, 1992.Старостин Ю.С., Головинов М.Ф., Каргин В.Р. Ребристые трубы из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1983. Starostin Yu.S., Golovinov M.F., Kargin V.R. Rebristye truby iz alyuminievykh splavov [Ridge pipes from aluminum alloys]. Moscow: Metallurgiya, 1983.Старостин Ю.С., Головинов М.Ф., Каргин В.Р. Ребристые трубы из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1983. Starostin Yu.S., Golovinov M.F., Kargin V.R. Rebristye truby iz alyuminievykh splavov [Ridge pipes from aluminum alloys]. Moscow: Metallurgiya, 1983.Верховод В.К., Пастушкин В.Т., Сморщок В.С. Метод расчета усилий прессования ребристых труб // Производство труб. М.: Металлургия, 1969. Вып. 21. С. 37—43. Leader V.K., Pastushkin V.T., Smorshchok V.S. Metod rascheta usilii pressovaniya rebristykh trub. In: Proizvodstvo trub [Metod of calculation of efforts of pressing of ridge pipes. In: Production of pipes]. Moscow: Metallurgiya, 1969. Vol. 21. P. 37—43.Верховод В.К., Пастушкин В.Т., Сморщок В.С. Метод расчета усилий прессования ребристых труб // Производство труб. М.: Металлургия, 1969. Вып. 21. С. 37—43. Leader V.K., Pastushkin V.T., Smorshchok V.S. Metod rascheta usilii pressovaniya rebristykh trub. In: Proizvodstvo trub [Metod of calculation of efforts of pressing of ridge pipes. In: Production of pipes]. Moscow: Metallurgiya, 1969. Vol. 21. P. 37—43.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.