Распределение деформационных параметров вдоль зоны калибровки развертки калибра станов ХПТ

Актуальность исследования обусловлена необходимостью совершенствования методики расчета деформационных параметров для станов холодной пильгерной прокатки труб, определения наиболее точных методик расчета, повышения точности геометрических характеристик труб, оптимизации энергопотребления и увеличения ресурса деформационного инструмента рассматриваемых станов. Целью работы являются определение функции распределения деформационных параметров в зоне калибровки и сравнительный анализ методов расчета дробности деформации. Методика исследования заключалась в анализе 6 промышленных калибровок стана ХПТ-32, на инструменте которого были прокатаны промышленные партии труб. Выбраны 2 калибровки с применением оправки с криволинейной образующей профиля рабочей зоны и 4 калибровки с использованием конусных оправок. Получены следующие результаты: функция деформации в зоне калибровки затухает на участке, соответствующем линейному смещению трубы за проход. Замечено, что величина деформации на значительной части участка затухания величины деформации существенно меньше допуска на диаметр. Это актуально для оптимизации длины зоны калибровки. Анализ точности определения величины дробности деформации показал, что метод с применением формулы П.К. Тетерина позволяет определять величину дробности деформации с большей точностью, чем общепринятая, наиболее распространенная и описанная в литературе формула. Разница тем больше, чем больше кривая развертки калибра и рабочей зоны оправки отличается от конусной, и может достигать 25–30 %. Установлено, что формула П.К. Тетерина для расчета дробности деформации учитывает влияние на дробность деформации изменения объема металла в конусе деформации, что позволяет определять эту величину с повышенной точностью. Полученные данные позволяют повысить точность расчетов деформационных параметров, что имеет значение для оптимизации технологических процессов холодной прокатки труб.

1. Пумпянский Д.А., Илларионов А.Г., Водолазский Ф.В., Космацкий Я.И., Попов А.А. Перспективные сплавы титана для изготовления холоднодеформированных труб. Металлург. 2023;(1):37—48. https://doi.org/10.52351/00260827_2023_01_37

2. Tomilo V.A., Pilipenko S.V., Duda A.V., Shtempel O.P., Vigerina T.V. Method for determination of the friction coefficient during cold rolling of extra thin sheets. Journal of Friction and Wear. 2024;45(3):147—151. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2024-45-3-220-226

3. Томило В.А., Пилипенко С.В. Обеспечение необходимого типа микроструктуры металла титановых и циркониевых труб. Литье и металлургия. 2022;(1):106—112. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2022-1-106-112

4. Mishchenko O. Possibilities for reducing lateral difference cold rolled titanium alloy pipe. Metallurgical and Ore Mining Industry. 2019;(5—6):57—66. https://doi.org/10.34185/0543-5749.2019-5-6-57-66

5. Lee S.-K., Lee K.-H. Profile design of the grooved die and rolling force prediction in the cold pilger rolling process. Applied Sciences. 2021;11(23):11265. https://doi.org/10.3390/app112311265

6. Пилипенко С.В. Теоретические основы холодной пильгерной прокатки труб. Новополоцк: Полоцкий гос. ун-т им. Евфросинии Полоцкой, 2022. 288 с.

7. Головачева М.В., Орлов Г.А., Ведерников М.А. Совершенствование калибровки инструмента стана холодной прокатки труб. Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2023;79(5):375—380. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2023-5-375-380

8. Фролов В.Ф., Данченко В.Н., Фролов Я.В. Холодная пильгерная прокатка труб. Днепропетровск: Пороги, 2005. 260 с.

9. Шевакин Ю.Ф. Калибровки и усилия при холодной прокатке труб. М.: Металлургиздат, 1963. 269 с.

10. Чечулин Ю.Б., Кондратов А.А., Орлов Г.А. Холодная прокатка труб. М.: Металлургиздат, 2017. 332 с.

11. Ojeda-López A., Botana-Galvín M., González-Rovira L., Botana F.J. Numerical simulation as a tool for the study, development, and optimization of rolling processes: A review. Metals. 2024;14(7):737. https://doi.org/10.3390/met14070737

12. Azizoğlu Y., Sjöberg B., Lindgren L.-E. Modeling of cold pilgering of stainless-steel tubes. Journal of Manufacturing Processes. 2024;112:112—125. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.01.039

13. Столетний М.Ф., Клемперт Е.Д. Точность труб. М.: Металлургия, 1975. 239 с.

14. Yu Z., Wang Y., Xiu W., Wang Y., Li B. Numerical and experimental study on cold rolling process of 5B02 aluminum alloy tubes. Journal of Physics. 2024;2690(1):012002. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2690/1/012002

15. Chu Z., Xue Z., Zhang D., Wang H., Li W., Liu R., Huang Q. Parameters of cold pilgering of seamless steel tube. Journal of Iron and Steel Reserch International. 2019;26:593—601. https://doi.org/10.1007/s42243-019-00269-z

16. Holovchenko O., Grigorenko V., Protsiv V. Microstructures and mechanical properties of cold rolled pipes with increased small deformation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023;(3): 54—59. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-3/054

17. Ding X., Li R., Jin P., Wang W., Zhang C., Ma M., Huang J. Influence of cold-rolling processes on the dimensional accuracy and roughness of small-diameter thick-walled seamless tubes. Metals. 2024;14(11):1297. https://doi.org/10.3390/met14111297

18. Wang J., Liu H.-M., Li S.-F., Chen W.-J. Cold roll forming process design for complex stainless-steel section based on COPRA and orthogonal experiment. Materials. 2022;15(22):8023. https://doi.org/10.3390/ma15228023

19. Пилипенко С.В. Анализ влияния технологических факторов процесса холодной прокатки труб на изменение распределения Q-фактора вдоль конуса деформации. Известия вузов. Цветная металлургия. 2019;(3):30—35. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2019-3-30-35

20. Azizoğlu Y. Modeling of cold pilgering of tubes. Luleе University of Technology: Graphic production, 2017. 98 p.

21. Тетерин П.К. Теория периодической прокатки. М.: Металлургия, 1978. 185 с.

22. Шевченко А. Линейное программирование. М: ИНФРА-М, 2025. 253 с. https://doi.org/10.12737/1899098

23. Majid N., Afzali S.H. Streamline performance of Excel in stepwise implementation of numerical solutions. Computer Applications in Engineering Education. 2016;24(4): 555—566. https://doi.org/0.1002/cae.2173

24. Lopes C.P., Rangel R.L., Martha L.F. An interactive user interface for a structural analysis software using computer graphics techniques in MATLAB. Computer Applications in Engineering Education. 2021;29(6):1505—1525. https://doi.org/0.1002/cae.22406

25. Gallard-Rodríguez J.J. Improving the learning of thickening design through graphical methods with the freeware software SMath studio. Computer Applications in Engineering Education. 2020;28(6):1391—1405. https://doi.org/10.1002/cae.223