Развитие технологии производства канатов из пластически обжатых прядей

ния эксперимента. Такой подход позволяет преодолеть ряд трудностей, возникающих при анализе производительности программных систем, выявить факторы, наиболее сильно влияющие на анализируемую характеристику, выявить зависимости между факторами.

Библиографический список

1. Дубаков С.А. Информационная технология анализа производительности в процессе разработки программного обеспечения: дис. канд. техн. наук. Томск, 2005. 135 с.

2. Мойсейчук Л.Д. Разработка моделей и методов анализа производительности программного обеспечения на основе строго иерархических стохастических сетей Петри: дис. ... канд. техн. наук. СПб, 2002. 152 с.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.

4. ООО «Профессиональные Клубы». URL: http ://prof-club. ru/.

5. Касперски К. Техника оптимизации программ. Эффективное использование памяти. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 464 с.

6. MySQL Server System Variables. URL:http://dev.mysql.com/doc/refman/5.0/en/server-system-variables.html.

УДК 621.778.1

В.А. Харитонов, Т.А. Лаптева

ФГБОУВПО «МГТУ»

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КАНАТОВ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИ ОБЖАТЫХ ПРЯДЕЙ

В последние годы на мировом рынке сформировалась тенденция замены традиционных круглопроволочных канатов на канаты из пластически обжатых прядей, обладающих повышенным техническим ресурсом. В связи с этим, актуальными сегодня являются вопросы выбора вида деформирующего инструмента, способа обжатия («круг - фасонное сечение - круг»; «круг - круг») и величины обжатия (малые, средние, большие) при производстве канатов с плоскостным касанием (ПК) проволок в прядях.

Пластическое обжатие прядей канатов, работающих на изгиб, проводится с целью уплотнения структуры прядей, а также изменения физико-механических свойств и напряженно-деформированного состояния посредством формирования контактной поверхности между проволока-

ми. Главное условие при назначении величины обжатия прядей - возможность изгиба каната в процессе эксплуатации на относительно малый радиус.

Эффективность процесса радиального обжатия определяется, в частности, видом деформирующего инструмента. Открыли применение ПК в промышленных условиях в 50-70 гг. XX века (рис. 1) монолитные и вращающиеся волоки (несколько снижающие тянущие усилия). Волоки дают оптимальное формоизменение витого элемента, однако усложняют процесс заправки пряди и требуют больших тянущих усилий (усилия возрастают пропорционально квадрату диаметра пряди) [1-3]. В связи с невозможностью назначения малых обжатий при использовании монолитных волок (увеличение нормального давления на волоку, повышение температуры, неудовлетворительное качество поверхности и низкая стойкость инструмента), обжатие прядей производится до полного заполнения сечения металлом с получением прядепроволок.

Рис. 1. Методы и инструменты пластического обжатия прядей

В связи с отсутствием технологических зазоров, прядепроволоки обладают высокой изгибной жесткостью, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на гибкости каната в целом. Ввиду повышенной прочности, прядепроволоки применяются при производстве арматурных канатов [4].

Применявшиеся также при производстве канатов ПК роликовые волоки и двух-, четырехвалковые прокатные клети (см. рис. 1) с использованием промежуточного некруглого калибра, предупреждающего образование «подрезов», не получили широкого распространения ввиду достаточно сложной конструкции клети, требования высокой точности настройки калибров, неоднородности деформации по сечению пряди [5].

По причине отсутствия деформирующего инструмента, позволяющего сформировать требуемые качества канатов, сложной настройки стрельчатых калибров, наличия претензий от потребителей на качество канатов ПК, в период 70-90-х гг. XX века интенсивность исследователь-

ской работы, а также уровень производства канатов из пластически обжатых прядей были снижены.

Исходя из оценки параметров технологического процесса (заправка пряди в деформирующее устройство, необходимость усиления привода канатной машины, производительность, требуемое дополнительное оборудование, оценка энергозатрат на осуществление процесса обжатия, оптимальность формоизменения), в работе [5] сделан вывод о том, что наиболее рациональной технологией является прокатка в двухвалковой клети с круглым калибром.

Несмотря на сохранение пластических свойств обрабатываемого металла, простоту заправки и отсутствие необходимости усиления привода машины, прокатка прядей не находит широкого распространения ввиду высокой стоимости оборудования, усложнения настройки и повышенных затрат на деформирование.

Сейчас наиболее активно в качестве обжимных инструментов применяются роликовые волоки (см. рис. 1) со схемой деформирования «круг - круг», позволяющие регулировать диапазон обжатий, не сводя обработку прядей к единственно возможным глубоким обжатиям, как это было при использовании монолитных волок. Результаты испытаний прядей, обработанных с разной степенью обжатия, показывают, что наиболее оптимальным, с точки зрения формирования достаточной ширины контактной поверхности, прочностных характеристик и сохранения пространства между проволоками, обеспечивающего их проскальзывание при изгибе каната, является обжатие в диапазоне 0,8...2,1 % [6].

Однако при изготовлении прядепроволок диаметром до 8 мм, до сих пор актуально применение монолитных волок [7], достаточно эффективных при назначении высоких степеней обжатия и получении оптимального формоизменения. Этому случаю посвящена основная масса методик расчета параметров формоизменения проволок каната при обжатии [5].

Ввиду того, что обжатию подвергается сложнодискретный объект (слои проволок, свитых по спирали), составные элементы которого изменяют свою геометрию за счет заполнения зазоров, учет всех взаимодействий и предысторий, сильно усложняет расчет напряженно-деформированного состояния, требуя существенных допущений. Новым этапом в решении проблемы повышения адекватности расчетов может служить конечно-элементное моделирование (рис. 2).

Таким образом, сегодня наименее изученным и одним из наиболее перспективных видов силовой обработки прядей и канатов является малое пластическое обжатие.

Рис. 2. Моделирование в программном комплексе Deform-3D деформации сектора пряди в роликовой волоке

Дальнейшие исследования малых обжатий обуславливают создание моделей напряженно-деформированного состояния, формируемого минимальной приповерхностной деформацией с большей долей упругой составляющей, без учета или с учетом предыстории упругопластического деформирования. Поиск оптимальных режимов обжатий в роликовых волоках (диаметры деформирующих роликов, соотношение обжатий в проходах, распределение прочности исходной пряди по слоям и т.д.), разработка новых конструкций канатов под ПК и возможности элементного моделирования расширяют перспективы в производстве канатов с высокими эксплуатационными характеристиками.

Библиографический список

1. Скалацкий В.К. Круглые обжатые пряди и особенности их изготовления // Стальные канаты: Сб. науч. тр. Вып. 2. Киев: Техника, 1965. С. 245-253.

2. Глушко М.Ф. Волочение пряди во вращающихся волоках // Стальные канаты: Сб. науч. тр. Вып. 8. Киев: Техника, 1971. С. 37-45.

3. Глушко М.Ф., Малиновский В.А. Определение усилия волочения прядей // Стальные канаты: Сб. науч. тр. Вып. 10. Киев: Техника, 1973. С. 65-73.

4. Малиновский В.А. Прядепроволока и канаты из нее // Стальные канаты: Ч. 1. Одесса: Астропринт, 2001. С. 51-54.

5. Ставничук П.А. Разработка энергосберегающей технологии производства пластически деформированных арматурных канатов прокаткой: дис. ... канд. техн. наук. Магнитогорск, 2003.

6. Харитонов В.А., Лаптева Т.А. Исследование изменений физико-механических свойств канатной проволоки и прядей при пластическом обжатии // Образование. Наука. Производство: Сб. науч. тр. Вып. 6. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2011. С. 114-117.

7. Малиновский В.А. Пластическое обжатие и калибровка прядей // Стальные канаты: Ч. 1. Одесса: Астропринт, 2001. С. 40-50.

УДК 621.771

М.А. Полякова, Э.М. Голубчик, А.Е. Гулин

ФГБОУВПО «МГТУ»

РАЗРАБОТКА НЕПРЕРЫВНОГО МЕТОДА ДЕФОРМАЦИОННОГО НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЯ ПРОВОЛОКИ

Традиционные технологии повышения уровня механических свойств стальной проволоки не имеют существенного резерва по таким технико-экономическим показателям, как рентабельность, энергоемкость, ограниченная возможность оперативного изменения как всего технологического процесса, так и отдельных его параметров. Одним из перспективных направлений является разработка технологий производства проволоки из наноструктурных и ультрамелкозернистых (УМЗ) сталей. В последние годы происходит активное развитие уже традиционных способов получения УМЗ и наноструктур. Существующие методы обладают рядом недостатков, вызывающих необходимость разработки модернизированной схемы наноструктурирования, максимально приближенной к промышленным условиям и представляющей научно-практический интерес, с точки зрения массового производства.

Для формирования УМЗ структуры в объемных образцах необходимым условием является использование специальных механических схем деформирования, позволяющих достичь больших пластических деформаций материалов при относительно низких температурах. Как известно, основной операцией при производстве проволоки является волочение. При этом данная операция имеет хорошую техническую и технологическую оснащенность. Для получения УМЗ структуры проволоки целесообразно рассмотреть возможность создания такого метода деформационного наноструктурирования, который основывается на опе-